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論文

Effect of sample density in prompt $$gamma$$-ray analysis

前田 亮; 瀬川 麻里子; 藤 暢輔; 遠藤 駿典; 中村 詔司; 木村 敦

Scientific Reports (Internet), 12(1), p.6287_1 - 6287_8, 2022/06

https://doi.org/10.1038/s41598-022-08594-2
 被引用回数：2 パーセンタイル：29.37(Multidisciplinary Sciences)

A high-accuracy analytical method is broadly required to obtain reliable research results. Thus, prompt $$gamma$$-ray analysis (PGA), one of the most accurate non-destructive analytical methods, has been employed in various fields. However, the measurement accuracy of PGA is also known to degrade in hydrogenous samples. The degradation is caused by variation in the measurement sensitivity (counts per milligram) following the change in neutron energy due to scattering with hydrogen nucleus. Number of scatterings is well known to depend on the hydrogen content in a sample. However, considering multiple scatterings, hydrogen density, which has not been taken into account as yet, may also lead to the accuracy degradation. In this research, the effect of the hydrogen density in PGA is investigated by evaluating the measurement sensitivity of samples with the same hydrogen content and different densities. The results showed that the measurement sensitivity varies by more than 30% depending on the hydrogen density even at the same hydrogen content. The variation is a particularly serious problem for PGA requiring a few percent accuracy in most cases. Additionally, although the variation is apparently observed in hydrogenous samples, the similar phenomenon can occur in other nuclides with a large scattering cross section; it may affect nuclear cross-section measurements using neutrons in such fields as astrophysics and nuclear energy.

論文

Multiple prompt $$gamma$$-ray analysis and construction of its beam line

大島 真澄; 藤 暢輔; 木村 敦; 海老原 充*; 大浦 泰嗣*; 伊藤 泰男*; 澤幡 浩之*; 松尾 基之*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 271(2), p.317 - 321, 2007/02

https://doi.org/10.1007/s10967-007-0210-5
 被引用回数：11 パーセンタイル：61(Chemistry, Analytical)

多重$$gamma$$線検出法を中性子放射化分析と組合せることにより、従来の放射化分析より優れた感度と分解能が得られることを実証した。われわれは今回多重$$gamma$$線検出法を即発$$gamma$$線分析に適用するために、原子力機構(旧原研)研究炉JRR-3の冷中性子ガイドホールに新たなビームラインを設置した。これはビームシャッター,ビーム減衰器,多重$$gamma$$線検出装置,試料交換機,ビームストッパーからなる。この分析のために最適化した高効率多重$$gamma$$線検出装置を建設中であり、その性能をモンテカルロシミュレーションコードGEANT4.5.0で評価した。

論文

中性子を利用した非破壊元素組成分析

松江 秀明; 丹治 輝; 宮田 賢; 安田 良; 松林 政仁; 中西 友子

第5回放射線による非破壊評価シンポジウム講演論文集, p.45 - 48, 2005/02

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)あるいは中性子放射化分析(NAA)など中性子を利用する分析法は、非破壊多元素同時定量の特徴を持っていることから、各種材料中不純物の分析など産業界の幅広い分野において中性子利用を図るうえで重要である。本講演では、原研におけるPGA・NAAの現状,現在われわれが研究を進めている比較標準試料を必要としないPGAとNAAの定量法であるk$$_{0}$$法の開発研究とその応用の話題を中心に紹介する。

論文

茨城県における中性子産業利用促進への取組み,非破壊分析・可視化研究会

松林 政仁; 安田 良; 丹治 輝; 宮田 賢; 松江 秀明; 中西 友子

第5回放射線による非破壊評価シンポジウム講演論文集, p.35 - 36, 2005/02

茨城県では平成16年に中性子の産業利用を促進するための中性子利用促進研究会が立ち上げられた。その中の個別研究会として「非破壊分析・可視化研究会」があり、中性子を利用した即発$$gamma$$線分析法による非破壊微量分析及び中性子ラジオグラフィによる非破壊可視化をテーマに地域企業を対象として講義,講演などを通じた啓蒙活動並びにモデル実験に取り組んでいる。本発表ではこれまでの研究会の活動を紹介する。

論文

The Recommended k$$_{0}$$-factors for neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis and the prompt $$gamma$$-ray emission probabilities

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 262(1), p.49 - 55, 2004/07

https://doi.org/10.1023/B:JRNC.0000040853.53889.34
 被引用回数：9 パーセンタイル：52.57(Chemistry, Analytical)

