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The general aspect of the isotope separator,installed in The Research Institute for Iron, Steel and Other Metals,Tohoku University,is described. Sever

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(1)

ORIGINAL

PAPERS

東北大学同位体分離器報告

Tohoku

University Isotope Separator.

後 藤 秀 弘*・ 鈴 木 進*・ 岸 本 睦 義*

HIDEHIRO GOTO,*SHIN SUZUKI*and MOKUYOSHI KISHIMOTO .*

(1967年6月24日 受 理)

The general aspect of the isotope separator,installed

in The Research Institute

for Iron , Steel

and Other Metals,Tohoku

University,is

described.

Several operational

characteristics

as well as the working

conditions for the isotope separation

of both magnesium

and iron are presented.

In the separation

of iron isotopes, content

of Fe+ion

in the ion beam increased with increasing

flowing rate of argon gas into ion source where ferrous

chloride was charged as original materials .

This phenomenon

is advantageous

for improving

the yield of iron isotopes .

The total efficiency

was0.15%for

magnesium25fraction

and0 .7%for

iron54fraction.

1緒 言 現 在,濃 縮 さ れ た 安 定 同 位 体 は 理 学,工 学 お よ び 医 学 な ど広 い 分 野 に わ た っ て 利 用 さ れ て い る 。 こ れ ら安 定 同 位 体 の 分 離 濃縮 に つ い て は い ろ い ろ な 方 法1)が 研 究 さ れ,現 在 も 開 発 の 途 上 に あ る が,電 磁 的 同 位 体 分 離 装 置(以 下 電 磁 的 分 離 装 置 と 略 す)は,す べ て の 元 素 の 安 定 お よ び 放 射 性 同 位 体 を 相 当 量,迅 速 に か つ ほ ぼ 完 全 に 分 離 で き る特 長 を も っ て い る 。 と く に 同 位 体 の 量 は 少 量 で も そ れ が 高 純 度 で あ る こ と が 必 要 な と き に は 電 磁 的 分 離 装 置 は 非 常 に 有 用 で あ る 。 1919年F.A.LindemanとF.W.Aston2)に よ っ て 陽 イ オ ンが 電 場 と磁 場 に よ っ て 分 析 さ れ,同 位 体 を 分 離 で き る可 能 性 が 指 摘 さ れ て 以 来 い ろ い ろ 研 究 さ れ て き た 。1934年M.L.Oliphantら3)とW.R.Smith ら4)に よ っ て マ ス ス ペ ク トロ グ ラ フ 方 式 に よ る 安 定 同 位 体 分 離 の 研 究 が 本 格 的 に 開 始 さ れ て か ら 現 在 ま で 世 界 各 国 に お い て い ろ い ろ な 型5)6)の 電 磁 的 分 離 装 置 が 研 究 開発 され て きた 。 わ が 国 に お い て も これ らの装 置 の建 設 と研 究 が す す め られ た7)。1955年 に 大 阪大 学8)でSmyth型 の もの が 建 設 され て以 来,科 学 研 究 所 では90° 型,続 い て 京 都 大 学9),東 京 大 学10)お よび電 気 試 験 所11)な ど で60° 型 の もの が設 置 され 現 在運 転 が お こな われ て い る。 東 北大 学 に お い て も1961年 に 東 北 大 学原 子 力 研 究 共 通 設 備 と して電 磁 的 分離 装 置が 設 置 され た。 この 装 置 は 東 京大 学 原 子 核 研 究所 の 同装 置 を 参考 に して 日立 製 作 所 に よっ て製 作 され た もの であ る。 本 装 置は フラ ン ス の60° 型(Nier型),実 験 室 用 中型 装 置に 属 す る。 現 在 まで に,ア ル ゴ ンを使 っ て本 装 置 の一 般 的 性質 を調 べ,つ い で マ グ ネシ ウ ム と鉄 の 同 位体 を分 離 した の で, 装 置 の概 略 と と もに,そ れ らの結 果 に つ い て報 告 す る。 2装 置 の 概 略 装 置全 体 の構 成 はFig.1とFig.2に 示 した よ うに, イ オ ンを大 量 に発 生 させ て そ れ を加 速 させ る イ オ ン源 *東 北大 学 金 属材 料 研究 所(仙 台市 片 平 丁)

(2)

お よ び加速 電 極 系,一 定 の エ ネル ギーに 加 速 させ た イ オ ンの 質量 数 に した が っ て運 動 量 を選 別 す るた め の 電 磁石 か らな る偏 向室,お よび そ の分 離 した イ オ ン束 を 別 々 に捕 集 す る捕 集 室 の三 つ の部 分 に 大 別 され る。 そ の ほ か に排 気系 統,各 部屋 を 連絡 す る真 空 槽,電 源系 統 お よび制 御 盤 が つ い て全 体 を構 成 し てい る。 以下 そ れ そ れ に つ い て 説 明 す る。 2.1主 電 磁 石 お よ び イ オ ン 光 学 的 考 察 電 磁 石 は 上 下 五 角 形 の ポ ー ル チ ッ プ か ら で き て お り, C型 ヨ ー ク と ポ ー ル の 材 質 は 低 炭 素 鋼 を 使 っ て い る。 コ イ ル は上下 と も6層,合計840回 巻 い た も の で あ り, コ イ ル の 冷 却 は 冷 却 フ ィ ン に よ る 聞 接 水 冷 方 式 を用 い

陵禰墜鯵

(3)

Vol.16.No.1,March1968 後 藤 ・鈴 木 ・岸 本:東 北 大 学 同 位体 分 離 器 報 告 818 1820 10 /1グ

試 恰

、 、 婦 ノ

2817 〈 、 ・918 7・9'翁Q引 ♂ 口6 24 54 ,

Fig.2.Schematic drawing of the isotope separator.

1.Ion source.2,15,16.Porcelain insulator.3.Ion source magnet. 4.Arc box.5.Acceleration system.6,11.Sluice valve.

7,10.Vacuum chamber.8.Deflection chamber.9.Deflection magnet. 12.Beam checker plate.13.Collector.pocket.14.collector.

17.Control mechanism of ion source.18,19,24.Glass window. 20.Shutter.23,25,27.Handle.26.valve.28.Bolt.

14••,6••.14inch and16inch evacuation system.

