陽子超前方非弾性散乱による不安定核の巨大単極子共鳴(GMR)の研究

陽子超前方非弾性散乱による不安定核の巨大単極子

共鳴(GMR)の研究

著者

小林 俊雄

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陽子超前方非弾性散乱による

不安定核の巨大単極子共鳴(GMR)の研究

(課題番号 13440064)一

平成1 3年度∼平成1 5年度科学研究費補助金

(基盤研究(B) (2))

研究成果報告書

平成17年3月

研究代表者 小林俊雄

(東北大学大学院理学研究科教授)

はしがき

本報告書は､平成1 3-1 5年度の3年間にわたり､文部省科学研究費補助金の交 付を受けた､基盤研究(B) (2) ｢陽子超前方非弾性散乱による不安定核の巨大単極 子共鳴(GMR)の研究｣に関する成果をまとめたものである｡

本研究では､陽子/中性子比が異なるエキゾチックな不安定核における巨大単極子

共鳴(GMR)を観測する為に､新しい測定方法の開発を行った｡ 報告書の構成は､研 _究概要､研究発表と各項目に関する詳細報告から成っている｡ 研究組織 研究代表者:  小林俊雄 (東北大学大学院理学研究科教授) 研究分担者:  岩佐直仁 (東北大学大学院理学研究科助教授) 大津秀暁 (東北大学大学院理学研究科助手) 坂口治隆 (京都大学大学院理学研究科助教授) 研究経費 平成13年度   6､ 500 千円 平成14年度   5､ 200 千円 平成15年度  1､ 100 千円 計     12､ 800 千円

目次

1｡研究概要 2｡研究発表 2. 1 学術雑誌等 2｡ 2 国際会議等での口頭発表 ‥2｡ 3 学会等での発表 3｡研究成果(詳細報告) 3｡ 1 180度偏向型磁気分析器の製作 3｡ 2 焦点面検出器の開発と製作 3｡ 3 重イオンビームを用いたテスト実験の経過 3｡ 4 p(3Bs,p')反応による陽子超前方非弾性散乱の測定 3｡ 5 シリコンストリップ検出器の開発と性能評価 3 0 4 4 1  1  1 8 4 7 0 5 1  2  2  3  3

｢1｣研究概要

(1-1)研究目的

原子核の巨大単極子共鳴(GMR : Giant Monopole Resonance)は､原子核が半径方向に膨張･ 収縮(呼吸)的振動をする集団運動毛-ドであり､ GMR励起エネルギーと核半径から原子核の(比) 圧縮率に関する情報を得る事ができる｡ 比圧縮率は原子核飽和密度での状態方程式の振るまい

を特徴ずけ､原子核の性質､重イオン衝突､超新星爆発､中性子星等の現象を理解する上で重要

な物理量である為に､興味が持たれている｡ GMRの実験的観測には､ AI.≠0の選択則から､ 4He(a)ビームや陽子ビームと安定核標的との超

瀞方非弾性散乱が用いられてきた｡安定核では中性子と陽子のフJ=ルミ面が同じ為に､大きな中

性子/陽子比-1.5を持つ鉛原子核でさえ､中性子･陽子密度分布には約0.1fm Lか差が無い事が 知られている｡ いままでの安定核のGMRの研究は､このように中性子･陽子分布が相似な系 の比圧縮率に関する情報を与える｡ 一方､ベータ不安定な中性子過剰核では､ 0.8-0.4fmとい う厚い中性子スキンが観測され､中性子が陽子分布の外側に広く分布している事が知られている｡

この様なBこOticな原子核の構造を調べるため､ El､ E2等の色々な励起モードによる研究がなさ

れているが､実験的に全く行われていないのが､EO励起による不安定核のGMRの観測である｡不

安定核のGMRが観測できると､大きな中性子/陽子比､中性子･陽子分布が異なる条件下での

比圧縮率に関する情報が引き出せもと期待される｡ 安定核     不安定核 密度分布 GMR

図1 :安定/不安定核の核子密度分布とGiant Monopole Resonance (GMR)

(1-2)研究方法

不安定核のGMRを実験的に観測する場合､不安定核ビームを陽子(α)標的に当て､超前方非

弾性散乱から放出される反跳陽子(α)を検出する必要がある｡ 超前方非弾性散乱でGMRを 励起する運動学を考えてみると､陽子(α)ビームと安定核標的を用いた通常の実験では､図2に 示すように､反跳粒子は超前方に高いエネルギーを持ち放出される｡ しかし､不安定核ビーム と陽子(α)標的を逆運動学で用いた場合､超前方散乱からの反跳陽子(α)は､実験室系で数度 以内の超前方に､数MeV以下の低いエネルギーを持ち放出される｡ 一方､不安定核ビームの大 部分は入射核破砕反応を起こし､入射核破砕片は零度周辺に放出される｡ その為､実際の測定 3

では､零度方向に放出される多数の入射核破砕片や高エネルギー中性子のバックグランドの中で､ 零度方向に放出される低エネルギ-反跳陽子(α)のエネルギーと放出角度を測定する事が必要で あるが､現実的には全く不可能な測定である｡ 反応前 通常運動学  逆運動学 反応後 ◎･･一一 JB前方& 7tエネルギー All + + _._ -◆

1-■ - 一･● 図2 :通常/逆運動学での超前方非弾性散乱によるGMR励起 その為本研究では､ 0度方向に放出される低エネルギー陽子(α)を磁場で180度曲げてその エネルギー･放出角度を測定すると同時に､ 0度方向に放出される多数の粒子によるバックグラ ンドを減らすという､全く新しい測定方法を提案した｡ 残念な事に､ GMR励起に最適なスピン･ アイソスピンとも0を持つα粒子は､その反跳エネルギーが低すぎて測定できない｡その為α粒子

の代りに陽子を用いるが､プローブとして最適では無いとはいえ陽子超前方非弾性散乱によるNi

同位体でのGMR観潮も報告されている｡ 多Jわ市立ネルギー荷t払子/ 図3 : 180度偏向型磁気分析器を用いた測定原理

(1-3)謝定原理と測定器系

エネルギー50MeV/Aの40Sビームと陽子標的の非弾性散乱での､反跳陽子の放出角･運動エネ ルギーの関係を各励起エネルギー(Ex)について図4に示す｡ 低エネルギー部の拡大図はCM系 で1度おきの点である｡ GMRの系統性からEx=15±10MeV頗域の測定を考えると､陽子の最

大エネルギーは約4MeVとなる｡ 角度顧域は､ GDR(巨大2重極共鳴)やGQR(巨大4重極共鳴)

等成分を角度分布の違いを用いて差引く必要性から､ GMRが最も強く励起されるhb系0度か

ら約20度(CM系4度)までを謝定する必要がある｡

【>apE]LaJ.Ot-Etn一〇Jd

20    40    80

Lab Aqle rdegl

80 図4 :逆運動学での40S(p,p')反応のkinematics ｡入射エネルギーは50 MeV/A. 0度付近に放出される反跳粒子のエネルギーTTは､標的の質量数み､励起エネルギー曳[MeV]､ 核子当たりの入射エネルギーTB lMeV/A]､放出角度Cを用いて､ TT =E.2/4ArTBCOS20と近似す る事ができる｡ GMR励起の選択則に最適なα粒子を用いた場合の反跳粒子エネルギーは､陽子 を用いた場合の1/4と低くなり測定が非常に困難になる｡ 又入射エネルギーを上げ過ぎても同様 の問題が起こる｡ これらの理由から本研究では陽子を標的として用い､入射エネルギーとして50 MeV/A付近を選択した｡ 測定器系の要となる180度偏向型磁気分析器の設計/製作について以下に概略を述べる｡ 図5 : 1 8 0度偏向型磁気分析器の概略 2重極磁石として磁場の一様性に優れたウインドウフレーム型を選択し､陽子エネルギー範囲 5

と磁石重量の最適化から最大磁場を1.2Tに設定した｡標的から0度方向に放出された陽子は､ 180 度偏向後･焦点面検出器でエネルギー､位置､飛行時間が測定され､同時に粒子識別が行われる｡ 焦点面検出器としては位置情報も測定可能なストリップ型シリコン検出器を採用した｡ 180度偏 向型磁気分析器には水平方向角度収束作用があり､同一エネルギーを持つ粒子は放出角度に依存

せず焦点面の同一位置に到達する｡この性質を用いて放出角度を飛行時間から求めることがで

きるが､時間分解能として約Insec(rms)というかなり良い性能が要求される｡

(1-4)検出単糸開発/奥作の麓過

検出券系の開発と製作の詳細について､以下に概略を述べる｡ (141) r80度偏向型磁気分析器の製作(詳細は報告3.1参照) 製作した磁気分析器用磁石の仕様は､ ボール面積: ギャップ: コイル: 最大磁場: 起磁力: 最大電流: 重量: 真空籍内のり: 725mm x 500mm 132mm ウインドウフレーム型 1.2T 0.141 MAT 800A 5.7 I 712mm x 755mm x 86mm(V) である｡ (ト42)焦点面検出器の開発と製作(詳細は報告3.2参照)

焦点面検出器としてストリップ型シリコン検出器を採用した｡焦点面を数台の検出器で覆う

為･運動量分析方向である水平方向に切れ目が少ない事が要求される｡又エネルギーの敷居値

をo･2 MeV程度まで下げることができ､かつlns∝以下の時間分解能も要求される｡ これらの 要求を満たす検出器を新規製作した｡ サイズ: 有効面積: ストリップピッチ: ストリップ数: 表面不感層厚: 最大陽子エネルギー: 仕様は､ 74 mm (H) X 52 帆(V) x 0.5mm(I) 72mm (H) X47mm (V) 7mm 12 <2pm 4.2 MeV である｡ ストリップの分割数は､位置精度､低容量(面積)化によるノイズ低減､読出回路数を考慮し て決定した｡各検出器の水平方向の不感飯域は片側1mmずつであるが､配置の際の工夫により､

