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X線検出およびラマンマッピングによる環境試料中ウラン微粒子の化学状態分析

Micro-Raman mapping combined with X-ray detection for chemical state analysis of individual uranium particles in environmental samples

蓬田 匠   ; 江坂 文孝  ; 間柄 正明  

Yomogida, Takumi; Esaka, Fumitaka; Magara, Masaaki

原子力施設で採取された環境試料中に含まれるウラン微粒子の化学状態は、未申告の原子力活動の検知において重要な情報を持つ。しかし、環境試料中のウラン微粒子は、微粒子中にウラン以外の元素が共存している場合がある。ラマン分光法を用いたウラン微粒子の化学状態分析において、この共存元素が妨害となる場合がある。本研究では、ラマン分光測定時において、微粒子中に偏在する共存元素の影響を低減するために、X線分析とラマンマッピングを組み合わせた分析法について検討を行った。X線分析によりウラン微粒子を検出した後、X線マッピング分析を行い共存元素の位置を特定した。その後、分析対象とするウラン微粒子をラマン分光光度計の光学顕微鏡で特定できるように、マイクロマニピュレータを用いて別の試料台上に微粒子を移送し、顕微ラマン分光測定を試みた。顕微ラマンマッピングを用いて偏在する共存元素の位置を避けて測定を行った結果、UO$$_{2}$$の構造に由来するラマンピークが観測され、共存元素が偏在するウラン微粒子の化学状態分析を行うことができた。

Chemical state analysis of individual uranium particles in environmental samples is useful tool for deducing the nuclear activity at nuclear facilities. However, coexisting elements in uranium baring particles would interfere with chemical state analysis by micro-Raman spectroscopy. In this study, X-ray detection and micro-Raman spectroscopy were applied in combination to reduce an influence of coexisting elements during the micro-Raman measurement. The method has been applied to the analysis of reference uranium particles and environmental samples. As a result, the chemical form of individual uranium particles can be analyzed thanks to the optimization of the analyzed spot at a micro-Raman measurement. The characteristic Raman band at 445 cm$$^{-1}$$ assigned to UO$$_{2}$$ structures were observed from the uranium-baring particle in an environmental sample.

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