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Microscopic studies of spherical particles for nuclear safeguards

核物質の保障措置のための球形粒子の顕微鏡による研究

Donohue, D.*; Ciurapinski, A.*; Cliff, J.*; R$"u$denauer, F.*; 久野 剛彦; Poths, J.*

Donohue, D.*; Ciurapinski, A.*; Cliff, J.*; R$"u$denauer, F.*; Kuno, Takehiko; Poths, J.*

核拡散防止条約に準じた核物質保障措置の検認活動の一端を担うため、マイクロ分析技術の組合せによる粒径9$$sim$$12ミクロンの球体粒子の特性評価を試みた。粒子は、保障措置の監督下にある核施設で採取された綿製のスワイプサンプルから取り除かれ、最初に、エネルギー分散X線分光分析(EDX)を付属する走査型電子顕微鏡(SEM)で観察された。続いて、興味ある幾つかの粒子は、光学顕微鏡へと移動され、マイクロマニピュレーターにより巧みに採取された後、そのうちの1つの粒子が粒子のコア部分におけるウランの存在有無を調べるため2次イオン質量分析装置によって破壊的に分析された。2番目の粒子については、粒子内部の元素組成を測定するために集束イオンビームでエッチングをしながら、SEMとEDXが実施された。本件における粒子の巧みな操作及びSEMと光学顕微鏡間の粒子位置の再配置の技法は、幾つかの分析技術との組合せにより、興味ある単一粒子について表面の形態観察,元素・同位体測定,深さプロフィール情報といった連続測定を可能にする。本測定の目的は、保障措置の監視下にある国において不法、又は、未申告の核活動がないことの保証を提供することである。

A combination of micro-analytical techniques was used for the characterization of spherical particles in the size range 9-12$$mu$$m as a part of nuclear safeguards verification activities pursuant to the Treaty on the Non-Proliferation of Nuclear Weapons (NPT). The particles were removed from cotton swipe samples taken in a nuclear facility under safeguards and examined first by scanning electron microscopy combined with energy-dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDX). Particles of interest were then relocated under an optical microscope and manipulated. One such particle was subjected to destructive analysis by secondary ion mass spectrometry (SIMS) in order to determine if uranium was present in the core of the particle. A second particle was examined using focused ion beam (FIB) etching to allow an examination of the interior by SEM-EDX. The particle manipulation and relocation techniques presented here allow the sequential examination of a single particle of interest by a combination of analytical techniques, thus yielding surface morphological, elemental, isotopic and depth-profiling information. The objective of these investigations is to provide assurance of the absence of clandestine or undeclared nuclear activities in States coming under comprehensive safeguards obligations.

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パーセンタイル:45.63

分野:Chemistry, Physical

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