全反射X線光電子分光法による酸化物表面に吸着した極微量セシウムの結合状態解析

Chemical-state analysis of ultra-trace amount of cesium adsorbed on oxide surface studied by total reflection X-ray photoelectron spectroscopy

馬場 祐治  ; 下山 巖   ; 平尾 法恵; 和泉 寿範

Baba, Yuji; Shimoyama, Iwao; Hirao, Norie; Izumi, Toshinori

土壌や粘土鉱物中における放射性セシウム原子の結合状態を明らかにするため、これらの物質の主要構成成分である石英およびアルミナ(サファイア)表面に吸着したセシウムについて、放射光を用いたX線光電子分光測定を行った。放射性セシウムの原子数は極めて少ないため、X線光電子分光測定の感度を上げる目的で、X線の全反射条件で測定を行った。溶液法でセシウムを吸着させた石英を水で超音波洗浄すると、セシウムの吸着量は減少するが、わずかにセシウムの光電子ピークが認められた。このピーク強度から、表面に残ったセシウムの量を見積もると、約200ピコグラムであった。これはCsに換算すると約400ベクレルに相当する。このことからX線の全反射現象を利用したX線光電子分光法により、放射性セシウムの量に相当する極微量のセシウムの結合状態解析が初めて可能となった。セシウム3d光電子ピークのエネルギーを詳細に解析した結果、吸着量が多い時はセシウムは弱いファン・デア・ワールス結合で吸着するが、極微量になると共有結合性が強い結合状態へと変化することが明らかとなった。

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