Nanoscale spatial analysis of clay minerals containing cesium by synchrotron radiation photoemission electron microscopy

放射光光電子顕微鏡によるセシウム含有粘土鉱物のナノスケール空間の分析

吉越 章隆 ; 塩飽 秀啓   ; 小林 徹 ; 下山 巖   ; 松村 大樹   ; 辻 卓也  ; 西畑 保雄; 小暮 敏博*; 大河内 拓雄*; 保井 晃*; 矢板 毅

Yoshigoe, Akitaka; Shiwaku, Hideaki; Kobayashi, Toru; Shimoyama, Iwao; Matsumura, Daiju; Tsuji, Takuya; Nishihata, Yasuo; Kogure, Toshihiro*; Okochi, Takuo*; Yasui, Akira*; Yaita, Tsuyoshi

放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を人工的にCs吸着したミクロンサイズの風化黒雲母微粒子のピンポイント分析に適用した。絶縁物にもかかわらず、チャージアップの影響無しに構成元素(Si, Al, Cs, Mg, Fe)の空間分布を観察できた。Csが粒子全体に分布することが分かった。Cs M吸収端近傍のピンポイントX線吸収分光(XAS)から、1価の陽イオン状態(Cs)であることがわかった。さらに、Fe L吸収端の測定から、Feの価数状態を決定した。我々の結果は、サンプルの伝導性に左右されること無く、SR-PEEMがさまざまな環境試料に対するピンポイント化学分析法として利用可能であることを示すものである。

A synchrotron radiation photoemission electron microscope (SR-PEEM) was applied to demonstrate pinpoint analysis of micrometer-sized weathered biotite clay particles with artificially adsorbed cesium (Cs) atoms. Despite the insulating properties of the clay, we observed the spatial distributions of constituent elements (Si, Al, Cs, Mg, Fe) without charging issues. We found that Cs atoms were likely to be adsorbed evenly over the entire particle. Spatially-resolved X-ray absorption spectra (XAS) of the Cs M-edge region showed Cs to be present in a monocation state (Cs). Further pinpoint XAS measurements were also performed at the Fe L-edge to determine the chemical valence of the Fe atoms. Our results demonstrate the utility of SR-PEEM as a tool for spatially-resolved chemical analyses of various environmental substances, which is not limited by the poor conductivity of samples.