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激光谱方法主要采用原子物理的实验技术测量原子的超精细光谱结构来确定原子核的基本性质，例如原子核自旋，核磁矩，电四极矩等。这些基本性质可以给出原子核的结构信息。日本理化学研究所一个研究组发展了一种新型的激光谱方法，称之为OROCHI(Optical Radioisotopes Observation in CondensedHelium as Ion-catcher)，这个方法目的在于系统地测量各种远离稳定线的低产额原子核的自旋和磁矩。它利用超流体液氦（简称HeⅡ）来俘获加速器产生的离子束，并结合光泵浦和激光射频波/微波(RF/MW)双共振谱方法测量原子塞曼和超精细能级结构来分别推导原子核的自旋和磁矩。这个方法综合了许多原子物理方法的优势以及原子在超流体的液氦(HeⅡ)中的光谱特性，例如，HeⅡ具有很高的俘获效率而且可以较长时间地俘获原子，原子在HeⅡ中具有较长的自旋弛豫时间，原子在HeⅡ中激发和发射谱线波长的差别能有效压制来自于激光散射光子的本底计数等等。通过巧妙地利用这些优势，此方法有望去克服目前短寿命核测量的一些实验困难:产额较低，本底较大，极化率较小，束流时间有限等。 利用OROCHI方法的早期研究主要集中在基于离线测试实验的技术研发。研究小组利用光泵浦方法获得了足够大的原子自旋极化率，并且证明了在HeⅡ中能通过光泵浦被极化的原子种类不再局限于碱金属原子，如:Rb(50％)，Cs(90％)，Ag和Au(85％)。同时Cs原子在HeⅡ中的自旋弛豫时间也通过早期的离线实验测量，并且通过测量Cs和Rb原子的超精细结构推导出它们的自旋和磁矩信息。此外，为了扩展这种方法可测量的原子种类范围，各种原子在HeⅡ中的光谱特性也被研究。通过这些离线测试，这种新型激光谱方法的可行性得到了初步验证。 基于这些离线结果，本工作主要聚焦于在线实验的计算和测试准备工作，以及首次利用此激光谱方法对理化学研究所放射性束流线RIPS上产生的束流进行俘获及激光谱测量。 在原子物理的各种研究中，碱金属原子（只有一个价电子）特别是Rb原子因为有着简单的原子能级结构，一直是比较常用的候选元素。又考虑到稳定的85，87Rb原子被多次使用在离线测试中。因此，我们选择84-87Rb原子作为首次在线实验的测量目标。经过大量的计算测试和系统升级后，2012年9月，第一次实现了用HeⅡ对初级束流85Rb和次级束流84Rb的精确俘获，并成功的观察了84，85Rb原子的自旋极化并测量了塞曼双共振谱。在2013年7月，又完成了对86,87Rb的俘获，光泵浦，自旋极化和激光谱测量。 两次实验均在理化学研究所的RIPS束流线上完成。首先，产生的84-87Rb离子束通过RIPS束流线分离传输到OROCHI实验装置并注入到HeⅡ中。注入到HeⅡ中用于激光谱测量的离子强度大约为～104 ions/s。原子在HeⅡ中的束缚位置可以通过探测被激光激发的原子退激放出的荧光数进行确认。然后，利用圆偏振激光激发俘获在HeⅡ中的84-87Rb原子，首次在HeⅡ中观察了84-87Rb原子的光泵浦并获得了约40％的原子自旋极化率。测量所用激光波长设置为Rb原子在HeⅡ中的D1激发线(780 nm)。最后，通过给被极化原子加一固定频率的射频波，并扫描所加外部磁场强度，第一次成功测量了俘获在HeⅡ中的放射性原子84,84m,86Rb和稳定原子85,87Rb的塞曼双共振谱。数据分析中，利用测到的共振谱特征有效地估算和排除实验环境中本底磁场的影响后，从测量的塞曼双共振谱正确推导出了84m,84-87Rb原子的核自旋，与文献中给出的值一致。 通过被注入束流强度和原子发出荧光强度的测量，实验确认了整个系统的总效率为10-4，以及基于此效率估算了利用目前的实验系统进行激光谱测量所需的最低束流强度为103 pps。 本次实验通过对84-87Rb塞曼双共振谱的成功测量和自旋值的正确推算直接地验证了OROCHI方法的可行性，是这种新型激光谱技术发展过程中主要的一步，并为进一步进行更低产额原子核的激光谱测量提供了基础。因此，通过此方法系统测量低产额原子核的塞曼和超精细结构来推导出自旋和磁矩信息是可期待的。实验结果也证明了OROCHI方法也可以被应用在原子物理和核物理的其他几个领域。