水平方向の有効額域の割合は98.6%とはぼl(氾%に近い｡

この検出器の回路系を含めた最終性能は､東北大学FNL加速器施設からの3 MeV陽7･ビームを 用いて評価し､

エネルギー分解能:   < 10keV (rms) forO.5-3 MeV陽子 時間分解能:    - 0.6nsec(rms)for 1 MeV陽子 の結果を得た｡ 両性能とも実験に必要な分解能を満たしている｡ (143)シリコンストリップ検出器の開発と性能評価(詳細は報告3.5参照)

焦点面検出器として採用したシリコンストリップ検出器には､エネルギー分解能､低敷居値に

加えて､通常は要求されないlns∝(ms)の時間分解能が要求される｡ このような場合､検出器本 体∴前置増幅器､トリガー/時間測定用fast回路､エネルギー測定用slow回路を含めたシステム としての性能を評価する必要がある｡ これらの色々なパラメータの最適化を行い､数度にわた り東北大学工学部高速中性子実験施設(FNL)の静電加速器(ダイナミトロン)からの03-3.1 MeV 陽子ビームを用いて検出器性能を評価した｡

目標の性能を得る為には､各ストリップを独立に周波数特性の良い前置増幅器に接続する事が

必要不可欠である事がわかり､全84チャンネルを処理する為の多チャンネル型前置増幅器

(Mesyt∝MPR-32)を見つけだした｡その結果､目標の性能を得る事が可能になった｡ (1-5)重イオンビームを用いた試験の集過(詳細は報告3.3参照) 本研究の目的は､不安定核ビームと陽子標的を逆運動学で用いた超前方非弾性散乱によるGMR 励起の測定方法を確立する事である｡ 磁気分析器本体､焦点面検出器の製作と読出回路の最適

化がほぼ終了した後､重イオンビームを用いて測定系全体の総合試験を行った｡ 理化学研究所

加速器施設において､ 1次重イオンビーム(12C､ 40Ar)と不安定核ビーム(38S)を用いた試験実 験を4度にわたって行った｡ 測定日時     ビーム      日数  内容 2∝没年12月  12C 2003年6月    40Ar 2∝8年10月   3Bs 2α沖年4月    3Bs 1日  Si計数率､バックグランド(BG)調査 I.5日  BG調査 2.5日  BG調査と同定 5日  BG対策､測定(2.3日) この殆どの部分は､低エネルギー反跳陽子検出の際のバックグランド(BG)の調査､場所の同軍 とその対策に費やした｡ これまで行われた殆ど総ての不安定核ビームを用いた実験では､良い 意味でも悪い意味でも低強度の2次ビームを用いた実験であり､この実験に必要となる1MHz以 上の高強度ビームから数cm離れた位置で数MeVの陽子を測定するのは全く質的に異なる問題を 伴う｡ BGの特定と対策を順次行い､最終的には物理的BGは殆ど無い状況を作り出す事ができ た｡ この状況では､ 1 MHzのビームを用いていても､焦点面検出器のsingles計数率は0.3MeV 以上の陽子に対して数Hzである｡ 又標的有り/無しの割合は､ Y(empty)/Y(CH2,C) < 5%と充 7

分低い｡

(116) p(38S,p')反応の軸定(詳細は報告3.4参照)

中性子過剰核38S (陽子数16､中性子数22)ビームと陽子標的を用いた超前方非弾性散乱の

測定を理化学研究所加速器施設で行った｡ 実験条件は､

1次ビーム:     40Ar エネルギー95 MeV/A､強度20130 pnA 2次ビーム:     3BS エネルギー62MeV/A､強度0.6MHz

標的:       ポリエチレン0.4mg/cm2 (4pm厚)､炭素0.4mg/cm2

である｡ 陽子標的としてポリエチレン(CH2)を用い､炭素標的との差し引きを行う｡ 標的厚は

陽子エネルギー/励起エネルギーの下限とエネルギー分解能を決め､この条件下では､励起エネ

ルギー下限9 MeV､エネルギー分解能0.3 MeV (rms ) @Ex= 15 MeVである｡

図6に各検出器位置での陽子エネルギーと飛行時間の相関を示す｡ 荷電粒子(p, d, α)が良 く分離され､零度付近の測定が正しく行われている｡又低エネルギー側ではガンマ線起因と思わ れるパックブランドがあるが､荷電粒子からかろうじて分離されている｡

{毒≡忘≡

1  2  a 8  0  ▼  ■1 1 2  3  4  6  8  7  巾 1 2  3 年Lbbtq 9  8  7  4 図6 :各検出器での陽子エネルギーと飛行時間の相関 陽子を識別後､陽子のエネルギーちと放出角度Cを用いて目的の情報を選択する｡ この段階で の問題点はCH2とC標的の差が少ない事であり､測定時間を長くし統計を上げる以外に良い対策 方法は無い｡ 図7に各標的での角度分布を､図8に角度嶺域に制限をつけた時の陽子エネルギ ー分布を示す:統計は非常に惑いが､ 0.6<尽く1.0 MeV頗域に零度ピークと思われる成分､ 1.2<尽く1.8 MeV額域に5度付近をピークとする成分があるのではないかと思われる｡ 【鮎＼一tmOO] (U),(I-(ガリ)ゝ _Si#3+CJt 一一.-C

Ⅰ

冓‖｣

-10      8      10 も【deg.I 和 知 仰 知 即 _ o o

Si#4+5+6 1.A+ Tl 免ﾆﾂ I

- 10      0         10 句▲ 【deg.】 図7 : 2つのエネルギー億域での陽子角度分布｡四角はCH2標的､ヒストグラムはC標的｡

【Aapt I.OJ一tmOU](U).tJ-(ガリ).( 20 18 1○ 8 初 ﾃ8 ｲ ﾈﾈ鉅鉅ﾈﾂ粫偵 2 15 ｳﾇ ｣ﾈ X ｲ

l○ 8 ○

M"葷因 ZU 荐ﾂ

1      2       9       4       8 ち【bleV] 図8 :零度付近と5度付近の陽子エネルギー分布 零度ピークの角度分布を持つ成分はEx= 15MeV付近に相当し､角度分布からL=0成分と考えら れる｡一万5度付近にピークを持つ成分はh- 18 MeV付近に相当し､角度分布からL=1成分と 考えられる｡ 現在は統計が少なく確定的な事は言えず､ 2005年6月に数倍の統計を得られる測 定を行う｡ (1-7)賀状のまとめ 1800偏向型分析電磁石と焦点面検出器をもちい､数回のテスト実験を経て､不安定核ビームと 陽子標的を逆運動学を用いた07,p') Oo非弾性散乱の測定を行った｡ 高強度不安定核ビームと､ 非常に薄い陽子標的というこれまでに例がなかった組み合わせの為､バックグランドの除去が重 要であったが､予備実験によって標的以外からのバックグタンドは無視できる状態で測定を行う 事が可能になった｡ 実際に中性子過剰核3Bsを用いた陽子超前方非弾性散乱の測定を行い､統計 は悪いが励起エネルギー分布を得る事ができた｡ 実験手法自体としてははぼ確立したのではな いかと考えている｡ 現在の最大の問題点は､薄い陽子標的の代用として用いているCH2標的中の炭素からのバック グランドである｡ 現在良い解決策は思い浮かばないが､純粋な水素標的の開発により､この実 験手法はさらに有用性を増すと考えている｡ 9

｢2｣研究発表

(2-1)学術雑社等

1. "Measurements of Interaction /Cross Sections for 'Light Neutron-Rich Nuclei at Relativistic

Energies and Determinatiop of ELfecdve Matter Radii"

Nucl. PhysI A691 (201) 599-617･

A. Ozawa, 0. Bochkarev, L Chulkov, D. Cortina, H. Geissel, M. Hellstroem, M. Ivanov, R.

Janik, K. Kimura, T. Kobayashi, A. Korshenimikov, G. Muenzenberg, F. Nickel, Y. Ogawa, A･

0globlin, M. FYeuzner, V. Pribora, H. Simon, B. Sitar, P. Stmen, K. Suemmerer, T･ Suzuki, Ⅰ･

Tanihata, M. Winkler, and K. Yoshida.

2. _ Measurement of the lnteracdon Cross Sections for Ar and CI Isotopes

Nucl. PhysI Aフ伊, 60-72 (2002)

A. Ozawa, T. Batmann, L Chulkov, D. Cortina, U. Datta, J. Femandez, H. Geissel, F. Hammache, K. Jtahashi, M. Ivanov, R. Janik, T. Kato, K. Kimura, T. Kobayashi, K･ Markenroth, M. Meiater, G. Muenzenberg, T. Ohtsubo, S. Ohya, T･ Okuda, A･A･ Ogloblin, V･

Phbora, M. Sekiguchi, B. Sitar, P. Strmen, S. Sugimoto, K. Summerer, T･ Suzuki, Ⅰ･ Tanihata,

Y. Yamaguchi

3. "Windowless Solid Hydrogen Targe("

Nucl. Instr. And Meth. A480 (2∝氾) 304-314.

S. Ishimoto, T. Kobayashi, K. Morimoto, (. Nomura, A. Ozawa, S. Suzuki, Y. Takahashi, I･

Tanihata,and T. Tsuru.

4. `TopologiCalPhase Transition in Solidificadon of ConfinedLiquids" Phys.Lett. A299 (2002) 622-627.

S. Ishimoto, T. Kobayashi, K. Morimoto, I. Nomura, A. Ozawa, S. Suzuki, Y･ Takahashi, L

Tanihata, and T. Tsuru.