て い る 。 磁 極 面 の 一 辺 は 次 の よ うに し て き め た 。 す な わ ち,仮 想 磁 場 の 一 辺qは(1)式 か ら 計 算 で き る 。 q=m+2g+d+ω(1) こ こ でgは ギ ャ ッ プ の 巾 で 本 装 置 で は8cmで あ る 。 mは 磁 極 面 へ の 入 射 点 に お け る ビー ム の 巾 で,ビ ー ム の 半 角 α=3°▲▼120rad,イ オ ン の 軌 道 半 径P=80cm, イ オ ン 源 か ら 磁 場 の 入 口 ま で の 距 離 をl=√3pと す る とm=l×2α=2√3pα=13.9cm。dは こ の 装 置 で は リ チ ウ ム-6と リ チ ウ ム-7の 分 離 距 離 でd=p⊿M/M =80×1/6=13 .3cm。 ω は 安 全 の た め の 余 裕 と柱 の ス ペ ーサー の 大 き さ で 合 計12 .8cmと した 。 以 上 の 数 値 を(1)式 に 代 入 し加 え る とq=56.0cmと な る。 故 に 実 際 の ポ ー ル チ ッ プ の 一 辺 は こ れ よ り小 さ く て よ い が 安 全 の た め56cmを 採 用 した 。 ポー ル チ ッ プ の 入 口 に は 可 動 シ ャ ッ タ ー を と り つ け ビ ー ム の 使 用 巾 を 左 右9.0 cm∼37.5cm,上 下0.2cm∼7.8cmに 変 え る こ と が で き る。Fig3に イ オ ン幾 何光 学 的 関 係 を示 す 。 実 際 の 磁 極 の境 界 を実 線 で示 し,端 磁 場 効 果12)を 補 正 した イ オ ン幾 何 光学 的 な 仮 想磁 場 の境 界 を破 線 で示 した。 この間 隔UはU=1gす な わ ち8cmと っ て あ る。 磁 場 の 強 さは少 な く と もウ ラ ン同 位体 が 分 離 で き る 強度 が 必 要 で あ る。 電 場 と磁 場 と偏 向 半径 の関 係 は(2) 式 で示 され る。 Hρ=144√VM(2) H:磁 場 の 強 さ(gauss) V:加 速 電 圧(Volt) P:イ オ ン の 曲 率 半 径(cm) M:イ オ ン の 質 量(a.m.u.) こ こ で ρ=80cm,M=238(ウ ラ ニ ウ ム-238)お よ び V=40,000volt(最 高)な ど の 値 を(2)式 に 代 入 す る と H▲▼5600gaussが 必 要 と な る 。 実 際 に は 本 装 置 の磁 束 密 度 は 最 高6,000gaussで あ る 。

(4)

分 析

、 一一、 》/k \!"_一 一一=1ム /21〉'___臥 ノ /!71ノ"、 、!4

DBノ

ミ ρ/べ

α'

'、 ノ ・∫自 Rガ ー 一 一 一 一 一 詞 R'S C。llect。・1。 。s。.,ce Fig.3.Ion optics. 次 に分 解 能 に つ い て考 え る。 本 装 置 の よ うに60° 扇 形 磁 場 を対 称 的 に使 用 す る場合 の質 量 分 散Dお よ び二 次 収 差Bは 次 式 で示 され る。 D=ρ ・⊿M/M-(3) B=ρ ・α2-(4) 今 点 源Sか ら 出 た 質 量 数Mお よ びM+⊿Mの イ オ ン がRとR′ に 像 を 結 ん だ とす る と,そ の 像 の 巾 はBで あ り 像 の 間 隔 はDと な る の で こ の と き の 分 解 能RPは 次 式 で 与 え ら れ る 。 RP=D/B・M/⊿M-(5) (3)(4)式を(5)式 に 代 入 す る とRP=1/α2と な り,α=3° ▲▼ 1/20radの と き 分 解 能 は400と な る 。 こ の と きM= 200(水 銀)の あ た り で 質 量 数1異 な る 像 の 間 隔 は4mm と な る 。 実 際 に 分 解 能 を 測 定 す る 場 合 に は,ま ず コ レ ク タ ー に 銅 板 を は り,こ れ に 分 散 さ せ た イ オ ン 束 を 一 定 時 間 衝 撃 さ せ る 。 次 に これ を と り 出 し や き つ け ら れ た 像 の 巾(X)と 像 の 中 心 間 隔(D)を 測 定 し て(6)式 に 従 っ て 分 解 能 を 計 算 す る。 マ グ ネ シ ウ ム の 場 合 の 例 をFig.20 に 示 し た 。 RP=D/X・M/⊿M-(6) X=B+K+P K:イ オ ン源 ス リ ッ ト巾

P:{磁場の不均一性空間電荷効果入射角の直角でない影響磁場,電場の変動

に 由来 し て像 巾を 大 き くす る 収 差 。 Pに 影 響 す るそ の 他 の要 素 と して イ オ ンの熱 エ ネル ギ ーの 広 が り13),残 留 気 体 分 子 と イ オ ン の 相 互 反 応14) プ ラ ズ マ 表 面 の 形15)16)な ど が 考 え ら れ る 。 2.2磁 場 お よ び 加 速 電 源 の 安 定 性 (6)式 か ら わ か る よ うに,磁 場 と 加 速 電 圧 の 安 定 度 が 悪 い と 分 解 能 が 悪 く な る。(2)式 よ り計 算 し て 次 式 が 成 立 す る 。 ▲▼-(7) (7)式 で 右 辺 の 第2項 お よ び 第3項 が 第1項 に 比 べ て 1/10以 下 で あ れ ば,磁 場 お よ び 加 速 電 圧 の 影 響 は 無 視 で き る と考 え る 。 天 然 に 存 在 す る 元 素 の 質 量 数Mは M<250な の でM=250の と き に 必 要 な 安 定 度 は そ れ ぞ れ⊿M/M=250で あ る か ら⊿H/H=1/5,000お よ び ⊿ V/A=1/2,500と な る 。 著 者 た ち の 装 置 で は,そ れ ぞ れ⊿H/H▲▼1/5,000お よ び⊿V/V▲▼1/5,000で あ る。 使 用 し て い る 制 御 回 路 をFig.4,Fig.5に 示 し た 。 2.3真 空 槽 お よ び 排 気 系 真 空 槽 は す べ て 不 銃 鋼 製 で あ る。 偏 向 部 で は 偏 向 磁 石 の 磁 極 面 を 真 空 槽 の 側 壁 に も併 用 さ せ て い る 。17) 本 置 装 は 排 気 容 積 と し て,イ オ ン源 室,偏 向 室 お よ び 捕 集 室 で740l,全 容 積 は943.6lを し め る。 排 気 装 置 と し て14イ ン チ(排 気 速 度4,800l/sec)と6イ ン チ (排 気 速 度800l/sec)の 油 拡 散 ポ ン プ を2基,お よ び 排 気 速 度1,400l/minと700l/minの 回 転 ポ ン プ を2基 そ な え て い る 。 到 達 真 空 度 は1×10-5mmHg以 下 で あ る 。 一 般 に 電 磁 的 分 離 装 置 は 真 空 技 術 的 に み て 非 常 に 負 荷 の 多 い も の で,実 際 に 使 用 中 は 取 扱 う試 料 や 大 気 中 へ の 放 置 時 間 な ど に も真 空 到 達 速 度 は 影 響 さ れ る が 本 装 置 は 排 気 速 度 が 約1,100∼1,300l/sec,総 合 漏 洩 量 は 吸 着 ガ ス も含 め て1×10-4mmHg/sec以 下 の 能 力 を も っ て い る。Fig.6に 排 気 系 統 図 を 示 した 。 真 空 度 の 測 定 は フ ィ リ ッ プ ス 真 空 計 と電 離 真 空 計 を