これまでに原研JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームで測定された即発$$gamma$$線分析用のk$$_{0}$$係数のうち、中性子スペクトルの影響が無くPGAによる分析が有効な24元素について合計81本のk$$_{0}$$係数の推奨値を統計処理により求めた。得られたk$$_{0}$$係数の推奨値から正確なデータが得られている原子量,同位体存在比,熱中性子断面積を使用し、即発$$gamma$$線放出率のデータを求めた。得られた$$gamma$$線放出率をENSDFと比較した結果、両データの標準偏差はENSDFに近年の測定値が反映されたCaまでの軽元素では$$pm$$10%とよく一致したが、古いデータが含まれる重元素では$$pm$$40%と大きな違いが見られた。

論文

Measurement and evaluation of k$$_{0}$$ factors for PGA at JAERI

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 257(3), p.565 - 571, 2003/09

https://doi.org/10.1023/A:1025492615803
 被引用回数：7 パーセンタイル：45.77(Chemistry, Analytical)

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)は、他の方法では困難なH,B,N,S等の軽元素を含む多元素を非破壊で定量することができる。PGAの元素定量法として、元素の相対感度比を検出効率で規格化して求められた汎用的な校正係数(k$$_{0}$$係数)によって多元素を定量するk$$_{0}$$法を開発した。JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームを使用し、Clを内標準とする27元素のk$$_{0}$$係数を3%の精度で測定した。得られたk$$_{0}$$係数の正確さを、(1)他の施設で測定された係数との比較,(2)計算値との比較,(3)標準物質の分析によって評価した。その結果、大部分の1/v元素では10%以下であった。Cd,Sm等の非1/v元素は中性子スペクトルの影響を受け、装置間で10%以上の違いが認められた。今後これらの元素について中性子スペクトルの補正法の開発が必要である。開発したk$$_{0}$$-PGA法を各種標準物質の分析に応用した。

論文

Neutron spectrum correction of k$$_{0}$$-factors for k$$_{0}$$-based neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 255(1), p.125 - 129, 2003/01

https://doi.org/10.1023/A:1022244217832
 被引用回数：8 パーセンタイル：49.8(Chemistry, Analytical)

k$$_{0}$$-中性子即発$$gamma$$線分析法(k$$_{0}$$-PGA)は、内標準法に基づき、比較標準試料を使用しないで多元素を正確に定量できる。われわれはk$$_{0}$$-PGAの検討を行い、27元素のk$$_{0}$$係数を測定してきた。k$$_{0}$$係数は他の施設でも共用でき、核データからも計算可能である。しかし、現在利用可能な核データ集としてLoneのデータがあるが、十分ではない。このため、昨年度よりIAEAの主催する国際共同研究「中性子即発$$gamma$$線分析のためのデータベースの開発」においてk$$_{0}$$係数の測定,及び必要な核データの評価が始められた。その一環として、ハンガリー同位体及び表面化学研究所(IKI)のグループが79元素のk$$_{0}$$係数を報告し、また、ローレンス・バークレイ国立研究所(LBNL)及びIKI共同で軽元素の核データが公開された。本研究では、演者らの測定値とIKIのk$$_{0}$$係数,LBNL-IKI及びLoneのデータから計算したk$$_{0}$$係数を比較しk$$_{0}$$係数の正確さの評価を行った。

論文

原子炉中性子による即発$$gamma$$線分析

米澤 仲四郎

分析化学, 51(2), p.61 - 96, 2002/02

https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.51.61
 被引用回数：5 パーセンタイル：4.47(Chemistry, Analytical)

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)は、原子炉の冷中性子等の低エネルギーガイドビームを使用することにより高感度化し、ほかの方法では分析が困難なH,B等の軽元素及び多元素の非破壊分析法として近年大きく発展した。原子炉の中性子を利用するPGAについて原理と特徴及びその歴史について述べた後、装置を炉内型,ビーム型及びガイドビーム型に分類し、その特徴を述べた。さらに、元素分析のための基礎事項及び定量法について述べ、各種分野への応用を述べた。最後に最近開発された中性子レンズによる局所領域,微小試料及び分布分析を述べ、PGAの今後の展開を予測した。

