Characterization of Multiple Prompt Gamma-ray Analysis (MPGA) system at JAEA for elemental analysis of geological and cosmochemical samples

地質及び宇宙化学的試料の元素分析のための原子力機構における多重即発線分析(MPGA)の特徴

Islam, M. A.*; 海老原 充*; 藤 暢輔   ; 村上 幸弘*; 原田 秀郎   

Islam, M. A.*; Ebihara, Mitsuru*; Toh, Yosuke; Murakami, Yukihiro*; Harada, Hideo

本研究においては、MPGA装置の地質及び宇宙化学的試料の非破壊・多元素同時定量分析に対する特性を調べた。MPGAにおける同時計数データの3つのソーティングモードにおいて、アッドバックモードが高感度であり、最も低い検出限界を示した。MPGA装置はSm, Gd, Cdに対して感度が高い。MPGAの検出限界を他施設の装置と比べると、MPGAのMg, K, S, Clの検出限界は、クローバー検出器8台とBGO検出器から構成される現在の実験条件の下で他施設のそれを1桁程度凌駕していた。MPGAとPGAによるOrgueil水素含有隕石の解析は、MPGAが元素分析として十分な精度で使用できることを示した。Sm, K, Mgなどはスペクトル上の干渉や感度の低さからPGAによっては定量できなかったが、MPGAでは最高3%程度まで精度よく決定できることがわかった。

In this study, the MPGA system was characterized for nondestructive multi-element analysis of geological and cosmochemical samples. Among the three offline sorting modes of coincidence data in MPGA, the add-back mode resulted in relatively high analytical sensitivity and the lowest detection limit. The system is highly sensitive to Sm, Gd and Cd. When MPGA detection limits of the studied elements were compared with other cold neutron facilities, MPGA detection limits for Mg, K, S and Cl were improved around one order of magnitude than other facilities under the present experimental conditions, which consists of 8 Clover and BGO detectors. Analysis of the meteorite Orgueil by both MPGA and PGA imply that MPGA can be used for elemental analysis with sufficient accuracy. For some elements (such as Sm, K and Mg) which can Gnot be determined by conventional PGA, due to the spectral interference or lower sensitivity, it was observed that they could be determined accurately (3%) by MPGA.