(5)

Vol.16.No.1 ,March1968 後 藤 ・鈴木 ・岸 本:東 北大 学 同位 体 分 離器 報 告 使 い そ れ ぞ れ イ オ ン 源 室 と偏 向 室 に 一 組 ず つ く み こ ん で あ る 。 フ ィ リ ッ プ ス 真 空 計 に は イ ン タ ー ロ ッ ク が つ い て お り,設 定 真 空 度 以 下 に 真 空 が 劣 化 す る と リ レー が 働 き 高 真 空 側 の ニ ュ ー マ チ ッ ク バ ル ブ が 自 動 的 に 閉 じ る 。 ま た 拡 散 ポ ン プ に は 断 水 リ レー が と りつ け て あ り 断 水 に よ っ て 自 動 的 に 高 真 空 側 ニ ュ ー マ チ ッ ク バ ル ブ が 閉 じ,拡 散 ポ ン プ の ヒ ー タ ー が 切 れ る よ うに 働 く 。 捕 集 室 の 排 気 は 最 初 回 転 ポ ン プ で排 気 した の ち 直 接 偏 向 室 に つ な ぐ こ と に よ っ て 行 う。 イ オ ン源 室,偏 向 室 お よ び 捕 集 室 は ス ル ー ス バ ル ブ に よ っ て 仕 切 ら れ て お り,こ れ ら の バ ル ブ を 閉 じ る こ と に よ っ て フ ィ ラ メ ン トや 試 料 の 取 換 え,イ オ ン 源 全 体 お よ び コ レ ク タ ー の 取 換 え な ど そ れ ぞ れ 独 自 に 主 要 部 分 の 真 空 を 破 る こ と な く行 な う こ と が で き る 。 2.4イ オ 源 お よ び 加 速 電 極 系 イ オ ン 源 お よ び 加 速 電 極 系 全 体 の 構 成 をFig.7に, イ オ ン 源 をFig.8に,イ オ ン 加 速 系 をFig.9に 示 し た 。 イ オ ン源 お よ び イ オ ン加 速 系 ス リ ッ トは 黒 鉛 製 で,イ MotorGeneratorExciter (10KW)(7㌦5KW)(lKW) ●

… ○

一…

…-L3V-Hg O

壽 壼 恥t。。tiα 搬 。,AαA  D・tecti・n・aqAmF

Magnet

Fig.4.Magnet current stabilizer.

μ7'「40 10nSou「ce蜜50KW lH・v・ 30MΩ, Rectifier Potentio・lOO」V晶Hg×21 .6MC 輌Oscillator

τ

DifferenceOsc川at◎r Ampli丘erAmplitude Modulator

Fig.5.Acceleration voltage stabilizer.

(6)

-5-メ

轟,v.・,Nl・1ヨ PIlP 了TR ,R I 6"14" 1 「「T R.P.・.

Fig.6.Schematic diagram of the vacuum system.

凶曽

RP。

①②

Needle valve. Pneumatic valve.

14inch or6inch diffusion punp. Rotary pump. Cold trap. Ionzation gauge. Philips gauge.

緊 、羅 

鷲N蝉

」  轡

斗/

∴ 《∴7

    鞭.                  r」

Fig.7.Photograph of the assembled arc box and acceleration system.

[=Filament

11

;l

ll。

Thermocouple lo n Source Magnet

Fig.8.Side view of the arc box.

(7)

-6-Vol.16.No.1,March1968後 藤 ・鈴 木 ・岸 本:東 北 大 学 同 位 体 分 離 器報告 ↓1..S..,ce I7 15 Gashlet 」 10 20φ 12 1∼2 Heater Furnace glonlzatbnChamber

_ユ,_,ll㏄_/

DistantPiece Fig.9. オ ン 源 は 電 子 コ リ メ ー タ ー 用 イ オ ン 源電 磁 石 の 磁 極 間 に 置 か れ て い る 。 イ オ ン 源 の 温 度(Tf)はFig.8に 示 し たよ うに 試 料 蒸 発 用 の 炉 の と こ ろ で ク ロ メ ル ーア ル メ ル 熱電 対 で 測 定 す る 。 試 料 が ガ ス の 場 合 はFig.6に 示 した よ うに ガ ス 溜 か ら ニ ー ドル バ ル ブ を 経 て 銅 製 パ イ プ を 通 り イ オ ン 源 に 導 入 す る 。 ガ ス 流 量 は ガ ス 溜 圧 を 一 定 に し て お い て ニ ー ドルバ ル ブ の 回 転 角 で 調 節 で き る が,回 転 角 に 対 す る 流 量 の 再 現 性 が 悪 い こ と,ガ ス 使 用 中 に ガ ス 溜 圧 が 変 化 す る こ と な どか ら ガ ス の 流 量 は イ オ ン源 室 の 真 空 度(Ps)を 目 安 に し て バ ル ブ を 調 節 した 。 試 料 が 固 体 の 場 合 は ス テ ア タ イ ト製 の ル ツ ボ に 試 料 を 入 れ イ オ ン 源 の 炉 に 挿 入 し て 使 用 す る。 ア ー ク 発 生 用 熱 電 子 源 と し て の フ ィ ラ メ ン トは 直 径1.5mmの タ ン グ ス テ ン 線 をFig.10の よ うな 形 に し て 使 っ た 。 ア ル ゴ ン を 使 つ た 場 合 の フ ィ ラ メ ン ト加 熱 電 流(If)と ア ー ク 電 流(Ia)お よ び コ レ ク タ ー 電 流(Ic)の 関 係 をFig.11に 示 し た 。 フ ィ ラ メ ン ト加 熱 電 流 は105∼110Aを 使 っ て い る。Fig.12に イ オ ン源 と 加 速 電 極 系 へ の 竃 源 が 示 し て あ る 。Tabe1に は そ れ ぞ れ の 仕 様 を 示 し た 。 Fig.7か ら も分 る よ うに イ オ ン ソ ー ス の 各 電 極 間 を 絶 縁 し て い る デ ィス タ ン ト ピー ス に は ヒ ダ が つ い て い て 試 料 蒸 気 に よ る ピー ス 表 面 の 汚 染 を 防 ぐ。 ま た 放 電 を 防 ぐ た め に イ オ ン源 磁 石 の ポ ー ル チ ッ プ は 低 圧 側 の

難 難 簸

雛 了 環

曖∴1騨 識

漁 灘 ・

Fig.10.Photograph of the fiament.