論文

JRR-4 Medical irradiation facility

鳥居 義也; 山本 和喜; 堀 直彦; 熊田 博明; 堀口 洋二

JAERI-Conf 2001-017, p.352 - 356, 2001/11

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Conf-2001-017.pdf

JRR-4は低濃縮ウラン燃料への転換のために改造工事を行い、その際新たにBNCT用の中性子ビーム設備を設置した。BNCTは腫瘍細胞に選択的に集積するボロン薬剤をあらかじめ患者に注入した状態で中性子照射を行い、B-10の核反応で生じる高エネルギーの荷電粒子($$alpha$$線とLi粒子)により腫瘍細胞を破壊するものである。このため適切な照射を実施するためには、腫瘍に集積したボロン濃度(血液中のボロン濃度にほぼ等しい)及び熱中性子束を正確に把握する必要がある。JRR-4におけるBNCTにおいては、ボロン濃度を即発$$gamma$$線分析により、熱中性子束を金の放射化法により測定している。即発$$gamma$$線分析には、JRR-4に整備した垂直型の中性子導管を利用した即発ガンマ線分析装置を用い、金の放射化量測定には$$beta$$-$$gamma$$同時計数装置を用いている。JRR-4 BNCT照射設備の概要及びこれらの測定の状況について報告する。

論文

Multielement determination of typical diet reference materials by neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis using k$$_{0}$$ standardization

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 249(1), p.11 - 14, 2001/06

https://doi.org/10.1023/A:1013278624744

原研JRR-3Mの冷及び熱中性子ガイドビームポートに設置された即発$$gamma$$線分析装置を用いて、k$$_{0}$$-中性子即発$$gamma$$線分析法(k$$_{0}$$-PGA)により食事及びそれに関連する標準物質の多元素定量の検討を行った。PGAにk$$_{0}$$を適用することで、比較標準試料を使用しないで多元素を正確に定量できる。しかし、k$$_{0}$$-PGAの問題点として、元素の絶対濃度を直接求めることができない点がある。その解説策として、標準添加法により試料中の1元素を定量し、その値から各元素の絶対濃度を求める方法を検討した。その結果、国立環境研究所及び米国標準技術研究所(NIST)の食事あるいはミルク粉末標準物質中の軽元素を中心とした水素、炭素、窒素、ナトリウム、イオウ、塩素、カリウム及びカルシウムの8元素の定量が可能であった。また、NIST標準物質の分析結果はNISTの認証値に対して7%以内で一致した。

論文

k$$_{0}$$ standardization approach in neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis at JAERI

松江 秀明; 米澤 仲四郎

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 245(1), p.189 - 194, 2000/04

https://doi.org/10.1023/A:1006799213794
 被引用回数：21 パーセンタイル：77.51(Chemistry, Analytical)

k$$_{0}$$法は、比較標準試料を使用することなく多元素を同時定量できることから、中性子放射化分析法の定量法として注目されている。近年ハンガリー同位体研究所(IKI)及び米国NISTにおいて中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)へ内標準法に基づくk$$_{0}$$法の適用が試みられ、塩素を内標準とする十数元素のk$$_{0}$$値が報告された。PGAにk$$_{0}$$法を適用することで、比較標準試料を使用しないで、多元素を正確に定量でき、得られたk$$_{0}$$値は他の施設と共用できることから、原研においてもk$$_{0}$$-PGA法の適用を試みた。本研究ではJRR-3M熱及び冷中性子ビームにおける塩素を内標準とするk$$_{0}$$値の測定を行い、得られた値をIKI及びNISTの報告値と比較した。その結果、冷中性子ビームで27元素、熱中性子ビームで22元素のk$$_{0}$$値を求めることができた。得られたk$$_{0}$$値はIKI及びNISTのk$$_{0}$$値とも良い一致を示した。

論文

Neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis of Gulf marine environmental samples

米澤 仲四郎; 松江 秀明; 安達 武雄; 星 三千男; 立川 圓造*; Povinec, P. P.*; S.W.Fowler*; M.S.Baxter*

IAEA-TECDOC-1094, p.344 - 345, 1999/07

ペルシャ湾岸地域では1990年の湾岸戦争の際の原油流出及び原油火災による環境汚染が問題となった。このような環境問題を解決するため、分析センターではモナコのIAEA海洋環境研究所(IAEA-MEL)と協力し、ペルシャ湾岸地域の海洋汚染研究を行った。本研究では分析センターで開発した中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)を使用し、(1)フィンガープリント法による汚染源の推定、(2)サンゴによる汚染履歴の推定について研究を行った。(1)に関しては、正確なフィンガープリントを作成するため、PGAのほか中性子放射化分析とICP質量分析を用い、原油、海洋生物及び堆積物中の43元素を定量した。また、PGAにより原油中の$$^{32}$$S/$$^{34}$$S同位体比分析の検討も行った。本研究により、原油中の微量元素Ag,Ba,Pbが汚染源の推定に有効であること、及び、サンゴの元素分析結果から過去の汚染履歴の推定が可能であることを明らかにした。

