Development of an on-line laser ion source

Abstract

An on-line laser ion source utilizing resonance ionization was developed to investigate the charge radii and electromagnetic moments of unstable nuclei in the refractory element region. The ion source was examined for the short-lived Hf(161-157) isotopes produced by the reaction of (nat)Sn(Ti-48, xn), using a Ti-48 beam with energy of 7.6 MeV/nucleon. Ti-48 ions elastically scattered from Sn were monitored to measure the number of Hf isotopes produced. The Hf atoms were selectively ionized with a two-step ionization process by the use of two-color lasers. The wavelength of the first step (laser-1) was varied to find the resonance wavelength of unstable Hf isotopes, and that of the second step (laser-2) was kept constant. In the detector two positioned off the axis to catch the ionized Hf isotopes only, the intensity of alpha peaks of Hf became enhanced when the wavelength of laser-1 was in resonance. The count-rate of alpha particles emitted from ionized Hf isotopes was measured with the detector-1 positioned on the beam axis. The deviation of the resonance wavelength for the unstable Hf isotopes from that for the stable isotopes was around -0.007 nm. The increase in the alpha-decay rate of Hf isotopes due to laser-resonance ionization was considerably lower in the present experiment than that in the off-line experiment.

耐熱元素域における不安定核の核電荷径および核電磁気モーメントを研究するため、共鳴イオン化を利用するオンライン・レーザイオン源を開発した。7.6MeV/nucleonのTi-48ビームを用いて(nat)Sn(Ti-48, xn)反応により生成した短寿命(161-157)Hf同位体についてのイオン源試験を実施した。Snから弾性散乱したTi-48イオンを検出して、Hf同位体の生成数を測定した。Hf原子を2色レーザによる2段階イオン化過程で選択的にイオン化した。第1段階(レーザ1)の波長は不安定Hf同位体の共鳴波長をスキャンして見出し、第2段階(レーザ2)の波長は一定とした。イオン化したHf同位体のみを検出する軸方向から外れた位置の検出器2では、レーザ1の波長が共鳴しているとき、Hfのαピークの強度が大きくなる。イオン化Hf同位体から放出されたα粒子の計測率を軸方向の検出器1で測定した。不安定Hf同位体と安定同位体の共鳴波長の偏差は、約-0.007mmであった。本実験でのレーザ共鳴イオン化によるHf同位体のα-崩壊率の増加は、オフライン実験よりもかなり小さかった。