O.7 1c(mA} 0.6 1a〔A) 10・4 0.2 90100110120 [f〔A)

Fig.11.Effect of the filament current on the

collector current and the arc current. Vacc=15KV,Vsec=-3KV,Va=280V,

Is-mag=3A,Ps=5.35•~10-5mmHg.

(8)

-7-質

量 分

コ イ ル に 対 し て 加 速 電 圧 で うか し て あ る 。 接 地 ス リ ッ トの 筒 と第 二 電 極 ス リ ッ トの 枠 の 材 料 は,イ オ ン 源 磁 場 の 影 響 に よ っ て 分 解 能 が 悪 く な る の で 軟 鉄 を 使 っ て 磁 場 の 遮 蔽 を 行 な っ て い る 。 ま た 負 電 圧 が か か る 第 二 電 極 の 作 用 は,(1),イ オ ン の 引 き 出 し 電 圧 を 高 め て イ オ ン 束 が 室 間 電 荷 制 限 を 受 け な い よ うに し,(2),イ オ ン束 と 残 留 気 体 分 子 の 衝 突 に よ っ て 生 じ た 電 子 が 正 電 圧 で あ る イ オ ン源 に 吸 収 さ れ る こ と を 防 ぎ イ オ ン 束 の 中 和 作 用 を そ こ な わ ぬ よ う に す る,(3),収斂 特 性 を も た せ る こ と な ど で あ る。 イ オ ン 源 の 加 熱 は ス テ ア タ イ トの ボ ビ ン に モ リ ブ デ ン線 を ま き つ け た ヒー タ ー を 三 か 所 に と りつ け て 行 な い 約800℃ ま で 上 昇 す る こ と が 可 能 で あ る 。Fig.10に 示 し た 加 速 電 子 の 入 射 ス リ ッ トは1.5∼2mm巾 で あ 瀞 St・ ,1 ←ln5,Trans, lllFil , T。C. 57T40 H.T.St Fil・m・・tPy .30MΩ ArcBoxA .V.R. Heater20MΩ lonSourceMagnet

f

Fig.12.Schematic diagram of power supplies for ion source and acceleration electrode.

St.:Standard output of temperature control. T.C.:Temperature control.

H.T.St.:Standard output of high voltage. Ins.Trans.:Insulated transformer.

Fil.:Filter. Py.:Thermocouple.

A.V.R.:Automatic voltage regulator. -•œ-:Voltmeter.

-•Z-:Ammeter .

Table1.The Specifications for the different power supplies .

PowersupPliesVoltageMax .current AccelerationO∼40KV十DC100mA Sec・ndaryelectr・deO∼20KV-DC50mA FilamentO∼5VDC150A AnodesupPly(Arc)0∼300V十DC2A FurnaceheatingO∼100VAC20A I6ns・urcemagnetO∼150VDC10A

(9)

-8-Vo1.16.No.1,Marchl968後藤・鈴木・ 岸 本:東北大 学 同 位 体 分 離器 報告 ま り せ ま く し す ぎ る と 入 射 電 予 流 が 減 少 し イ オ ン密 度 の 減 少 を き た す 。 イ オ ン源 と加 速 系 の 方 向 は 両 者 間 の 幾 何 学 的 相 互 関 係 を 固 定 し た ま ま で 真 空 外 か ら手 動 で 凋 整 で ぎ,上 下 左 右 そ れ ぞ れ の 傾 き は ±5°,回 転 角 は ±5°お よ び 前 後 に 約20mm移 動 が 可 能 で あ る。 ま た イ オ ン 源 単 独 の 調 整 量 は 上 下 左 右 そ れ ぞ れ ±5mmず つ,第 二 電 極 お よ び 接 地 電 極 の 調 整 景 も そ れ ぞ れ 前 後 に10mm移 動 可 能 で あ る 。 2.5捕 集 器 Fig.13に 捕 集 部 を 示 す 。Fig.13か ら も わ か る よ うに, ビ ー ム の 焦 点 面 は 軸 に 対 し て30° の 傾 き を な し て い る た め コ レ ク タ ー も30° の 傾 き を も た せ て い る。 ビ ー ム の 焦 点 は イ オ ン 源 が 前 後 す る こ と に よ っ て 後 と 前 に 移 動 す る の で コ レ ク タ ー 全 体 も 真 空 の 外 部 か ら手 動 で15 cm移 動 でき る 。 コ レ ク タ ーポ ケ トは コ レ ク タ ー に お け る ビー ム の 像 が 端 磁 場 効 果 に よっ て 半 月 形 に 歪 む の で 半 径40cmの 半 月 形 に し て あ り,高 エ ネ ル ギ ー イ オ ン の 衝 突 に よ っ て 発 生 す る 熱 を 吸 収 す る た め 冷 却 オ イ ル を 循 環 さ せ て い る。 同 位 体 を 捕 集 し た あ と分 離 同 位 体 を と り だ す た め 化 学 処 理 が 必 要 で あ る の で コ レ ク タ ー ポ ケ ッ トに コ レ ク タ ー ラ イ ナ ー を 挿 入 し て そ の 上 に イ オ ン の 捕 集 を 行 な う。 コ レ ク タ ー ラ イ ナ ー の 材 料 は 分 離 す る 元 素 に よ っ て 使 い 分 け を す る が,一 般 に 冷 却 し な が ら 捕 集 す る と き に は 銅 を 使 い,冷 却 し な い で 高 エ ネ ル ギ ー イ オ ン を 直 接 集 め る と き に は 黒 鉛 が 使 用 さ れ て い る 。 ま た 各 々 の コ レ ク タ ー ポ ケ ッ トは 絶 縁 さ れ て い て 各 同 位 体 の 電 流 値 を 別 々 に 測 定 す る こ と が 可 能 で あ る。 ビ ー ム チ ェ ッ カ ー 板 が つ い て い る 。 実 際 に 分 離 を 始 め る 前 に は,ま ず 像 焼 付 用 銅 板 に ビー ム像 を 焼 付 け そ れ に 従 っ て コ レ ク タ ー ポ ケ ッ トの 位 置 を 調 整 す る 。 華 … 噸 蕩一・ ㌦ 齢 一 ∵軽1;饗1匿 '噸 ・ … ・' ¶ ・…ミ鱒 ・