5. "Proton Knockout Reactions from RI Beams'' T. Kobayashi

hoceedings of the 4th Italy-JapanSymposium on Heavy Ion Physics, 26-29 Sep･ 2001 , Tokyo

edited by K. Yoshida, S. Kubono, I. Tanihata, and C. Signorini (World Scientific, 2002)

p34-41

6. "Pre-emmision of correlated neutrons inthe fusion of uLi halo nucleiwithSi target"

M. Petrascu, A. Constantinescu, I. Cruceru, M. Giurglu, A. Isbasescu, M･ Isbasescu, H･ Petrascu, C. Bordeanu, I. Tanihata, T. Motobayashi, T. Kobayashi, K. Morimoto, K･ Katori, A･ Ozawa, T. Suda, K. Yoshida, M. Chiba, Y. Nishi, S. Nishimura.

Phys. Rev･ C69 (2M) 01 1602(R)

7. uPre_emission of correlated neutrons from IILi halo nuclei"

M. Petrascu, A. Constantinescu, I. Cruceru, M. Giurglu, A. Isbasescu, H. Petrascu, C･ Bordeanu, I. Tanihata, T. Motobayashi, T. Kobayashi, K. Morimoto, K･ Katori, A･ Ozawa, T･ Suda, K. Yoshida, M. Chiba, Y. Nishi, S. Nishimura.

8･ "Probingthe uLi halo structure by two-neutron interferometry expenmentsM

M･ Petrascu, A･ Constantinescu, I. Cruceru, M. Giurgiu, A. Isbasescu, H. Petrascu, C.

Bordeanu, I. Tanihata, T. Kobayashi, K. Morimoto, K. Katori, A. Ozawa, T. Suda, K. Yoshida,

S. Nishimura, M. Chiba, Y. Nishi.

Nucl. Phys. A738 (2M) 503-56.

9. …Coulomb and nuclearbreakup ofa halo nucleus llBe"

N･ Fukuda, T･ Nakamura, N. Aoi, N.lmai, M. Ishihara, T. Kobayashi, H. Iwasaki, T. Kubo, A.

Mengoni, M. Notani, H. Otsu, H. Sakurai, S. Shimoura, T. Teranishi, Y.X. Watanabe,

K. Yoneda

Phys. Rev･ C70 (2M) 054606

10･ Deformation of 34Mg studied via in-beam r -ray spectroscopy using radioactive-ion projectile

fragme nta Lion

PhysicsLetters,B 499,(2(氾1),233

K･ Yoneda, H･ Sakurai, T･ Gomi, T. Motobayashi, N. Aoi, N. Fukuda, U. Futakami, Z. Gacsi, Y. Higurashi, N.lmai, N. Iwasa, H. Iwasaki, T. Kubo, M. Kunibu, M. Kurokawa, Z.Liu, T.

Minemura, A. Saito, M. Serata, S. Shimoura, S. Takeuchi, Y.X. Watanabe, K. Yamada, Y. YanagISaWa, K. Yogo, A. Yoshidaand M. Ishihara

1 1. Measurements of the Dipole Response withRadioactive Beams

Nuclear PhysicsA 687,(2001),1位c

T･ Aumann, A･ Leistensclmcider, U.D. Pramanik, K. Boretzky, D. Cortina, J. Cub, W. DostaL,

Th.W. EIze, H. Emiing, H. Geissel, A. Grunschloss, M. Hellstrom, R. Holzmann, S. Ilievski, N. Iwasa, M･ Kaspar, A. KleinbohI, J.V. hatz, R. Kulessa, Y.Leifels, E. Lubkiewicz, G. Munzenberg, P･ Reiter, M･ Rejmund, C･ Scheidenberger, Ch. Schlegel, H. Simon, J. Stroth, K. Summerer, E. Wajda, W. Walus, S. Wan

12･ Photoneutron Cross Sections for Unstable Neutron-Rich Oxygen lsotopes

PhysicalReviewLetters,86,(2001 ) ,5442

A･Leistenschneider, T･ Aumann, K. Boretzky, D. Cortina, J. Cub, U. Datta Pramanik, W. Dostal, Th･W･ EIze, H. Ernling, H. GeisseI, A. Grunschloss, M, HeIIstrom, R. HolzmaTln, S. Ilievski, N･ Iwasa, M･ Kaspar, A. KIeinbohl, J.V. Kratz, R. Kulessa, Y.Leifels, E. Lubkiewicz,

G･ Munzenberg, P･ Reiter, M･ Rejmund, C･ Scheidenberger, C. Schlegel, H. Simon, J. Stroth, K.

Summerer, E. Wajda, W. Walus, S. Wan

13. One-Nucleon RemovalCross-Sections for 17･19c and糾OB

The EuropeanPhysical Joumal,A 10,(2(氾1),49

D･ Cordna-Gil, T･ Baumann, H. Geissel, H.Lemske, K. Summerer, L Axelsson, U. Bergmann,

MJ.G. Borge, LM. Fraile, M. Hellstrom, M. Ivanov, N. Iwasa, R. Janik, B. Jonson, K. Markenroth, G･ Munzenberg, F･ Nickel, T. Nilsson, A. Ozawa, K_ Riisager, G. Schrieder, W. Schwab, H･ Simon, C. Scheidenberger, B. Sitar, T. Suzuki, M. Winkler

14･ Isobaric analog state of 14Be

Physics Letters,B5 1 5,(2(氾1 ),255

S･ Takeuchi, S･ Shimoura, T. Motobayashi, H. Akiyoshi, Y. Ando, N. Aoi, Zs. Fulop, T. Gomi, Y･ Higurashi, M･ Hirai, N･ lwasa, H･ Iwasaki, Y･ Jwata, H･ Kobayashi, M･ Kurokawa, Z･Liu, T･ Minemura, S･ Ozawa, H･ Sakurai, M･ Serata, T. Teranishi, K. Yamada, Y. YanagISaWa, M.

Ishihara

15･ Large collectlVlty Of 34Mg

PhysicsLetters,B522,(2001 ),227

H. Iwasaki, T･ Motobayashi,H. Sakurai, K. Yoneda, T. Gomi, N. Aoi, N. Fukuda, Zs･ FuLop, U･

Futakami, Z･ Gacsi, Y. Higurashi, N.lmai, N. Iwasa, T. Kubo, M. Kunibu, M. Kurokawa, Z･

Liu, T. Minemura, A. Saito, M. Serata, S. Shimoura, S. Takeuchi, Y. X. Watanabe, K. Yamada,

Y. YanaglSaWa, M. Ishihara

16･ Inelastic Scattenng on 12Be and Disappearance of the N=8 Magic Number

The European Physical Joumal,A 13,(2(氾2),55

H. lwasaki, T. Motobayashi, H. Akiyoshi, Y. Ando, N. Fukuda, H. Fujiwara, Zs. FiiL8p, K.(.

Halm, Y･ Higurashi, M･ Hirai, ). Hisanaga, N. Iwasa, T. Kijima, A. Mengoni, T. Minemura, T･

Nakamura, M. Notani, S. Ozawa, H. Sagawa, H. Sakurai, S. Shimoura, S. Takeuchi, T. Teranishi, Y. YanaglSaWa, M. Ishihara

17･ ExpenmentalEvidence of Core Modification in the Near Drip-Line Nucleus 230

Physical ReviewLetters,88,(2舵) , I 42502

Ritupama Kanungo, MasamiChiba, Naohito lwasa, ShLmji Nishimura, Akira Ozawa, Chhanda

Samanta, ToshimiSuda, Takeshi Suzuki, Takayuki Yamaguchi, Tao Zheng, and lsao Tanihata

18･ Gamma-Ray Spectroscopy of 34Mg via RI BeamFragmentation

Nuclear PhysicsA701 ,(2∝辺),437c

K. Yoneda, H. Sakurai, T. Gomi, T. Motobayashi, N. Aoi, N. Fukuda, U. Futakami, Z. Gacsi, Y. Higurashi, N･ Imai, N. Iwasa, H. Iwasaki, T. Kubo, M. Kumibu, M. Kurobwa, Z･ Liu, T Minemura, A. Saito, M. Serata, S. Shimoura, S. Takeuchi, Y.X. Watanabe, K. Yamada, Y.

YanaglSaWa, K. Yogo, A. Yoshida, M. Ishihara

19･ Measurement of the Dipole Response of Neutron-Rich Nuclei inthe A∼20 Region Nuclear Physics,A701 ,(2α氾), 199c

U.D. Pramamik, T･ Aumann, A.Leistenschneider, K. Boretzky, D. Cortina, Th.W. EIze, H.

Emling, H. Geissel, A. Grunschloss, M. Hellstrom, R. Holzmann, S. Ilievski, N. Iwasa, J.V.

Kratz, R. Kulessa, Y.Leifels, E. Lubkiewicz, G. Munzenberg, P. Reiter, M. Rejmund, C.

Scheidenberger, Ch. Schlegel, H. Simon, J. Stroth, K. Summerer, E. Wajda, W. Walus

20･ Momentum Distribution of 15B Fragments fromthe Breakup of 17B

Physical ReviewLetters,89,(2002) ,01 250 1

T･ Suzuki, Y･ Ogawa, M. Chiba, M. Fukuda, N. Iwasa, T. Izumikawa, R. Kanungo, YI Kawamura, A. Ozawa, T. Suda, I. Tanihata, S. Watanabe, T. Yamaguchi, and Y. Yamaguchi

2日n-beamT spectroscopy of 34si withdeuteron inelastic scattering using reverse kinematics

Physical Review,C 67,(203),0643 15-14

N. Iwasa, T･ Motobayashi, H. Sakumi, H. Akiyoshi, Y. Ando, N. Aoi, H. Baba, N. Fukuda, Z. Fii16p, U･ Futakami, T. Gomi, Y. Higurashi, K. Ieki, H. Iwasaki, T. Kubo, S. Kubono, H. Knugawa, H. Kumagai, M. Kinubu, S. Michimasa, T. Minemura, H. Murakami, K. Sagara, A.

