Depth concentration profile for cesium atom in fullerene C investigated using synchrotron X-ray photoelectron spectroscopy

放射光X線光電子分光法を用いたフラーレンC中のセシウム原子の深さ濃度分布

関口 哲弘  ; 横山 啓一  ; 矢板 毅

Sekiguchi, Tetsuhiro; Yokoyama, Keiichi; Yaita, Tsuyoshi

本報告はKEK-PF施設のBL27Aを使用して行われたセシウム化合物試料の放射光X線励起による光電子分光実験に関する活動報告である。背景としては、長寿命放射性核種であるセシウム-135(Cs)の同位体分離スキームにおいて、テラヘルツ領域のレーザーを用いることにより同位体選択的な光分解によりCs原子が選択的に生成されることが見いだされた。しかしCs原子(Cs)とヨウ化セシウム分子(CsI)との衝突による同位体交換を防ぎ、Cs原子(Cs)のみを回収することが課題となった。本研究ではフラーレンCを吸蔵材として用い、CsI分子を吸蔵せずCs原子だけを選択的に捕集する可能性について検討した。角度分解X線光電子分光法およびArイオンスパッター法を行い、室温におけるCs原子およびCsI分子の深さ方向の濃度分布を評価した。CsI分子がC固体表面の浅い領域に堆積するのに対し、Cs原子はC固体内に深くに浸透する結果を得た。Cs同位体分離のための選択吸蔵材料としてフラーレン材料が有望である可能性を有することを示唆する結果であった。

For nuclear transmutation of cesium-135 (Cs), which is long-lived fission product, we are developing selective absorbent which takes only Cs atom in, but does not CsI. In this study, absorbing property of Cs atom or CsI into fullerene (C) solid has been investigated using synchrotron-based angle-dependent X-ray photoelectron spectroscopy (ARXPS). It was found that Cs penetrates into C deep bulk. In contrast, CsI does not diffuse into bulk, although CsI over-layer was formed on the shallow surface. Furthermore, XPS spectra were measured as a function of Ar-sputtering time in order to know Cs concentration profiles in further deep region. Results showed that Cs penetrates into deep region of several hundreds .