Replication of individual snow crystals for their subsequent chemical analysis using micro-PIXE

マイクロPIXEを用いた連続化学分析のための個別雪結晶レプリカ試料調製

笠原 三紀夫*; Ma, C.-J.*; 奥村 智憲*; 小嶋 拓治; 箱田 照幸; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Kasahara, Mikio*; Ma, C.-J.*; Okumura, Motonori*; Kojima, Takuji; Hakoda, Teruyuki; Sakai, Takuro; Arakawa, Kazuo

雪は、その結晶化における不均一核生成過程でエアロゾルとともに大気中の物質を捕捉し移動させる。しかし、いろいろな結晶構造を持つ集合体であるために、このような環境浄化機能を雨滴と直接比較することは困難である。このため、乳化剤を塗布したフィルム上で雪試料を固定化することにより、個々の粒子のレプリカ試料を調製した。そして、原研のマイクロPIXE分析及び京大のPIXE分析により、雪の物質捕捉機能と化学的性質を調べた。この結果、以下のことがわかった。(1)雪結晶粒の大きさ(外周円の直径)は0.12-2.5mmであること,(2)六角形から樹枝状に成長すること,(3)捕捉された元素は主として、Si, S, K, Ca, Fe, Sであること,(4)結晶粒の大きさと捕捉元素質量とには相関関係があること。これらから、雪の単結晶内外の元素の化学的内部構造と混合状態を推定することができた。

A snow crystal scavenges earozol particles and trasfer various elements in atomosphere through heterogenious nucleation. The snow has many complicated crystal shapes which results in difficulty in comparison of its environmental purification function directly with that of raindrops. The replica of individual snow crystal grain was prepared by their immobilization on the collodion film. The replica samples were analized by micro-PIXE at JAERI and PIXE st Kyoto university. The following results are obtained: (1) Size(circumscribed diameter) of individual snow crystal are in the range of 0.12-2.5mm, (2)snow crystal grows from hexagnal plate to dendritic sectored plate, (3) major elements captured by a snow crystal are Si,S,K,Ca,Fe,S, (4)there is relation between snow crystal size and captured-element masses. The result leads us to presume the chemical inner-structure and the elemental mixing state in/on single snow crystal.