Saito, S･ Shimoura, S. Takeuchi, Y. YanaglSaWa, K. Yoneda, M. Ishihara

22. Study of the 22Mg(p, r )23Al reaction withthe Coulomb-dissociation method

Nuclear PhysicsA7 1 8,(2003),508C-509c

T. Gomi, T･ Motobayashi, K. Yoneda, S. Kanno, N. Aoi, Y. Ando, H. Baba, K. Demichi, Zs. Fulop, U･ Futagami, H･ Hasegawa, Y･ Higurashi, K. Ieki, N. Imai, N･ Iwasa, H･ Jwasaki, T･

Nakamura, A. Saito, H. Sakurai, M. Serata, S. Shimoura, T. Sugimoto, E. Takeshita, K･ Ue, K･

Yamada, Y. YanaglSaWa, A･ Yoshida,and M･ Ishihara

23. Isomeric O'state in I2Be

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S. Shimoura, A. Saito, T. Minemura, Y.U. Matsuyama, H. Baba, H. Akiyoshi, N. Aoi, T･ Gomi, Y･ Higurashi, K･ Ieki, N･ Imai,-N･ Iwasa, H･ Iwasaki, S･ Kanno, S･ Kubono, M･ KunibtJ, S･

Michimasa, T. Motobayashi, T. Nakamura, H. Sakurai, M･ Serata, E･ Takeshita, S･ Thkeuchi, T･ Teranishi, K. Ue, K. Yamada, Y. YanagISaWa, M･ Ishihara, N･ Itagaki

24. Coulomb dissociation of BB andthe low-energy cross section of the 7Be(p,γ)BB solar fusion reactIOn

Physical ReviewLetters,90,(2α方),232501-ト4

F. Sch臼mann, F. Hammache, S. Typel, F. Uhlig, K. Siimmerer, Ⅰ･ Boenx:her, D･ Cortina, A･

-F6rster, M. Gai, H. Geissel, U. Greife, N. Iwasa, P. Koczon, B. Kohlmeyer, R. Kulessa, H.

Kumagai, N. Kurz, M. Menzel, T･ Motobayashi, H･ Oeschler, A･ Ozawa, M･ Ploskon, W･ Prokopowicz, E. Schwab, P. Senger, F･ Strieder, C･ Sturm, Zhi-Yu Sun, G･ Sur6wka, A･ Wagner, W. Walus

25･ The first excited state in 30Ne studied by proton inelastic scattedng in reversed kinematics

PhysicsLetters,B 566,(2003) ,84-89

Y. YanagISaWa, M. Notami, H. Sakurai, M･ Kunibu, H･ Akiyoshi, N･ Aoi, H･ Baba, KI Demichi,

N. Fukuda, H. Hasegawa, Y. Higurashi, M･ Ishihara, N･ Iwasa, H･ Iwasaki, T･ Gomi, S･ Kanno, M. Kurokawa, Y.U. Matsuyama, S. Michimasa, T. Minemura, T. Mizoi, T･ Nakamura, AI Saito, M. Serata, S. Shimoura, T. Sugimoto, E. Takeshita, S. Takeuchi, K. Ue, K. Yamada, K･ Yoneda,

T. Motobayashi

26･ Possibility of a two-proton halo in I7Ne

PhysicsLetters,B 571 ,(2003),21 -28

R. Kanungo, M. Chiba, S. Adhikari, D･ Fang, N･ Iwasa, K･ Kimura, K･ Maeda, S･ Nishimura, Y･ Ogawa, T. Ohnishi, A. Ozawa, C･ Samanta, T･ Suda, T･ Suzuki, Q･ Wang, C･ Wu, Y･ Yamaguchi,

K. Yamada, A. Yoshida, T. Zheng, I. Tanihata

27. Gamov-Teller Strengthinthe Continuum and Quenching Problem

Nucl. Phys. A6m (2001) 26-3 I

T. Wakasa, K. hatanaka, H. Sakai, S. Fujita, T. Nonaka, K. Yako, K. Sekiguchi, H. Okamura, T･

Uesaka, H. 0tsu, S. Ishida, N. Sakamoto, Y. Satou, T. Ohnishi, M.B. Greenfield

28. Measurement of Single and Double Spin-Flip probabilides inthe Inelastic Deuteron Scatterlng on I2c at 270 MeV

Phys.Lett. B521 (2001) 153-157

Y. Satou, S. Ishida, H. Sakai, H. Okamura, H. Otsu, N. Sakamoto, T. Uesaka, T. Wakasa, T.

Ohmishi, K. Sekiguchi, K. Yako, T. Ichihara, T. Niizeki, K･S･ Itoh, N･Nishimori

29･ Superheavy Hydrogen 5H and Spectroscopy of 7He

Yad. Fi∑. 65, 696 (2(氾2), Phys. Atomic Nuclei 65, 664 (2(氾2)

A.A. Korcheninnikov, M. S. Golovkov, A. Ozawa, K. Yoshida, I. Tanihata, Z･ Fulop, K･ Kusaka, K. Morimoto, H. Otsu, H. Petrascu, F. Tokanai, D.D. Bogdanov, M.L Chelnokov, A･S･

Fomichev, V.A. Gorshkov, Yu.Ts. Oganessian, A.M. Rodin, S.I. Sidorchuk, S.V･ Stepantsov, G.M. Ter-Akopian, R. Wolski, W. Mittag, P･Roussel-Chomaz, H･ Savajols, E･A･ Kuzmin, E･Yu･

Nikolsky, B･G. Novatsky, A.A. Ogloblin

30･ Three-Body dN interaction inthe analysis of the I2C(d,..,d') reaction at 270 MeV Phys･Lett･ B549, 307-313 (2002)

Y. Satou, S. Ishida, H. Sakai, H. Okamura, H. Otsu, T. Uesaka,A. Tamii, T. Wakasa, T. Ohnishi, K. Sekiguchi, K. Yako, K. Suda, M. Hatano, H. Kato, Y. Maeda, J. Nishikawa, T. Ichihara, T.

Niizeki, H. Kamada, W. Glocke, H. Witala

(2-2)国際会轟等での口答発表

1 ･ T Kobayashi

Proton Knockout Reactions from RI Beams

4n Italy-Japan Symposium on Heavy Ion Physics, 26-29 Sep･ 2001 , Tokyo Japan

(2-3)学会等での発表

1･ H･ Otsu, T･ Kobayashi, T･ Okuda, K･ Ozcki, KI Watanabe, E･ Takada, Y･ Matsuyama, A･

Okihana, A. Ozawa

Study of Hole States of P unstable nuclei by means of (p2p) reaction

日本物理学会 2001年秋期大会 第1回日米物理学会 合同核物理分科会 ハワイ 2 001年10月20日 2.薬師寺崇､小林俊雄､岩佐直仁､大津秀暁､福田直樹､奥田貴志､大関和貴､渡辺極之 高純度stack型Ge検出器のビーム試験 日本物理学会 第57回年次大会 立命館大学 2002年3月24日 3.大関和貴､小林俊雄､岩佐直仁､大津秀暁､奥田貴志､渡辺極之､薬師寺崇 Lov-Pressure MWPCの開発 日本物理学会 第57回年次大会 立命館大学 2002年3月24日 4. 渡辺極之､大津秀暁､小林俊雄 大立体角磁気分析器焦点面検出器の開発 日本物理学会 第57回年次大会 立命館大学 2002年3月24日 5.奥田貴志､大関和貴､渡辺極之､薬師寺崇､小林俊雄､岩佐直仁､大津秀暁､福田直樹､吉 田敦､松山芳孝､高田栄一

11･12Beからの(p,2p)陽子ノックアウト反応 日本物理学会 第57回年次大会 立命館大学 2002年3月24日 6. 奥田貴志､小林俊雄､大津秀暁､氏家徹､関口昌鋼､小沢顕､吉田光一､中村隆司､福田直

樹､谷畑勇夫

(p, llbe,2p)反応による10Liの研究ⅠⅠ 日本物理学会 第57回年次大会 立命館大学 2002年3月24日 7. 奥田貴志､大関和貴､渡辺極之､薬師寺崇､大津秀暁､岩佐直仁､小林俊雄､松山芳孝､高 田栄一 -250AMeVでのp(15C,2p) 14B陽子ノックアウト反応 日本物理学会 2002年秋季大会 立教大学 2002年9月14日 8. 関陽子､大津秀暁､小林俊雄 HP-Ge半導体検出器のよるガンマ線の位置検出 日本物理学会 2002年秋季大会 立教大学 2002年9月14日 9. 松田洋平､大津秀暁､小林俊雄､渡辺極之､小沢顕､松山成男 (p, pり零度非弾性散乱測定用検出装置の開発 日本物理学会 第58回年次大会 東北学院大学 2003年3月28日 10.大津秀暁､小林俊雄､渡辺極之､松田洋平､大関和貴､薬師寺崇､関陽子､小沢顕､吉田光 一､谷畑勇夫､坂口治隆 反跳陽子スペクトロメータを用いた逆運動学12C(p,pり零度非弾性散乱の軌定 日本物理学会 第58回年次大会 東北学院大学 2003年3月28日 ll.薬師寺崇､小林俊雄､関陽子､瀧玲子､岡村弘之､大津秀暁､坂本成彦 高エネルギー陽子測定用スタック型Ge検出器の試験 日本物理学会 第58回年次大会 東北学院大学 2003年3月29日 12.篠原督和､大津秀暁､小林俊雄､

