超伝導転移端検出器を利用したマイクロ蛍光X線分光法による環境試料中のウランの分析

Analysis of uranium in environmental samples by micro X-ray fluorescence spectroscopy using transition edge sensors

蓬田 匠   ; 山田 真也*; 一戸 悠人*; 佐藤 寿紀*; 早川 亮大*; 岡田 信二*; 外山 裕一*; 橋本 直   ; 野田 博文*; 磯部 忠昭*; 奥村 拓馬*; 高取 沙悠理*; 平木 貴宏*; 竜野 秀行*; 関澤 央輝*; 新田 清文*; 栗原 雄一*; 宇留賀 朋哉*; 北辻 章浩  ; 高橋 嘉夫*

Yomogida, Takumi; Yamada, Shinya*; Ichinohe, Yuto*; Sato, Toshiki*; Hayakawa, Ryota*; Okada, Shinji*; Toyama, Yuichi*; Hashimoto, Tadashi; Noda, Hirofumi*; Isobe, Tadaaki*; Okumura, Takuma*; Takatori, Sayuri*; Hiraki, Takahiro*; Tatsuno, Hideyuki*; Sekizawa, Oki*; Nitta, Kiyofumi*; Kurihara, Yuichi*; Uruga, Tomoya*; Kitatsuji, Yoshihiro; Takahashi, Yoshio*

黒雲母は、人形峠や東濃の旧ウラン鉱床中でウラン(U)を保持するホスト相として知られており、黒雲母中に含まれるUの分布を調べることでUの濃集・長期固定化に関する知見が得られると期待される。しかし、黒雲母は蛍光X線の分析時に測定妨害となるルビジウム(Rb)を含んでおり、通常の半導体検出器を用いた測定では、黒雲母中での正確なU-Rbの分布状態の把握が困難であった。本研究では、超電導転移端センサー(TES)をマイクロビーム蛍光X線分析時の検出器として用いる手法を開発した。TESを検出器として用いることにより、約20eV程度のエネルギー分解能での蛍光X線の検出が可能となり、従来通常の半導体検出器でピーク分離が困難だった13.373keVのRb K線と13.612keVのU L線を完全に分離できた。そのため、開発した手法を用いることによって、黒雲母中での正確なU-Rbの分布状態の把握が可能になった。

Biotite is known as a host phase that retains uranium (U) in uranium deposits at Ningyo-Toge and Tono, and it is expected that the distribution of U in biotite will provide insight into the concentration and long-term immobilization of U. However, biotite contains rubidium (Rb), which interferes with X-ray fluorescence analysis, making it difficult to accurately determine the distribution of U-Rb in biotite by measurement using a conventional solid state detector (SSD). In this study, we developed a method to use a transition edge sensor (TES) as a detector in microbeam X-ray fluorescence analysis, which enables us to detect X-ray fluorescence with an energy resolution of about 20 eV and to obtain a Rb K line at 13.373 keV and a U L line at 13.612 keV can be completely separated. Therefore,the developed method enables us to accurately determine the distribution of U-Rb in biotite.