Visualization of the accurate distribution of trace uranium in environmental sample using superconducting technology

超伝導技術で明らかにする環境試料中のウランの正確な分布状態

蓬田 匠   ; 山田 真也*; 高橋 嘉夫*

Yomogida, Takumi; Yamada, Shinya*; Takahashi, Yoshio*

本解説記事では、原子力化学研究グループで近年行っている超伝導転移端センサ(TES)を放射光X線分析の検出器に応用する研究について紹介する。ウラン鉱山から採取した黒雲母中のウラン(U)の分布と化学種を調べるために、マイクロビームX線によるX線分光測定用の検出器としてTESを適用した。従来の半導体検出器では、エネルギー分解能が低いためにRbとUの蛍光X線のピークが干渉し、黒雲母に豊富に含まれるRbの蛍光X線しか観測できず、微量のUの信号を正確に検出することができない。一方、エネルギー分解能の高いTESを用いることで、微量のUから生じるL線の蛍光X線ピークをRb K線から完全に分離して測定でき、高いエネルギー分解能でマイクロビームX線を用いた分析が可能になったことが示された。

This article explains the recent research being carried out by our group on the application of superconducting transition edge sensors (TES) to detectors for synchrotron radiation X-ray analysis. We applied a TES spectrometer as a detector for microbeam X-ray measurements to determine uranium (U) distribution at the micro-scale and its chemical species in biotite obtained from the U mine. When using a conventional semiconductor detector, the X-ray fluorescence peaks of Rb and U overlap with each other due to the shortage of energy resolution. The conventional semiconductor detector could only observe the fluorescence X-ray of Rb K line, which is abundant in biotite, and could not accurately detect the signal of trace amounts of U. Meanwhile, the XRF peak of the U L line was fully separated from that of the Rb K line by using TES, which indicates that TES made it possible to perform ultra-high energy resolution analysis.