Quench Gasのみを用いた`Drift Chamberの動作特性

日本物理学会 2003年秋季大会 宮崎ワールドコンベンションセンター  2003年

9月10日

13.関陽子､大津秀暁､小林俊雄 肝-Ge半導体検出器によるガンマ線の位置検出(2) 日本物理学会 2003年秋季大会 宮崎ワールドコンベンションセンター  2003年 9月10日 14.三木俊也､大津秀暁､小林俊雄 種々のガスに対する低圧力肝Cの動作特性 日本物理学会 2003年秋季大会 宮崎ワールドコンベンションセンター  2003年 9月10日 15･大関和貴､大津秀暁､奥田貴志､渡辺極之､関陽子､松田洋平､小林俊雄､石元茂､鈴木祥

仁､高橋畳

逆運動学を用いたp, 2p)反応実験における固体水素標的の運用 日本物理学会 2003年秋季大会 宮崎ワールドコンベンションセンター  2003年 9月12日 16･大関和貴､小林俊雄､大津秀暁､奥田貴志､渡辺極之､関陽子､松田洋平､篠原督和､直井 由紀､三木俊也､石元茂､鈴木祥仁､高橋畳､高田栄一 陽子ノックアウト反応による炭素同位体の深部陽子空孔状態の研究Ⅰ 日本物理学会 第59回年次大会 九州大学 2004年3月28日

｢3｣研究成果

r3-1｣ 180度偏向型磁気分析者の喪作 (1)目的 逆運動学をでのQ),p')非弾性散乱反応の反跳陽子のエネルギーは､ ･-: iO=.･ -志 と近似的に与えられる｡ここで･引ま反跳陽子のエネルギー､4,は標的の質量数でひ,p') 反応の場合は1､ iBは原子核ビームの核子当たりのエネルギー､ Exはビーム核の励起エ ネルギーである｡典型的な値として28=60 MeV/A､ E.=25 MeVを用いると､ 0度方 向の反跳陽子エネルギーは2.6MeVとなる｡反応の運動学を図1に示す｡

77=L- 千:__:_fI:

-80  -60  -40

∴●-0   -40  130  -20  - 10   0 ep･ rdeg･] 図1｡ H(3Bs,p')反応での運動学｡ひし形は重心系で0.50間隔に相当する｡

零度を含む測定を行うには､比較的低エネルギーの陽子検出が必要であることがわか

る｡ 0度方向には､反応しない大多数ビームが通過し､又大きな断面積を持ち生成さ

れる入射核破砕片が放出される為､陽子検出器を直接設置することは不可能である｡

この困難を克服するために､標的からの前方放出粒子を磁気分析器により偏向させる

ことにより､低エネルギー反跳粒子をビームや破砕片から空間的に分離する測定方法を

考案した｡ B-l･2Tの一様磁場中では､ 8MeVの陽子の軌道半径ppはpp-340mmと なる｡一方iB-60 MeV/Aのビーム粒子の軌道半径はA/Z=2としてもp=1900 mmとなる ので､十分に分離可能である｡

非弾性散乱の励起エネルギ-分布を測定するには､反跳陽子のエネルギーと散乱角度

を測定する必要がある｡ 1800偏向には荒い角度収束があるので､ 1800焦点面に検出

器を設置し全エネルギーおよび飛行時間を取得する｡ 一様磁場中ではサイクロトロン

運動の等時性からエネルギーによらず1800偏向に要する飛行時間は一定である｡これ

から逆に､飛行時間情報から標的での放出角度を決定することが可能である｡ さらに

検出位置の情報を加えることにより､目的の陽子を他の荷電粒子から分離する粒子識別

が可能となる｡ これらの要求を満たす偏向型磁気分析器の設計および建設を行った｡

(2)磁石仕様と設計

分析電磁石は次の要求を満たすように設計した｡

1. 8MeVの陽子を1800偏向する磁場と磁極面積を有すること｡ 2.粒子識別のために､可能な限り一様磁場となること｡ 3.立体角を確保するた削こ､可能な限り磁極ギャップを広げること｡

4.磁石上下流に配置する検出器を可能な限りもれ磁場にさらさないようにする｡

5.理化学研究所内の鹿存施設と磁石電源が共有(同時使用しない)可能なこと｡

以降座標系は､ビーム入射方向をZ､鉛直上向きをY､右手系をとるようにXと定義

する｡項目5.は既存電磁石用電源を流用するためである｡その制限は､最大電流､電圧

が･それぞれ1040 A･ 280 Vであること､冷却水能力が100 1/min､ 10 kgf/cm2であるこ とである｡ 磁石の概要を図2に示す｡ Beam上先 ---′一一li9 剴 ﾒﾒﾒﾒ T ○7 凵 ○/Tt, 勁__..○ 亡=■ 凵｡ヽ 椋 ﾂ ｢ ｢

dG I l L

○ ○ ノ l F一一一-i:10---....-...知 1,.｣73811'J l 僮 劔 & X-b 3 3 ■ 刪齒¥■ I

l,'LhI iy. 'tI!ll 冤七二 -I-ノ勿■ .ヽ＼: 艇 ｷ 2ﾕ ｨ6zB :A i:,Ld 嚢 ｲ ﾂ ﾂ

IiLl llj 白 鐙 v ﾂ -,ヤ.≡H A-.萱!ヰ l一一. 冲井出 I 冤=買ユー一一J一一一■ ll､_I 剪 ll.._ lヽ- 1 冤一一一 r ■ Bein上軒｢ 剪 図2･ 1800偏向型磁気分析器電磁石概要｡散乱陽子(E,で5MeV毎)の軌跡を黒線で示す｡ 詳細設計は2次元計算コ-ドPOISSONを用いて行った｡計算結果をZ方向に有限の 長さを持つ磁石に適用する際には､計算値に対し80%-90%程度になる事に注意した｡ 項目lに関しては､ガイドラインとして磁場を1.2Tとした｡ この磁場で陽子8MeV が1800偏向するのに必要な面積は､ 680×340 mm2となる｡磁石の有効面積を活かすた めに､ビームを水平方向中心から+340 mm平行移動した位置に入射する｡ Z方向は磁場 が漏れるために､ 340mmの一様磁場の嶺域を得るために500mmの磁極とした｡ 19

項目2に関しては､コイル形状として磁場の一様性の良いWindow Frameタイプを選 択した｡ 項目3に関しては､一様磁場1.2Tを現実的かつ合理的に得られる132 mmとした｡ この値は､使用するコイルのホロコン寸法の整数倍で決まる｡ 表1.に電磁石の仕様を 記す｡

磁石のヨーク部分は､一体で製作すると高価になるため､上下に分割し､かつそれぞ

れをZ方向に4分割したものをネジ止めにより一体としている｡フィールドクランプ(FC) はコイルと干渉しないようにヨーク端面から200mm離れた位置に配置する｡

コイル部分は､ボールギャップに無駄なく配置でき､かつ磁石外側開口部の配置に無

理がないように､上下それぞれのコイルを2分割し､ 1コイルあたり45巻､合計180

巻となっている｡直接冷却のためにホロコンを用いている｡既設電源との適合をはかる

ために､断面が11×11-￠6mmのものを用いている｡ 表1.電磁石の諸量 ヨーク(秩) サイズ 繝3( 經 ﾖﾓ2 間隙 ## 3" OAP 3&ﾖﾒ pole面積 都S( 經 重量 迭縢B コイル(胴) 形状 夫匁F tg& ﾖS( B ホロコ王 6x fﾖﾒ MMF CDﾔ " 巻数 鼎X 紕 コイル断面 祷 絣 電流 塔 電圧 5b V 笞C 3 b偉6 竰 総抵抗 #網S" 笞C c6ﾔS"ツ 竰 冷却 ﾉ ｩ Y " 水量 鼎 ﾖ問 圧力損失 Dﾗ 平均水噂長 Cc蒙ﾒ 匁 "津C S蒙ﾒ WFW" 最大水噂長 鼎S vﾖﾒ 温度上昇 冩 #h 糒吐ｴ｢ 重量 緘B インターロック 疲 &ﾖ F 6Rﾂ 冷却水量×上コイル温度×下コイル温 度 フィールドクランプ(秩) サイズ S 繝3( b 開口部 都C 3b 上流フィールドクランプははずしている｡

(3)磁石性能

磁気分析器を製作後､性能テストを行った｡ 磁場測定は､ (1)磁極中心での励磁特 性､ (2)Z方向の磁場分布(FCあり､なし)､ (3)Ⅹ方向の一様性､について行った｡ (1,2) については､結果をそれぞれ図34に示す｡ 実測による中心磁場は､ 600A ､ 1.0 T までの範囲では線形性が保たれている｡ そ の後若干飽和が観測されるが､ 820Aで1.2T を実現する｡ 設計値(予想)より供給電 流が2.5%多く必要となった｡ 温度上昇は26℃ で設計値とはぼ一致した｡ さら に､ 940 A供給で中心磁場1.29 T も実現することを確認した｡ ただしこの値につい ては､長期間の耐久性テストは行っていない｡ 0      200      400      800      800     1 000 J【A】 図3 :磁極中心磁場の電流依存性｡ 黒点は測定値､点線は2次元計算による計算値｡ -800       -4CO       -剖〉0        0 Z lrnmJ -800 図4:磁場分布のZ依存性｡フィールドクランプ(FC)なし(黒)､あり(破線)の場合｡ Z方向の磁場分布については､図4の拡大図に示すように､ -150 mmまではほとんど 一様で､ -200mm まででも1 %程度のずれにおさまっていることがわかる｡又フィー ルドクランプを設置することにより､フィールドクランプ外側で洩れ磁場を低減させて いることがわかる｡フィールドクランプ無しの場合には中心位置より-800mmで1000auss ある洩れ磁場が､フィールドクランプをつけると-600mm に移動し､約200 mm分のメ リットがある｡ 21

項目3については､全範囲(-370<Ⅹ<0)にわたって､中心磁場について1/1000の精度 で一致することが確かめられた｡

実際に使用する場合には､検出器配置などの制約から上流型フィールドクランプはは

ずした状態で用いる｡ その場合の磁場積分(Field integral)をこの実測値をもとに表2. にまとめる｡実際の運転に用いた諸量も並記した｡表の値は､図4の磁場分布をZ=o で1.197T にスケールし､上流下流とも磁場形状が保たれるとの仮定のもとに､なめら

