Laser Assisted Nuclear Decay Spectroscopy: A New Method for Studying Neutron-Deficient Francium Isotopes

این کار به جزئیات کاربرد طیف‌سنجی یونیزاسیون رزونانس خطی برای جداسازی حالت‌های ایزومری کوتاه‌مدت و مطالعه بعدی آنها با طیف‌سنجی فروپاشی می‌پردازد. این گزارش ساخت موفقیت‌آمیز یک دستگاه طیف‌سنجی پوسیدگی جدید را گزارش می‌کند که می‌تواند در فشارهای زیر 1×10^-9 میلی‌بار کار کند. این روش با جداسازی حالت های هسته ای و ایزومری 204Fr و انجام طیف سنجی آلفا واپاشی نشان داده شده است. یک طیف سنج جرمی معادل 4.6 میلیون برابر وضوح بیشتری برای رسیدن به همان نتیجه نیاز دارد. این کار به طور واضح وجود حالت ایزومر دوم در 204Fr را تأیید می کند. نویسنده همچنین اثربخشی این روش را برای طیف‌سنجی لیزری و شناسایی اجزای ساختار فوق‌ریز با برچسب‌گذاری انرژی نشان می‌دهد. این روش با موفقیت در 202Fr برای شناسایی حالت های زمین و ایزومر استفاده شد. اندازه گیری 202Fr گزارش شده در این پایان نامه، ضریب 100 بهبود حساسیت را در مقایسه با تکنیک های فلورسانس پیشرفته نشان می دهد. کار گزارش شده در این پایان نامه برنده جایزه شغلی اولیه گروه فیزیک هسته ای IOP برای نویسنده شد.

This work details an application of collinear resonance ionization spectroscopy for the separation of short-lived isomeric states and their subsequent study with decay spectroscopy. It reports the successful construction of a novel decay spectroscopy apparatus that can operate at pressures below 1 x 10^-9 mbar. The method is demonstrated by separating the nuclear ground and isomeric states of 204Fr and performing alpha-decay spectroscopy. An equivalent mass spectrometer would require 4.6 million times as much resolution to achieve the same result. This work unambiguously confirms the existence of a second isomeric state in 204Fr. The author also demonstrates the effectiveness of this method for laser spectroscopy and identification of hyperfine-structure components with energy tagging. This method was successfully used in 202Fr to identify ground and isomeric states. The measurement of 202Fr reported in this thesis demonstrates a factor of 100 improvement in sensitivity compared to state-of-the-art fluorescence techniques. The work reported in this thesis won the author the IOP Nuclear Physics Group Early Career Prize.