Fig.13.Collector system. 3イ オ ン ビ ー ム の 調 整 お よ び 同 位 体 分 離 電 磁 的 分 離 器 で 安 定 同 位 体 を 分 離 す る と き,高 純 度 の 同 位 体 が 必 要 で あ る 場 合 と あ る 程 度 純 度 が 悪 く て も 多 量 を 必 要 とす る 場 合 が 考 え ら れ る 。 前 者 の 場 合 に は 収 量 を 多 少 犠 牲 に し て も 分 解 能 を あ げ る こ と に な る し , 後 者 の 場 合 は 分 解 能 を 多 少 犠 牲 に し て も イ オ ン 電 流 を 多 く と る こ と に な る 。 実 際 分 離 条 件 を 決 定 す る 場 合 は こ の 相 反 す る 要 求 の か ね あ い で 条 件 を き め る 。 こ れ ら イ オ ン 電 流 と 分 解 能 に 影 響 す る 条 件 と し て(1) , イ オ ン 源 パ ラ メ ー タ ー と(2),加 速 系 パ ラ メ ー タ ー が 考 え ら れ る。 前 者 に 属 す る も の と し て(イ),イ オ ン 源 磁 場 の 強 さ,(ロ),ア ー ク 電 圧,(ハ),放 電 室 の 大き さ,(ニ), 放 電 室 の 蒸 気(あ る い は ガ ス)圧(ホ),ブ イ ラ メ ン ト加 熱 電 流 お よ び(ヘ),ア ー ク ボ ッ ク ス と フ ィ ラ メ ン トの 間 隔。 後 者 に 属 す る も の と し て(イ),イ オ ン 源 と 加 速 電 極 間 距 離,(ロ),加 速 電 圧,(ハ),第 二 電 極 電,(ニ),ス リ ッ ト巾 お よ び(ホ)出射 ス リ ッ トの 角 度 な ど が あ る 。 イ オ ン 源 と加 速 電 極 間 距 離 お よ び ス リ ッ ト巾 は コ レ ク タ ー に お け る 像 の 形 を 目 測 し も っ と も 適 当 と考 え ら れ るFig.9に 示 し た よ う な 接 地 ス リ ッ ト巾12mm,第 二 電 極 巾10mm, 出 射 ス リ ッ ト巾1∼2mm,各 々 の 電 極 間 距 離 は 両 者 聞 が17mm,後 者 間 が15mmの 条 件 を 使 用 し た 。 よ っ て 以 下 の 実 験 で は 同 位 体 分 離 製 造 を 目 的 と し て と く に 必 要 で な い 限 りFig.9に 示 し た よ うな イ オ ン源 条 件 を 用 い イ オ ン 電 流 に つ い て の み 検 討 を 行 っ た 。 著 者 ら は マ グ ネ シ ウ ム 同 位 体 の 分 離 を 目 的 に ま ず 本 装 置 の 作 動 特 性 を 調 べ た 。 試 料 に は,気 体 で あ り 同 位 体 存 在 比 が100%に 近 く 入 手 も し ゃ す い ア ル ゴ ン ガ ス を 使 用 した 。 イ オ ン 電 流 の 測 定 方 法 はFig.13に あ る ビ ー ム チ ェ ッ カ ー 板 の 真 中 に イ オ ン 電 流 が 当 る よ う偏 向 磁 場 を 調 整 し,ミ リ ア ン ペ ア メ ー タ ー で そ の 電 流 値 を 直 接 測 定 し た 。 メ ー タ ー に あ ら わ れ た コ レ ク タ ー 電 流 に は イ オ ン の 散 乱 と 二 次 電 子 の 影 響 が 考 え ら れ る が, 捕 集 室 全 体 が ア ー ス か ら う か し て あ る こ とか ら そ の 影 響 は 少 な い と 考 え る 。 以 下 の 検 討 は 加 速 電 圧 お よ び 第 二 電 極 電 圧 を 除 い て は 主 に イ オ ン 源 パ ラ メ ー タ ー に つ い て お こ な っ た 。 3.1ア ル ゴ ン ガ ス に よ る 作 動 特 性 ガ ス の 流 量 は 前 に 記 し た よ う に イ オ ン 源 室 の 真 空 度 を 目 安 に し て 調 整 し た 。 ア ー クが た つ 最 高 の 真 空 度 は 著 者 た ち の 実 験 の よ うに ア ー ク ボ ッ ク ス 外 で 真 空 度 を 測 定 し て い る 場 合 出 射 ス リ ッ ト 巾 に よ っ て も 当 然 異 な る が,ス リ ッ ト巾 が1mmの と き に はFig.14の よ う に な り約3×10-5mmHgあ た り か ら ア ー クが た つ 。

(10)

量 分

一 般 に10-4mmHgの オ ー ダ ー で ア ー ク が た つ の で ア ー ク ボ ッ ク ス 内 で は 測 定 真 空 度 の 約1/10の真 空 度 と考 え ら れ る 。 ρ 1.8Vacc=25KV o l.4 1C (mA)OVacc-17KV l.0 0.6 0.2 246810 Ps(× ・lOmmHg)

Fig.14.Effect of the ion source vacuum on the collector current.

Vsee=-3KV,Is=mag=3A,Va=220V. Fig.15∼Fig.19に コ レ ク タ ー 電 流 値 お よ び ア ー ク 電 流値 に 対 す る イ オ ン ソ ー ス パ ラ メ ー タ ー お よ び 加 速 電 圧(Vacc)と 第 二 電 極 電圧(Vsec)の 関 係 を 示 し た 。 図 中 の(Iacc)は 加 速 電 流 で あ る 。 ア ー ク 電 流 は イ オ ン 源 に 達 し た 全 電子 流 で あ り フ ィ ラ メ ン ト温 度 お よ び ア ー ク 電 圧(Va)以 外 に フ ィ ラ メ ン トに 衝 突 す る 陽 イ オ ン も 影 響 す る 。 ア ル ゴ ン は 加 速 電 子 に 対 し て70V近 傍 に 最 大 イ オ ン 化 断 面 積 を もつ が 最 大 ア ー ク 電 圧 が220V近 傍 に ず れ る の は 電 子 と ガ ス 分 子 の 衝 突 回 数,陽 イ オ ン の フ ィラ メ ン トへ の 衝 突 な ど が 原 因 す る と 考 え ら れ る 。 加 速 電 圧 お よ び 第 二 電 極 電 圧 を か え た 場 合 の コ レ ク タ ー 電 流 は 第 二 電 極 電 圧 に よ    0,7         0     0.5      1・(mA) I       O                            la`A)    O,3    0.l         I40      180      220      260      300       Va(V)

Fig.15.Effect of the arc voltage on the collector current and the arc current.