かに繋いだ磁場分布の予想値である｡

磁場分布が与えられると､ビームが標的に到達するまでの偏向角を予想できる｡ 標

的をZ=-250mmのボール端に設置し､3Bsェネルギ-が50AMeVの場合､偏向角は2.60 である｡ 又ビームは標的通過後磁石下流側に190偏向をう叶て放出される｡

表2.磁場積分と核種による偏向角および動作詩量

嶺域 淵ﾂﾓ#S 蔦#S *ﾕ｣ﾃ#S 25かこZ 彦 F ﾂ FieldintegraHTmm】 蔦 .革5 蔦Sィ繝b -98.88 都迭經 Ratio C b 縱3S 0.1243 偏向角【○I 38S50AMeV 餽ﾃ 2緜c 2.310 ゅSィ 40Ar50AMeV 縒 93 B緜 2.469 偵ツ" 動作諸量 電流 剴 電流指令値 剴S 3sモ 中心磁場 剴 砥B 有効長 剴ccFﾖﾒ ｸ ｸ8ｹ+sS ﾖﾒ

(4)真空散乱槽

180度偏向型電磁石の間隙中を通過するビームおよび散乱粒子のエネルギー損失を低

減するために､電磁石間隙中に設置する真空散乱槽を作成した｡真空散乱槽の内のりは､

712×86×755 mm3 である｡磁場間隙752×132 mm之に対して特にy方向の強度を維持 するために肉厚のSUS材を使用したため､内のりのy方向が狭くなってしまっている｡ 散乱槽の概略を図5に示す｡ 真空散乱槽内には､ (A)標的､ (B)焦点面検出器､および(B,F)荷電粒子シールドが設置 されている｡真空散乱槽下流には､ (C)下流延長ダクトおよび真空隔壁､ (D)真空ポンプ マウント延長ダクトがマウントされる｡上流には(G)F3Veto真空槽がマウントされる｡ 真空散乱槽と(C,D)の延長ダクトは､ 10 5 To汀程度の真空が得られた段階で上流ビームダ

クトと直結する｡真空は2次ビーム輸送系を経由して加速器まで直接繋がっている｡ビ

ームは図中上方から入射し､ビーム中心は磁石と真空散乱槽中心から 250 mmオフセッ トしている｡ 標的は磁石のボール端(Z云-250 mm)に設置し､回転構造により真空をやぶらず4枚の 標的を手動交換する事が可能である｡標的サイズは70×50 mm2である｡ビームが標的 に達する前に受ける偏向によるビーム位置のずれは､ 60AMeV､ A/Z=2の粒子で2.5mm

程度以下と､標的サイズにくらべて十分小さい｡ 三iill 劔劔 凵_ - 剪 ■L出,-■ 劔剪 l､.∼ ∴､ ● -:.琴だ中古ふ-- 劔 ﾂ 亦逍鎚+8." ?' :甘 ･i=二手 ＼ 劔 豆 劔 ＼ ド-. 劔 梯 il ﾂ6ﾖb チ -.->■_- ∫′ 剪白 一一一,:I-

I,=JL 兔凪ﾔ停 停粤ｶ｣｢ F問ﾅ A-r.I_.-､ Er..A 剔 -一十.T' ■■▲､

f':i!S_: i/ ∼.- .4.` .′∫ 劔劔 図5.磁石間隙の真空散乱槽｡

反跳粒子は磁場中で偏向きれ､ 1800焦点面に設置された検出器系で検出される｡検

出器設置の角度は､ビームが標的に照射される前にうける偏向角を考慮して､オフセッ

トを付ける事が可能な構造になっている｡焦点面検出器本体の設置は上流フランジ(撹)

側から行う｡検出器からの信号はフィードスルーフランジ(∫:上下2箇所)を経由して大 気中に導かれる｡ 荷電粒子シールド(E,F)は､鉛5mm(E), 10mm(F)と真鎗2mmを張り合わせた構造で､

上流と下流からの荷電粒子が焦点面検出器に到達しない様に設置されている｡なお裏鉄

は､鉛からのⅩ線を除去する為である｡ 真空系については､(D)ボートにターボ分子ポンプ(1501/mim)を直接マウントする｡ (D) ボートは磁石のフィールドクランプの外であるが､ 100 Gauss程度の洩れ磁場が存在す る｡ ターボ分子ポンプ内での洩れ磁場を低減するために､ 2.5 mm厚の鉄板で磁気を シールドし､ポンプ内での洩れ磁場は軸方向(y)で最大600auss､水平面内(Z,X)で最大10 Gauss に抑えることができた｡ 真空に関しては､ターボ分子ポンプ運転開始から 20 分で10 5To汀台を達成し､上流ビームラインと直結できる｡ 23

｢3-2｣焦点面検出井の開発/製作

(1)目的 逆運動学を用いたo),p')非弾性散乱反応から放出される反跳陽子を180度偏向型磁気分

析器により運動量分析する焦点面検出器として､ストリップ型Si検出器を開発､製作

した｡ この焦点面検出器に要求される項目は､ 1.分析電磁石間隙の真空散乱槽中で､標的から Ⅹ=-680mm にわたる広い焦点面 に設置する｡かつ可能な限り不感儀域が少ない事｡ 2. 8MeVまでの散乱反跳陽子を検出し､その全エネルギー情報が得られる事｡ 3.飛行時間をlnsec(rms)程度の時間分解能で測定可能な事｡ 4.水平方向の位置情報を得られる事｡ 5.真空中に設置される｡信号は真空フィードスルーを用いて大気中へ取り出す｡ 等がある｡ Si検出器を用いた全エネルギー測定を行うと､項目2.は解決する｡ストリップ型Si検 出器を用いると､項目4.は解決する｡項目 3.は､反跳陽子の散乱角度決定のために必要 となる｡項目 4.は粒子識別のために必要となる｡項目1.については､反跳陽子は磁場に

より運動量分析されるため､ X方向について不感億域が存在すると､対応するエネルギ

ーの陽子に対するアクセプタンスが失われ､連続的なエネルギースペクトルにひずみが

生じる｡ 開発にあたって､特に項目1.と3.が検討事項となった｡ (2)ストリップ型Sj検出券の仕様 入射エネルギー60AMeVの2次ビームを用いた場合､励起エネルギーE, =30MeV,Oo 散乱に相当する反跳陽子のエネルギーEp･はEp=4･2MeVであり､軌道半径はp=250mm となる｡ 磁場により磁気分析され1800偏向して焦点面に到達すると､位置は∫=一2p =-500mm となる｡ダイナミックレンジとして良く30MeV を要求すると､この位置まで

覆う水平方向に広い焦点面検出器が必要となる｡

検出器を焦点面の水平方向に隙間なく設置する事は､既製のSi検出器では不可能で

あった｡浜松ホトニクス(HPK)製の大面積Si検出器H4276は､有感面積が45 × 45mm2 であるが､ハウジングも含めた全体面積は56 × 56mm2である｡従って前後にずらす

ことにより不感面積を重ね有感面積を最適化した場合でも､水平方向に45 mmの有感

嶺域と5.5mmの不感嶺域の構造が繰り返される｡ 既存の検出器に項目(1)の要求を満たすものが無いので､要求にマッチしたストリッ プ型Si検出器を新たにデザインし作成した｡ X方向の不感面積を最小化するために､

商業ベースに生産されている4インチのウエハからとれるX方向のサイズと総面積を

最大にする構成を検討した｡ y方向については､位置情報を得る事が難しい為､重心系

での垂直方向散乱角が￠C.也.∼lo となる 50mmをガイドラインとした｡この高さは真 空散乱椿の内のり寸法86mm以内である｡ HPK社では､逆バイアスにより Siを空乏化させる段階で絶縁を十分保つためには､ 有感面積のまわりに最低でもSiの厚さ(今回は0.5 mm)と同程度の不感部分が必要で あると考えている｡しかし､同社ではこのようなぎりぎりの設計は経験がなく､ 1 mm 程度あれば歩留まりよく製作可能とのことだったので､不感幅を1 mmとすることにし た｡ これによりX方向のサイズは､有感面積72mm､全幅74mm と決定した｡ な お不感幅0.7mmにまで減らした検出器の作成の可能性を残すように､マスク上には73.4 mmのダイシングガイドラインも挿入することとした｡ 表1.焦点面検出器の諸量 Si検出器 サイズ 都H 經( 綏ﾖﾓ2 有効面積 都( 紊vﾖﾓ" 表面不感層 俐Y S(x ﾒ ストリップ嘩 吐ﾖﾒ ストリップ数 " 動作電圧 蔦 S b 静電容量 ( 緜 b 焦点面検出器 形状 佶 ｮﾓb +X*ﾘ,ﾓr冑r ダイナミックレンジ ﾄW ﾃB ﾄﾖUdﾂ 9<E.<30【MeV】onO○,Bv=1.2T アクセプタンス(垂直) ｲ ﾆ "笆 DR耨 ﾖUb 6.9○at15MeV 4.3○at25MeV アクセブタン_メ(水平) 疲 ﾖ蒙 ﾈ ﾓ#X ｲ 読出チャン革ル数 都" +X*ﾘ,ﾓィ

デザインしたsi検出器を焦点面に配置した場合のアクセプタンスを見積もるために

シミュレーションを行った｡ 図1に陽子エネルギーおよび励起エネルギー依存性を既 製品H4276を用いた場合と比較して示す｡アクセプタンスの欠損をはっきりさせるた めに､標的での反跳陽子のエネルギー損失､ 2次ビームの標的での広がりは考慮してい ない｡又標的からの反跳陽子は前方27Cに対して等方的に発生すると仮定した｡ シミ ュレーションの結果により､新しくデザインしたSi検出器を用いた場合には､エネル

