Masaki Fujimaki

A new method for trace element analysis using the electron cyclotron resonance ion source and heavy-ion linac

Abstract We have measured the contamination in an Al2O3 rod and the elemental composition in cinnabar (Tenjinyama ancient tomb) by using the electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) and the RIKEN linear accelerator (RILAC) complex. Elements of mass smaller than 100, such as 50V, 55Mn and 75As, were mainly searched for using this system. The ionization chamber and the Si detector were used for atomic number assignment. The production of positive ions in the ECRIS is not influenced by ionization selectivity. In the measurement of elements, spectroscopic interference with molecules does not exist due to complete ionization in the resonance zone of high temperature by the ECR plasma. The development and establishment of these systems will play an important role in trace element analysis. We developed this system for practical use and also considered other possibilities for these devices.

Status Report of the Operation of the RIKEN AVF Cyclotron

The operation of the RIKEN AVF cyclotron was started in 1989. Since then, it has been operated not only as an injector for the RIKEN ring cyclotron but also as an independent supplier of various ion beams. In this report, we describe both the operational status and the improvement work for increasing accelerating ability of the AVF cyclotron performed in this past year (August 2012-July 2013). 1. はじめに 理研AVFサイクロトロン(AVF)は、K値 70 MeVで 理研加速器研究施設(RARF)において1989年に理 研リングサイクロトロン(RRC)の入射器として稼動 を開始して以来、毎年3000時間を超える運転を行っ てきた。AVF及び周辺実験設備の全体をFigure 1 に 示す。AVFはRRCの入射器として使用されるほか、 単独でも低エネルギーの重イオンビームの供給に使 用されており、それぞれ「RRC入射モード」、 「AVF単独モード」と呼ぶ。 RRC入射モードでは、AVFで水素(H2)からRb までをE=3.78〜7 MeV/uに加速し、RRCでさらに65 ~135 MeV/uまで加速し各実験コースへビームを供 給している。2009年からRIBFでの軽イオン加速が開 始され、AVFはRIBF複合加速器群の入射器としての 役割も果たしている。 AVF単独モードでは、陽子(A/Q=1)から Ca (A/Q=3.5)まで多様な核種のイオンをエネルギー E=3.8〜12 MeV/u(陽子は14 MeV)まで加速し、各実 験コースへ供給している。 また、 3台の外部入射イオン源( Hyper-ECRIS, SCECRIS, PIS)は金属イオン、ガス、偏極重陽子と 加速する粒子によって使い分けられ、マシンタイム のスケジュールを開発や準備期間を考慮して組むこ とにより、ビーム切換えを短時間で円滑に実施でき るように運用されている。 ここでは2012年8月から 2013年7月までのAVF 運 転状況を報告する。 2. 運転実績 AVF で加速された核種とエネルギーの実績を Figure 2に示す。今回の対象期間において AVF単独 モード、RRC 入射モードでそれぞれこれまでに加速 実績のあるビーム 8 種類と 7 種類、初めて加速する ビーム 1種類と 2種類の運転を実施した。 2 つのモードの運転時間の内訳を Figure 3 に示す。 図中の調整時間は、加速の準備の開始時刻からター ゲット上のスポット調整の完了時刻までの時間を積 算したものです。また「C03、E7A、E7B、RIBF、 RRC」は各コースのユーザーにビームを供給した時 間(スポット調整完了時刻から実験終了時刻、ただ し途中の加速器事由のトラブルによる停止時間を除 く )とした。C03 は AVF 取出し後の直線ビーム ラインをまっすぐ延長した先にあり RI 製造のため に増設したコースである。供給するビームは主に 14 MeV の陽子であるが、一昨年より新たに 12 MeV/u の重陽子ビーム供給を開始している。昨年までとは 異なり、今回の対象期間においてはこのコースの利 用時間が最も長かった。E7A コースは東京大学原子 核科学研究センター(CNS)が管理するコースで、学 生実験を含む原子核実験を行っている。E7B コース は非原子核実験と一部の RI製造を行う。 RRC 入射モードのうち RRC からのビームを利用 する RARF 実験施設の実験コースへ供給したものは 「RRC」、RRC の後段に増設した RIBF サイクロト ロン群で加速したビームを利用した実験については 「RIBF」と記した。RARF 実験施設の実験において は故障によってビーム供給時間に支障がある場合は、 ____________________________________________ # tsukiori@riken.jp Proceedings of the 10th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 3-5, 2013, Nagoya, Japan)