Vacc=15KV,Vsec=-3KV ,Is-mag=3A, Ps=5.2•~10-5mmHg. っ て は 大 き な 変 化 を うけ な い が,加 速 電 圧 に よ っ て 大 き くか わ る 。 イ オ ン 源 磁 場 を か え た 場 合,あ る 強 さ の と こ ろ で イ オ ン 電 流 は 最 大 値 を 示 す 。 こ の よ うな 山 が 生 ず る の は ア ー ク ボ ッ ク ス 中 の プ ラ ズ マ に 統 計 的 な 変 動 が 発 生 し, 磁 場 と直 角 の 方 向 に 電 場 が で き そ の 電 場 に よ っ て 拡 散 2.6 Vsec胃 一9KV 2.4Vsec= -3KV 221acc 2.O L8 1 (7πA)1.6 1・OVsec閏_9KV 。V sec=-3KVO ・81c O.6 0.4 02 1214161820222426 Vacc(KV)

Fig.16.Effect of the acceleration voltage on the collector current.

Va=250V,Is-mag=4A, Ps=5•~10-5mmHg.      lacc at

-       Vacc=25KV      4        1cat

  一

トー 一

       Vacc=25KV mA)  2        Iacc at       Vacc=15KV       I        lc 

-

at       Vacc=15KV       l     3      5      7     9      11       -Vsec(KV)

Fig.17.Effect of the secondary electrode voltage on the collector current and accelera tion electrode current.

Va=210V,Is-mag=4A, Ps=5.35•~10-5mmHg.

(11)

Vol.16.No.1,March1968後藤・鈴木・ 岸 本:東北 大 学 同 位 体 分 離 器 報 告 1.Oo 「clmA)at VaCG≡25KV O.8 0,6 1 ● O・41c〔mA)at Vacc=15KV Ia(A)at O.2Vacc=15KV and25KV 2468 15彌mag〔A}

Fig.18.Effect of the ion source magnet current on the collector current and the arc current. Vacc=25 KV,Vsec=-3KV, Va=205V,Ps= 5•~10-5mmHg. 1.60 1c(mA) L4 L20 0 1.O α8 0.61a(A) α4._● ●一 一 一 鱒 !OO300500700 Tf(℃1

Fig.19.Effect of the furnace temperatures on the collector current

Vacc=23KV,Vsec=-3KV,Va=276•` 279V,Is-mag=3A,Ps=5.65•`6.15•~10-5 mmHg. し た イ オ ン が イ オ ン 源 磁 場 に よ っ て 捕 捉 さ れ,そ の 度 合 が 磁 場 の 強 さ に よ っ て 異 な る た め と 考 え ら れ る18)。 温 度 を か え た 場 合,と く に マ グ ネ シ ウ ム の 場 合 温 度 が あ が り す ぎ る と 加 速 系 を と び だ し た イ オ ン 束 は 偏向 磁 場 の 人 口 の と こ ろ で 明 瞭 な 像 を 作 ら ず,さ ら に コ レ ク タ ー で の 焦 点 像 が 悪 く な り イ オ ン 電 流 も減少 す る 。 こ れ は ア ー ク ボ ッ ク ス 内 の プ ラ ズ マ 境界 が ボ ッ ク ス 外 に で て ビ ー ム が 発散朕 す る こ と に よ る と 考 え ら れ る 。以上 の こ と と イ オ ン 源室 内 で の 放 電 お よ び 装 置 の 全 効 率 が蒸発量 に 対 す る捕集量 の 百 分 率 で あ ら わ さ れ る こ と な ど か ら と く に 炉 の 温 度 を適当 に 選 ぶ こ と が 重 要 に な る 。 3.2マ グ ネ シ ウ ム の分離 ア ル ゴ ン の 特 性 を 参 考 に し て マ グネ シ ウ ム の コ レ ク タ ー 電 流 が 最 大 で 安 定 に 運 転 で ぎ る 条 件 を 検 討 し た あ と実 際 に マ グネ シ ウ ム 同 位 体 の 分 離 を 行 っ た。分 離 条 件 の一例 をTable2に 示 し た 。 試 料 に は マ グネ シ ウ ム 金 属 を 使 用 し コ レ クタ ー ラ イ ナ イ ナ ー は 銅 製 で あ る 。Fig.20に コ レ クタ ー 板 に 焼付 け た マ グ ネ シ ュ ー ム 像 の 写 貞 を示す 。分解能は約92で あ る 。 実 際 に 運 転 中 の 像巾 は1mm∼2mmで あ っ た 。 銅 製 ラ イナー か ら マグネ シ ウ ム の化学分離 は次の よ うに し て 行 っ た 。 す な わ ち,ラ イ ナ ー を1N塩 酸 溶 液 中 に1昼夜 浸 漬 し て 銅 と と も にマグネ シ ウ ム を 溶 か し だ す 。 溶液 中 の塩化銅を硫酸溶としたのち硫酸溶液中で銅を電解除去する。オキシンでマグネシウムを沈澱分離後硝酸で有機物を分離して7 N塩 酸 溶液 に す る 。 コ レ ク タ ー の ま わ り の 不銹鋼からの散 乱 に よ っ て 混 人 し た と 考 え ら れ る 鉄 を ヘ キソン で 抽 出 し 再 び マ グネ シ ウ ム をオ キ シ ン で 沈 澱 分 離 後 灰 化 し て 酸 化 マ グネ シ ウ ム を 得 た 。 分 離結果をTable3お よ びTable4に 示 し た 。 Table4の結果 は日立 中研の岡本潤一氏に 分 折 を 依 頼 し た結果 で あ る。

贋難 欝

鍵 「 強 ぶ1・ 、 ∴1乞・

糊 、.。

。.1鉱

竃 噛 幽

(12)

量 分

Table2.Conditions for the separation.