ギー分布にアクセプタンスの欠損による構造が顕著には現れない事がわかる｡

有感面積と厚さから求められる､全空乏化した状態での静電容量Cdは､ 814pFと非

常に大きい｡角度を決定するに足る時間分解能を得るためには､大きな静電容量起因の

ノイズが足伽となる｡ 静電容量を減らすには､検出器厚さを増やす､叉は有感面積を

減らす方法が考えられる｡ 商業ベースで手に入る Si検出器の厚さは500〟m程度で あるので､ Si検出器の有感面をストリップに分割しストリップあたりの面積を減らす 25

ことにより静電容量を減らす方法をとった｡ しかし､各ストリップに独立に電荷積分

型前置増噂器を接続する必要があるので､ストリップ数を増やすと静電容量は減る一方

で･後段の読み出し回路が膨大となる｡今回は､ストリップ当たりの静電容量がl00pF を下回ること､読み出しチャンネル数が100程度となること､の兼ね合いから1枚のSi 検出器を12ストリップに分割した√最終的な製作図面を図2.に示す｡

xlO3   Ep depn血rc. d AcceP8JW Ex deph of AEC叩t.RCO 8.0 7.0 6.0 豆 510 1= ⊃ 皇4･0 > 3.0 2.0 1.0 0.0 1 1 :HPK(Oedbned) 1 8.･H4278 0   1   2    3    4    5 年J仙VJ tLILn.qJT)A Em 800 700 ￠00 500 400 300 200 100 0

偏

0   5  10  15  20  25  30 もLbtq 図1･製作したsi検出器7枚を焦点面検出器として配置した場合のアクセプタンス｡左

図は反跳陽子エネルギー分布､右図は励起エネルギー分布を示す｡欠損の多い方が既製

品のH4276を用いた場合である｡ 74(OJktJ)40>2く鵬)<JEJI〉 一一● 劔僮 " 白 劔 ｳ Г3 ■ヽ ∼ ○｢I 寸頚骨 〇一 剪二 1 I I -..; - ●▲▲ Jlftl- 劔剿fﾄﾅ ﾇ" 劔劔-,I 竸 0● 剩 ﾈ ﾈ 劍咤ﾓ 粐鞴 蔘ﾓ｢ 剪闔｣ 僞!彊 1▲ 凵｡1■■■■● ■■■■■● ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ 一● 劔劔■男『 剪 坪8 ﾒ 刪ｼ'2-+ 一l 義.-土q2J. 劔唸 ﾂ 劔剽 ｳ ﾘ # 刮¥ 僮 将卒 劍 ｸ ..ユドー●i一..I- 図2.新規製作した12ストリップ型si検出器

r3-3｣重イオンビームを用いたテスト実験の麓過

180度偏向型磁気分析器本体､焦点面検出器の製作を終え､多チャンネル前置増幅器

を含めた読出回路系がほぼそろった段階で､理化学研究所加速器施設において､ 1次重

イオンビーム(12C､ 40Ar)と中性子過剰な不安定核ビーム(3Bs)を用いて､検出器系の総 合試験を数回行った｡ 今回の1800偏向による反跳陽子の直接測定では､低エネルギー陽子のエネルギーと

飛行時間を十分な分解能で測定する必要がある｡ 実際には､空間的に広がっている 2

次ビーム供給環境下での低エネルギー粒子の検出は容易ではない｡ 標的起因ではない

ガンマ線､中性子および荷電粒子が焦点面検出器に達しで偽イベントを発生させる｡測

定条件の改善には､バックグラウンドのソースを特定する必要があり､そのために的確

な診断系を挿入した｡ 次に特定したバックグランドソースを一つずつ取り除いた｡ 実験手法確立の為の予備的実験を2002年10月(1.5日)､ 2003年6月(1日)および2003 年12月(2.5日)に行い､美顔装置のデバッグを行った｡その結果をふまえて2004年4月 に最終デバッグ(2.5日)および3Bs 2次ビームを用いた逆運動学非弾性散乱の測定(2.5日) を行った｡この経緯を表1.にまとめる｡ 表1.開発ビームタイム諸量まとめ 2002/lO 2 b 2003/12 B B MT日数 免｢ 1.Od 綏B 2.5d+2.5d

加速ビーム &6ﾃ3T ﾖUb 40Ar95AMeV 鼎 #典 ﾖUb 40Ar95AMeV 2次ビーム $3S ﾖUb 40Ar56AMeV '3c$ ﾖUb 3Bs62AMeV 強度(標的) ﾇ B 105-lob(不正確) Rﾓ b 7×105 ビームタグ ③ﾂ F2(失敗) 把" F2×F2YP臥C ビームスリット 杷ﾂ 僥l,F2Y ビーム診断系 把5 5 卯ﾘ吝%T X,ﾙ ﾙ?ﾈ+ や ハローVETO 8ﾂ なし 蘆 鞐ﾈ+ ｒ F3V 標的 ﾔ2 紮ﾖr 6ﾓ"墜Vﾗ G墜4 ﾖﾆ 誡 6ﾓ" i&iw 分析磁石磁場 纈粭 I.2T

焦点面検出器 嶋 艫C#sb 6×H4276+Veto '7G& 6父bｵb 12stripSiX6

読出回路(preamp) C$"ﾄ2 142Ⅰi,C 磐W7友V4ﾕ #3" 読出井数(siのみ) 唐 12 都"ｳb 72 出口ダクト ﾘﾇiW9OR 新規ダクト 出口診断系 R 凾 り(MWPC) 下流ビームパス R 直後にEC. 擢ﾘ5 4 y ﾙ'R EC./診断系 76庸R ﾆ 7F pL×2+MWPC/ 下流粒子シールド . なし 凾ﾈし/あり 経緯について時系列に述べると､ 1. ビームをタグせず､焦点面検出器のシングルスでのSi検出器のデータ取得を試み た｡l次ビームを用いた環境下においてもビームに附随しない低エネルギー(E <2MeV) 27

損失イベント(粒子かガンマ線か等は不明)が支配的であった｡ (2002/10)

2･ビームをタグし､分解能が悪いながらも時間情報を取得し､ビームに附随するイベ

ントを観測できた｡しかし､そのイベントが標的起因の陽子イベントであるかどう かを判断できる情報は得る事ができなかった｡又10MHz以上のビーム強度を正 確に測定する事ができなかっ1=(2003/06)｡下流に設置された物質にビームが当た

り､そこで発生する粒子(中性粒子か荷電粒子かは不明)による時間構造が観測され

ていた可能性がある｡ 3･ 2次ビームを用い･ビームのタグを的確に行い､かつ標的下流のビームも真空ダク トを経由して遠方でビームダンプに当たるよう工夫した｡この時期に､ 12ストリッ プ型のSi検出器本体とその読出回路の整備がほぼ完了した｡ (2003/12) 4･ しかしこのセットアップでは･ 2次ビームのハロー成分もしくは垂直(y)方向に広が っているビーム主成分がダクトやスリットに当たり･そこから発生する粒子(中性

粒子か荷電粒子かは不明)によるイベントが多数観測された｡ これらを除去しな

いと測定は不可能である｡ 5･標的直前の日額域において､スリット等ビームにさらされるものを排除する目的 で､ F2位置においてy方向のスリットを設置し､ y方向に広がった2次ビームをF2 位置にて除去した｡標的直前にBeam Veto検出器も設置する事により､上流からの 偽イベントのほとんどを除去することに成功した｡ (2004/04) 6･下流には､ 2002/10から導入を検討していた粒子シールド(鉛10mml)を設置すること

により､下流起因の偽イベントの構造を除去する事に成功した｡

Si2 ATca18F3Vt) 仇LS= 02055 170/0727687TIO971 66 SGZ ATcalBF3Yb l￠ALLSI Om73/03W287/0239 4 140 120 loo 80 60 40 20 0 0 1 2  3  4  5  6  7  8 Sj2 ATd lCALLSJ 0 8194 1 72 /0 1 1257 904

閣議誌､ ,こ

上流起由aBd I"上東+下落.｡

F3SIJ't Close   下流ダクト前に 40 ストッパー設置 20 0 dCALWz,02439yO3911 27404180 7  8 軸軸定..一‥ごvh ,‥.

F3V

0 1 2 3 4 5 6 7 8 図1･2004年4月実験におけるバックグランド診断を示す｡左図は標的上流のビームス

トッパーでビームをとめた場合の､ Si検出器のエネルギー(横軸,【MeV】)と時間(縦軌nsl) の相関｡中図は､上流スリットをあけ､かわりに磁石出口にビームストッパーを設置し た場合｡ さらにこのうちF3Vetoが応答したものを右下図､応答しなかったものを右 上図に示す｡上流(この場合はF3Vetoから)からの偽イベントと下流からの偽イベントが 明確に区別された｡下流からの偽イベントはこの後粒子スリットを設置することにより 除去する事ができた｡最後まで除去できなかった物は､低エネルギーのローカスである｡ 最終的に判別した偽イベントの分類を図1.に示す｡ 4回にわたるテスト実験の結果､ 1.標的直前のF3付近にはVeto検出器を除き､ビームにさらされる物質をいっさい置  かない｡ビームタグはF2より上流に検出器を挿入して行う｡ 2･標的でのy方向の広がりを制限するために､ F2位置においてy方向のスリットを 設置する｡ビーム数を数えるために､ PFACを設置し､そのanodeシグナルをトリ ガーに参加させる｡ 3. 12ストリップ型Si検出器は6台設置し､ 72ストリップそれぞれに前置増幅器をと りつけて読み出す｡ これによって､敷居値を下げ､目的の時間分解能を得る事が できる｡ 4･下流はビームダクトを設置し､ビームダンプは十分(4m程度)遠ざける｡

