Comparison of ICP-MS and SIMS techniques for determining uranium isotope ratios in individual particles

単一粒子中のウラン同位体比分析法としての誘導結合プラズマ質量分析と二次イオン質量分析の比較

江坂 文孝  ; 間柄 正明  ; Lee, C. G.; 桜井 聡 ; 臼田 重和; 篠原 伸夫 

Esaka, Fumitaka; Magara, Masaaki; Lee, C. G.; Sakurai, Satoshi; Usuda, Shigekazu; Shinohara, Nobuo

単一ウラン粒子の高感度・高精度な同位体比分析法の開発のために、本研究では脱溶媒システムによる試料溶液導入を利用した誘導結合プラズマ質量分析法について検討を行った。標準ウラン粒子を用いて行った実験の結果、U, Uに関してはこれまでよりも数倍の感度向上及び測定精度の向上が達成された。実試料を用いて行った実験の結果では、分子イオンによる干渉の影響などを排除することができ、従来法の二次イオン質量分析法に比べて正確な測定が可能であった。以上のことより、脱溶媒システムを利用した誘導結合プラズマ質量分析法が単一粒子の分析に有効であることが示された。

The determination of uranium isotope ratios in individual particles is of great importance for nuclear safeguards. In the present study, an analytical technique by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) with a desolvation sample introduction system was applied to isotope ratio analysis of individual uranium particles. In ICP-MS analysis of individual uranium particles with diameters ranging from 0.6 to 4.2 m in a standard reference material (NBL CRM U050), the use of the desolvation system for sample introduction improved the precision of U/U and U/U isotope ratios. The performance of ICP-MS with desolvation was compared with that of a conventionally used method, i.e., secondary ion mass spectrometry (SIMS). The analysis of test swipe samples taken at nuclear facilities implied that the performance of ICP-MS with desolvation was superior to that of SIMS in a viewpoint of accuracy, because the problems of agglomeration of uranium particles and molecular ion interferences by other elements could be avoided. These results indicated that ICP-MS with desolvation has an enough ability to become an effective tool for nuclear safeguards.