一一 〒 ▼_一 一1_一 一 一_殉__、 ⊥_一___.一 、 IonSourceVacuun(mmHg)0.7∼2x10-51.25∼1.55x10-5 FilamentHeatingCurrent(mA)100∼105108∼109 FurnaceTemperature(C)433∼450510∼515 AccelerationVoltage(kV)2028.6 AccelerationCurrent(mA)3∼4.813 SecondaryElectrodeVoltage(kV)-6∼-6.2-7.2 ArcVoltage(V)220∼233225∼227 ArcCurrent(A)0.52∼0 .580.88∼0.9 SourceMagnetCurrent(V)4.3∼4.58.05∼8.1 TotalIonCurrent(mA)0.8∼2.212 10nSpeciesMg+iFe+

Table3.Total efficiency of isotope separation. 「El

ementsMglFe

..Initial全 璽2u哩 一 、 上_ 一 一51・9-_一_4・lrasFeCl2-MassNumber .-2至L2も 一1.3◎.154艶_.里58 1s・t?picC・mp・siti・ 隆(%)i78・6・1・ ・ユ1 -L11・29,5・84i9圃2・17・ ・31> ield(mg)31.6レ.97.17.3「66.2--T・tゑIEfficiencラr(%)一 一 丁 … 釧 ・:15「 -61・2`i・ ・7・:4i一 ト 3.3鉄 の 分 離 鉄 の 試 料 に は 適 当 な 蒸 気 圧 を も つ 塩 化 第 一 鉄 を 合 成 し て 使 用 し た 。 塩 化 第 二 鉄 は 塩 素 含 量 が 多 く 装 置 の 腐 蝕 が 激 し い こ と,蒸 気 圧 が 高 す ぎ る こ と お よ び フ ラ グ メ ン トイ オ ン が 多 い こ と な ど で 試 料 と し て 適 当 で な い 。 塩 化 第 一 鉄 は つ ぎ の よ う に し て 合 成 し た 。 す な わ ち Fig.21の よ う に 鉄 の 網 を 石 英 反 応 管 に 入 れ 乾 燥 塩 化 水 素 ガ ス 気 流 中 で 外 部 か ら バ ー ナ ー で 赤 熱 す る とFe+ HC1→FeCl2+H2の 反 応 に よ っ て 塩 化 第 一 鉄 が で き る 。 で き た 塩 化 鉄 は 鉄 の 網 に た ま る が こ れ を バ ー ナ ー で と か し な が ら 保 存 瓶 中 に 流 し こ む 。 こ の た め 反 応 管 の 傾 斜 角 は で き る だ け 大き い 方 が よ い 。 鉄 網11∼12g は 約2時 間 か ら3時 間 で 塩 化 鉄 に な る。 で き た 塩 化 鉄 は そ の ま ま 保 存 瓶 を 密 封 し て 保 存 す る 。 塩 化 第 一 鉄 と イ オ ン 源 に 挿 入 す る 場 合 は これ を ル ツ ボ に す ば や く い れ うす い マ イ ラ ー 膜 で 蓋 を し て 吸 湿 を 防 い だ 。 コ レ ク タ ー ラ イ ナ ー は 銅 製 で,コ レ ク タ ー ポ ケ ッ トの 枠 が 不銹 鋼 製 な の で 鉄 の 散 乱 に よ る 同 位 体 汚 染 を 除 く た め に こ の 枠 を 銅 板 で お お っ た 。 塩 化 第 一 鉄 蒸 気 中 で ア ー ク を た て る とFe+,FeCl+,FeCl2+の フ ラ グ メ ン トイ オ ン が で き る。 塩 化 鉄 イ オ ン を 捕 集 す る と塩 素 同 位体 に よ る鉄 同位 体 の汚 染が お こ り,質 量 数が 増 す た め質 量 分 散 の 低 下 を まね き分 離 を 困 難 にす

11Glm幽D埋

《 ㍉,.

_璽

B S

Fig.21.Synthetic apparatus for ferrous chloride. G:HCI gas generator

(NaCl+H2SO4→HCl+Na2SO4) D:Muencke's wash bottle R:Reaction tube(Quartz)

(640cm length,16mmφ) B:Burner

(13)

Vol.16.No.1,March1968 後藤 ・鈴 木 ・岸 本:東 北 大 学 同 位 体分 離 器 報 告

Table.4.Isotopic composion of separatec magnesium isotopes. IsOtOpiccOmpOsition(%) Enriched fraction242526 2498.2±0.20.8±0.11.0±0.1 2510.4±0.284.4±0.15.2±0.2 2619.0±1.ol_190.3 る 。 そ の た めFe+だ け を 捕 集 す る 目 的 で フ ラ グ メ ン ト イ オ ン 中 のFe+の 組 成 が 増 大 す る 条 件 を 検 討 し た 。 一 連 の 実 験 に お い て は ア ー ク の 状 態 を 一 定 に 保 つ た め ア ー ク 電 圧 電 流 の 関 係 で ほ ぼ 一 定 の 関 係 を き め,そ れ を 満 足 す る よ うに 炉 温 度 を 加 減 し て 蒸 気 量 を 調 整 し た 。 例 え ばFig.22の よ う な ア ー ク 電 圧 電 流 の 関 係 を 使 用 し た が,実 験 中 は 常 に250Vで は 約0.54A,150V で は 約0.35Aに な る よ うな 条 件 で お こ な っ た 。 O.7 0.6 Ps雪1.5×1σ4mmH9

(為α5に

l

O.4Ps-2・8×1σ5mmH9 (n。Ar) 0.3 150200250300 Va

Fig.22.The relation between arc voltage and arc current which used on the exami nation of iron isotope separation condi tion at the constant arc condition. Vacc=20KV,Vsec=-6KV,Is_mag=6A, Tf=490•Ž, イ オ ン 電 流 の 測 定 に はFig.23の よ うな 大 き さ と 形 の コ レ ク タ ー 系 を 使 っ た 。 銅 製 で,ま わ り を マ イ ラ ー マ イ カ で 二 重 に 絶 縁 を ほ ど こ し ま わ り か ら の 二 次 電 子 の 影 響 を な く し た 。 実 際 測 定 中 に は そ の 影 響 が 多 少 あ ら わ れ る が 無 視 した 。 ま たFe+,FeCl+,FeCl+2の イ オ ン 電 流 と し て 各 々 フ ラ グ メ ン トの ビ ー ム束 中 電 流 値 最 大 の 読 み を 各 フ ラ グ メ ン トイ オ ン 電 流 値 と し た 。 各 成 分 の 百 分 率(C)は こ の よ うに し て 測 定 し た 各 値 を 三 者 の 総 和 で 割 っ て100倍 した 値 で あ る。 コ レ ク タ ー ス リ ッ ト巾 が せ ま く 放 電 す れ ば 像 が 振 れ て 電 流 値 が 読 み に く い の で 必 要 で な い か ぎ り低 い 加 速 電 圧 を 使 用 し 蒸 気 量 も な る べ く少 な く し た 。 そ れ ら の 結 果 をFig.24 か らFig.26に 示 した 。 以 上 の 結 果 よ り,Fe+を 捕 集 す る 場 合,ア ー ク 電 圧 お よ び イ オ ン 源 磁 場 の 強 さ は 組 成 百 分 率 に 影 響 し な い が,イ オ ン 電 流 値 が 増 大 す る こ と,ア ル ゴ ン 流 量 が 増 大 す れ ばFe+の 組 成 百 分 率 も 増 大 す る が 放 電 お よ び イ オ ン 電 流 値 の か ね あ い で 適 当 な 流 量 を 選 ば な け れ ば な ら な い こ と,加 速 電 圧 も 高 い 方 が よ い が 放 電 と の か ね あ い で 適 当 な 電 圧 に き め ね ば な ら な い こ と,お よ び 第 二 電 極 電 圧 と の 関 係 で は-7KVあ た りに コ レ ク タ ー 電 流 は 最 大 に な る こ と な ど が 分 っ た 。-7KVに 最 大 値 が 14・2/L l39 1。.〃T・i・ ・g随1・・ShapedC。PPe「 Boxenclosedwith MylarMica・