5.下流ウインドウ起因の荷電粒子は磁石間隙中にシールドを設置し除去する｡

6.ビームダンプはActive型として前方散乱粒子をタグし､励起核の崩壊様式の同時測 定ができるようにする｡

等が､低バックグランド測定上必要不可欠である事がわかった｡

これらの項目に注意した結果､最終的には物理的バックグランドは殆ど無い状況を作

り出す事ができた｡この状況下では､1 MHzのビームを用いても､焦点面検出器のsingles 計数率は0.3 MeV以上の陽子に対して数Hzである｡ 又標的有り/無しの割合は､ Y(empty)/Y(CH2,C) < 5%と充分低い｡ 29

｢3-4｣ p(3Bs,p')反応による防子起前方非弾性散乱の謝定 (1)実験セットアップ 3度の予備実験によるバックグランド低減の後､中性子過剰核3Bs (陽子数16､中性

子数22)による陽子超前方非弾性散乱の測定を行った｡ 実験は酎ヒ学研究所加速器施

設の2次ビーム分離装置RIPSから供給されるエネルギー62 AMeVの38Sビームをもち いて行った｡ 2次ビームは､リングサイクロトロンからの40Ar95AMeV l次ビームを 9Be標的に頗射することによって得られる｡ 2次ビームの典型的な純度は93%程度で､ 主な混じりは37Sであった｡この混じりはFO-F2間の飛行時間情報を用いてデータ解析 時に分離する｡

実験全体のセットアップを図1に､標的付近の詳細を図2に示す｡

図:実験のセットアップ(全体図) ビーム強度は標的上で7×105/砂であり､ほぼ加速器からの1次ビーム強度リミット であった｡ RIPSのビーム光学は縦(y)方向の像が大きくなることが知られている｡加え

て､サイクロトロンの取り出しの微妙な変化により標的上でのビーム位置がy方向に変

化しバックグランドを変化させる｡これまでの予備実験から標的直前のF3位置にビー

ムタグ検出器を設置するのはバックグランドの観点から不可能である事がわかっている

為､ビーム縦方向広がりをF2シンテレ一夕下流にてスリットで制限することにより､ 標的での像の縦方向の広がりを制限しバックグランドを抑えた｡この日的の為､スリッ ト下流にビーム個数を数えるためのP払Cを設置した｡このスリットで除去しきれなか ったビームのハロー成分をタグするために､標的直前に穴あき(40mmX30mmXlmm')壁 のプラスチックVeto検出器を設置した｡ 100 Gadssを越える磁場中での動作を確保する

ために､光電子増倍管にはファインメッシュタイプのものを用いた｡ Veto Couryter RlPS F3 ProfiJer そ｣ ､I Si 72cl1(6× 1 2Str廟Readout it 図2 :実験のセットアップ(標的付近) 標的は･反跳陽子の標的中でのエネルギー損失が十分小さくなるように､CH20･4mg/cm2 をもちいた｡励起エネルギーの下限閲値は標的でのエネルギー損失で決まり､ E.=8.5MeV

となる｡なお･闘値付近では十分な時間分解能が期待できないので､実質の下限間借は

Ex=9 MeV以上である｡標的中のCの成分を引き算する為のC 0.4 mg/cm2の測定と､標 的なし(Empty)の測定も合わせて行った｡ 1800磁気分析電磁石の磁場を最大に近い1.196 Tに設定した｡焦点面検出器として6 台の12ストリップ型Si検出器を用いた｡ 72チャンネル分の信号は真空フィードスルー により大気側に導かれた後､Mesytec製MPR132多チャンネル前置増幅器で積分され､cAEN 製N568Bで整形増幅され､最終的にはPhiIlips製cAMAC PeakADC 7164でデジタル化 された｡

ビームは電磁石間隙中を通過し､分析電磁石下流で真空窓を通して一旦大気中にとり

だされ･再び長さ4mの真空ダクト中を通過し､ビームダンプに導かれる｡ビームダン プは5mmtのプラスチックシンチレ一夕2枚で作成し､アクティブにビームおよび破砕 片をタグした｡ si検出器以外の信号としては､ビーム検出器F2シンチレ一夕､ F2Yス リット下流P払Cのアノード信号､ビームダンプ兼タグ検出器､およびビームRFの時 間信号を取得した｡

本実験に先立ち､バックグラウンド診断を行った｡この診断には､電磁石下流および

真空ダクト下流にMultiWireDrirtChamberを設置し､ビーム通過位置をモニターした｡ (2)データ解析 Si検出器からの波高情掛ま､ 241Am線源からのα線を使ってエネルギー較正を行った｡ エネルギー･飛行時間､位置の情報を用いて､陽子の粒子識別を行った｡この場合には 標的に10mg/cm2の厚いCH主を用い､標的起因のイベントのエネルギーと飛行時間の相 31

閲を調べた｡ TOF【ns】 1 ‥458 " 1 2Ep3lhdeth‥わ 1  2  8  4 8  6  7  8 図3 : 3個のSi検出器での運動エネルギーと飛行時間の相関｡ 図3は､ 3個のSi検出器の各々について運動エネルギーEと飛行時間tの相関を示す｡

陽子とα､およびバックグラウンド起因のガンマ線と考えられる成分が分離して観測さ

れている｡

放出角度の決定と粒子識別は以下のように行った｡散乱粒子の〟Zを仮定すると､飛

行時間の情報だけから実験室系での散乱角度が決定できる｡ 飛行距離Lは散乱角0の

関数でL=(7F+20)pで与えられる｡ 一様磁場中での荷電粒子が1800偏向するのに要

する時間は･非相対論近似においては運動量によらず一定で､ P-書晋で与えられる｡

飛行時間tとt7Tは､それぞれ J=(7r + 20)p cP tn=空 cP' となるので､ A/Z=1を仮定しその添字をpとすると､散乱角は 0-i.言-二_ の関係式から求められる｡ 次にこのCと､ (E,(,X)の情報から粒子識別を行う｡ 検出 位置はX-2pcosOとなるので､飛行時間は､ t= _型_壁土塑= Ji 2cpI COSO となる｡ここから

･1-若_

2ctcos 0 x(7r+ 20) mN X(7r+20) 8C2E cosO の関係式を用いて質量数Aを導出する｡ 陽子の場合にはこの右辺がA=1となれば､陽

子として粒子識別されたことになる｡粒子識別後に､実験室系の散乱角が最終的に決定

する事ができる｡ αや♂の場合の識別には､同様にA/Z=2と仮定してから求める｡ な お､陽子とαは､各々実験室系で+300 ､ -300 に放出された場合には､同じ(E,t)となる ため､図4に示すように区別する事ができない｡ 0.4mg/cm2 cH2標的を用いた測定での陽子粒子識別の結果と標的中の陽子標的起因の イベントの評価を図4に示す｡- 実験室系のOo を中心に300位まではA=1に相当する ローカスが顕著に見られる｡ 散乱角が-400 付近でA<J となり粒子識別変になってい

るのは､磁石上流の磁場が十分一様でない領域を通過するため､上記の記述の適用範囲

を逸脱しているからと考えられる｡ P∫p 図4 :粒子識別による陽子の選択｡左図:粒子識別(式中のA)と重心系散乱角度の相関｡ 右図:規格化後のCH2とC標的からのイベントの比較｡ (3)括果

励起エネルギー分布を標的個数とビーム総数で規格化したものを図5に示す｡統計が

少ない為､重心系での角度範囲を完全なoo を含む∂ぐ.Mく30 としてある｡縦方向のアク セプタンスは､色の全範囲にわたって､ △少｡〟.∼loである｡ (AqJIth8】(a)AII(b))

FkxrdSbtdO.8<fqZL<1.2

Ilo ∼ 一〇 ■ー わ 擢 耳耳ｺ

紺lll二㍍

1__I_ー▲_l▲_,__ IO ● - - ﾆ 3ﾅ

_-l'_..,.'g▲,:..日出...

IB      一■      JO JB      90 8. lhY) 図5 : p(･'盆S,p')反応での励起エネルギースペクトル｡ CH2標的(黒四角)とC標的(ヒストグラム)を規格化して表示｡ 33

CH2標的からCー標的を引算し､陽子標的に相当する励起エネルギー分布を図6に示す｡ 比較のために･ RCNPで取得された100AMeV aビームを用いた32S(α,α･)反応のOoを 含むOcM.<loに相当する励起エネルギー分布を重ねて表記した｡ 38Sのスペクトルは､ 325の励起スペクトルに見られる顕著な12 MeV近傍のピークおよび15MeVから20MeV にかけての特徴的なバンプの構造と比較的良く一致しているのではないかと考えられる｡ 【^○ヨ＼TtmOU](ど)I( 10     18     才0     25 8. lLfeV] 38      38 図6 : 62AMeVでの3Bs(ク,P')反応の励起エネルギー分布と､ 100AMeVでの32S(α, α')反応の励起エネルギー分布の比較｡ (4)まとめ

1800偏向型分析電磁石と焦点面検出器をもちい､数回のテスト実験を経て､不安定

核ビームと陽子標的を逆運動学を用いたひ,p') Oo非弾性散乱の測定を行った｡ 高強

度不安定核ビームと､非常に薄い陽子標的というこれまでに例がなかった組み合わせの

為､バックグランドの除去が重要であったが､予備実験によって標的以外からのバック

グタンドは無視できる状態で測定を行う事が可能になった｡実際に中性子過剰核38S

を用いた陽子超前方非弾性散乱の測定を行い､統計は悪いが励起エネルギー分布を得る

事ができた｡ 実験手法自体としてはほぼ確立したのではないかと考えている｡

現在の最大の問題点は､薄い陽子標的の代用として用いているCH2標的中の炭素か

らのバックグランドである｡ 現在良い解決策は思い浮かばないが､純粋な水素標的の 開発により､この実験手法はさらに有用性を増すと考えている｡

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