Development of non-destructive isotope measurement of the natural galena (PbS) using negative muon beams

負ミュオンビームを用いた天然ガレナ(PbS)の非破壊同位体測定法の開発

寺田 健太郎*; 二宮 和彦*; 佐藤 朗*; 友野 大*; 川島 祥孝*; 稲垣 誠*; 南部 明弘*; 工藤 拓人*; 大澤 崇人  ; 久保 謙哉*

Terada, Kentaro*; Ninomiya, Kazuhiko*; Sato, Akira*; Tomono, Dai*; Kawashima, Yoshitaka*; Inagaki, Makoto*; Nambu, Akihiro*; Kudo, Takuto*; Osawa, Takahito; Kubo, Kenya*

地球惑星科学において、Pb同位体組成はUやThの放射性娘核種として固有の年代情報や地域情報を提供するため、物質の起源や進化を読み解く上で重要な役割を果たすことが知られている。このような同位体組成を決定するためには、スパッタリング、レーザーアブレーション、熱イオン化などの破壊的・消費的な処理が必要である。ここでは、ミュオン誘起特性X線のエネルギーシフトを利用した天然ガレナ(PbS)の非破壊Pb同位体組成測定を初めて報告する。観測された天然ガレナのPb同位体組成は、従来の質量分析で得られたものと良い一致を示した。このようなミュオンPb同位体分析法は、従来の質量分析法よりも非破壊分析が望まれる考古学的遺物(青銅製品など)の産地特定への応用が期待される。

In Earth and planetary science, Pb isotopic composition is well known to play a key role in deciphering the origin and evolution of materials because they provide unique chronological and/or indigenous regional information as a radiogenic daughter nuclide from U and Th. To determine such an isotopic composition, a mass spectrometer has been widely used over several decades, which requires a destructive treatment such as laser ablation and thermal ionization, so on. Here we first report the non-destructive Pb isotopic measurement of the natural galena (PbS) using an energy-shift of muon-induced characteristic X-rays. The observed Pb isotopic composition of the natural galena is in good agreement with that obtained by conventional mass spectrometry.