Steatite

Fig.23.The collecter slit for investigation of fragmentation of ferrous chloride.

lOOlc FeCI2† C80口 (%&) lC (μA) 60 a ■C

、 庄

……

…ヨ 黙

20 150200250300 Va(V)

Fig.24-1.Effect of the support gas and the arc v oltage on the composition of FeCl2 fragment ions.

Ar gas are not flowing in these cases (Ps=2.8•~10-5mmHg).

(14)

量 分

120 100 Fe尋' 80 C (%) & 1c lμA)60 0・ 40 FeCI号 口 20

《一 ↓r-F・Cl'

150200250300 Va(V)

Fig.24-2.Effect of the support gas(Ar)and arc voltage on the composition of FeCl2 fragment ions.

Ar gas are flowing in these cases(Ps 3.5•~10-4mmHg)and the C is in% scale and the Ic in ƒÊA scale.

Vacc=20KV,Vsec=-6KV,Is-mag=6A, Tf=490•Ž.

•\•›•\• •\•¢•\ ;The collector current. •\•œ•\•¡•\•£•\ ;The composition of FeCl2 fragment ions.

240 220F6← 200 1800 1601 CFeCl+ (%) &140 1C (μA)120 iOO 80 FeCけ 60

1:__一

▲臨}・

3579 1s-mag(A)

Fig.25.Effect of the ion source magnet current on the composition of FeCl2 fragment ions and the collector current. Vacc=20KV,Vsec=-6KV,Va=250V, Ia =0.56A,Ps=1 .4•~10-4mmHg. 190Vacc弓=28KV Va=250V F'180 17。 へ1二m轟A (あ16。Ps=14×1。 一"mmHg Vsec冒_6KVl50 Va=250V l401a冒O.52A l301s-mag零6A Ps譜L5×lO-4mmHg l20 -57g口202224262830 -Vsec(KV)Vacc(KV)

Fig.26.Effect of the accerelation voltage and

secondary electrode voltage on the

collector current of Fe+ion.

生 ず る の は こ の 点 で 像 が 鋭 く な り コ レ ク タ ー ス リ ッ ト に イ オ ン 電 流 が 完 全に 捕 捉 され る こ と も一 つ の 原 因 と 考 え ら れ る。 そ の 他 イ オ ン源 ス リ ッ ト巾 を2mmに 広 げ た 以 外 ス リ ッ ト系 に 関 し て は マ グ ネ シ ウ ム の 場 合

と大 差 は な い 。 実 際 の 分 離 条 件 の 一 例 と結 果 に つ い て Table2,Table3お よ びTable519)に 示 した 。Table

2で,鉄57と58は 同 一 コ レ ク タ ー に 捕 集 し こ れ ら を ま と め て 鉄58フ ラ ン ク シ ョ ン と し た 。 コ レ ク タ ー ラ イ ナ ー か ら の 鉄 の 溶 出 は マ グ ネ シ ウ ム の 場 合 と 同 様 に し た 。 鉄 と 銅 の 化 学 分 離 は 塩 酸 試 料 溶 液 を ア ン モ ニ ア 性 と し鉄 は 水 酸 化 第 二 鉄 に し て 沈 澱 分 離 し,再 沈 を 数 回 繰 返 し て の ち 灰 化 し酸 化 第 二 鉄 に し た 。

Table5 .Isotopic composition of separated iron isotopes. iIsotopiccomposition(56Fe=100)

搬 鑑d⊥

畢.-157.…i一

旦.

5467.7±0.43.09±0,07iO.47±0,03 1[560 .85±0.0111.45±0.02}一'1 58}3・57±0・0316・07±0・0217・38±0・01 4結 言 以 上,本 装置 の大 要 とそ の基 本 的 な 性能 な ら びに マ グネ シ ウ ムお よび鉄 の 同 位体 を分 離 した結 果 を報 告 し た が,現 在 の ま までは 広 い 分野 で必 要 とす る同 位 体 に お け る い ろい ろ な要 求を 満 足 させ るに は 非常 に 不 完 全 で あ る。 例 えば,同 位 体 の 量(全 効 率 を あ げ る こ と), 同 位体 の純 度(分 解能 お よ び コ レク ター の 改良)お よ び

(15)

Vol.16.No.1,March1968 後 藤 ・鈴 木 ・岸 本:東 北 大 学 同位 体 分 離 器 報 告 分 離 同位 体 の 処理(適 当 な化 学 形 に す る とか化 学 的 な 純度 な ど)な どの 問題,試 料 が少 量 であ っ た り高 価 で あ る場 合 の問 題,試 料 の蒸 気 圧 が非 常 に 低 い 場合 お よ び 気体 試料 の 捕集 の 問題 な ど多 くの未 解 決 の 装 置 自身 に 付 随 す る問 題 や 分 離後 の問 題 を残 し てい る。 今後 は 主 に 多 量 の イ オ ン電 流 の と り出 しを検 討 し てゆ く予定 で い るが そ の た めに は まず イ オ ン検 出 系 に つ いて 検 討 して のち,ア ー ク ボ ッ クス 内 の プ ラズ マに 関 す る問題 とイ オ ンの 取 り出 しに 関 す る問題 に つ い て検 討 を 進 め て い く予 定 で あ る。 最 後 に 本 装 置 は 単一 質量 の単 一 エ ネル ギー の イ オ ンが 得 られ るの で こ の ビー ムを使 って の 散乱20)の 研 究 の有 力 な手 段 に な る こ とを そ え てお く。 終 りに のぞ み 本 装 置 の設 計 製作 に 御 尽 力 して下 さ っ た 東 北大 学 理 学 部 木 村一 治 教 授,藤 平 力 助 教授 な ら び に 日立製 作 所 の方 々 に深 く感 謝 致 し ます。 文 献 1)中 根 良 平,原 子 力 工 学 講 座 第6巻,同 位 元 素 分 離 。 お よ び 分 析 化 学,12,91(1663).

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