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2013年度修士論文-phnp170.ph.noda.tus.ac.jp
2013 年度 修士論文
ベータ-ガンマ分光法による
18Ne の超許容フェルミ遷移の
ベータ崩壊分岐比の測定
2014 年 3 月 7 日
東京理科大学 大学院
理工学研究科 物理学専攻
指導教員：千葉 順成 教授
第 1 章 研究の背景と目的 4
1.1 放射能と放射線の種類 4
1.2 ベータ崩壊 4
1.2.1 ベータ崩壊の種類 4
1.2.2 フェルミ理論とベータ崩壊の確率 6
1.2.3 ベータ崩壊のft 値 9
1.3 研究の目的 11
1.3.1 超許容フェルミ遷移におけるft 値 11
1.3.2 Conserved Vector Current(CVC)仮説 14
1.3.3 Cabbibo-Kobayashi-Masukawa (CKM)行列 14
1.3.4 アイソスピン対称性の破れ 15
1.3.5 18Ne のFt 値 16
1.3.6 18Ne のFt 値の測定における現状 17
1.3.7 本研究の概要と目的 18
第 2 章 測定原理 19
2.1 部分半減期と分岐比 19
2.1.1 崩壊定数と半減期および平均寿命 19
2.1.2 部分崩壊定数と部分半減期、分岐比 20
2.2 ベータ崩壊分岐比 21
2.2.1 ガンマ線強度とベータ崩壊分岐比 21
2.2.2 基底状態へのベータ崩壊分岐比が 0 の場合 24
2.2.3 基底状態へのベータ崩壊分岐比が 0 でない場合 24
2.3 ベータ-ガンマ分光法 25
2.4 18Ne のベータ崩壊分岐比の決定方法 26
2.4.1 ベータ崩壊分岐比を決定するための測定量 26
2.4.2 ガンマ線収量の決定方法 27
2.4.3 ガンマ線検出効率の決定方法 29
2.5 コインシデンスとデッドタイム補正 31
2.5.1 ベータ線イベントとガンマ線イベントのコインシデンス 31
2.5.2 デッドタイム補正 32
2.5.3 デッドタイムの影響を受けないコインシデンス法 34
2.5.4 両手法のメリットとデメリット 35
第 3 章 実験36
3.1 実験施設 36
3.1.1 医療用重粒子加速装置 HIMAC （Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba） 36
1
3.1.2 実験のビームライン 38
3.2 1 次ビームと 2 次ビーム 40
3.2.1 目的核種と1 次ビーム 40
3.2.2 2 次ビームの生成?分離 40
3.2.3 2 次ビームのベータ線検出器への埋め込み 43
3.2.4 2 次ビームのベータ線検出器における水平?垂直分布 45
3.2.5 粒子識別（PID ：Particle Identification） 46
3.3 ベータ-ガンマ分光システム 48
3.4 検出器 50
3.4.1 プラスチックシンチレータ 50
3.4.2 平行平板なだれ検出器（PPAC : Parallel Plate Avalanche Counter） 52
3.4.3 Gd SiO （GSO）シンチレータ 53
2 5
3.4.4 Clover-Ge 検出器 54
3.5 データ収集と電子回路 56
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