論文

Prompt $$gamma$$-ray analysis using cold and thermal guided neutron beams at JAERI

米澤 仲四郎

Biological Trace Element Research, 71-72, p.407 - 413, 1999/00

https://doi.org/10.1007/BF02784228
 被引用回数：7 パーセンタイル：15.12(Biochemistry & Molecular Biology)

中性子即発$$gamma$$線分析(PGA)による元素の高感度非破壊定量法の研究を行うため、JRR-3Mの冷又は熱中性子ビームガイドに低$$gamma$$線バックグラウンドの即発$$gamma$$線分析装置を設置した。装置の各種特性測定の結果、本装置は従来のものより元素の分析感度及び検出限界が優れていることが明らかになった。本装置により元素分析の基礎検討を行うとともに、比較法によるH,B,N,S,Si,Cd,Gd,Hg等21元素の定量法を確立した。確立した方法により各種標準物質中のB及び多元素定量を行い、元素定量の精度、正確さ及び検出限界を明らかにした。さらに、確立した本法をホウ素中性子捕捉療法による脳腫瘍治療のための$$^{10}$$Bの定量及び海洋環境試料中の多元素定量等に応用した。

論文

Determination of boron in Japanese geochemical reference samples by neutron-induced prompt $$gamma$$-ray analysis

米澤 仲四郎; P.P.Ruska*; 松江 秀明; 間柄 正明; 安達 武雄

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(3), p.571 - 575, 1999/00

https://doi.org/10.1007/BF02349071
 被引用回数：19 パーセンタイル：78.49(Chemistry, Analytical)

JRR-3Mの冷及び熱中性子ビームを使用した中性子即発$$gamma$$線分析法(PGA)により、地質調査所で調製した岩石標準試料中のホウ素(B)の定量を行った。B478keV$$gamma$$線ピークはドップラー広がりをもち、Na,Cl,Ni等の妨害を受けやすい。これらの元素の妨害補正法として、(1)コンピューターによる関数フィッティング、(2)他の基準$$gamma$$線による補正、(3)試料のNa含有から妨害Na量を差し引く方法の検討を行った。3種類の妨害補正法により地質調査所の岩石標準試料(火成岩、堆石岩シリーズ、21試料)中のBの定量を行った。各標準試料について3試料ずつ分析した結果、その変動係数はほぼ10%以下であった。また、3種類の妨害補正法による定量値は良い一致を示し、地質調査所の集計値とほぼ20%以内で一致した。

論文

冷中性子による即発$$gamma$$線分析

米澤 仲四郎

Radioisotopes, 46(6), p.74 - 81, 1997/06

冷中性子ビームを使用した即発$$gamma$$線分析(PGA)の特徴と最近の動向について解説した。PGAの中性子源として冷中性子等の低エネルギー中性子ガイドビームを利用することにより、分析感度が大巾に改善されることが明らかになり、世界中で研究が盛んに行われるようになった。冷中性子及び熱中性子ガイドビームを使用した即発$$gamma$$線分析装置として、米国NIST,ハンガリーアイソトープ研究所及び原研JRR-3Mの装置を紹介した。原研JRR-3Mの装置を使用して得られたPGAによる元素分析に関して、分析感度及び検出限界の基礎検討結果、比較法及び内標準法による定量法についても示した。また、PGAの応用例について、(1)Bの定量、(2)Hの定量、(3)環境試料、考古学試料、岩石及び隕石等中の多元素定量、(4)同位体分析等を出した。最後に、PGAの今後の展開として、マイクロビームによる局所分析及び分布分析の可能性等についても示した。

論文

中性子捕獲即発ガンマ線分析装置の開発と元素分析の基礎的検討

米澤 仲四郎

分析化学, 46(10), p.845 - 846, 1997/00

https://doi.org/10.2116/bunsekikagaku.46.845

中性子即発ガンマ線分析(PGA)による元素の高感度非破壊定量法の研究を行うため、JRR-3Mの冷又は熱中性子ビームガイドに低$$gamma$$線バックグラウンドの即発$$gamma$$線分析装置を設置した。装置の各種特性測定の結果、本装置は従来のものより元素の分析感度及び検出限界が優れていることが明らかになった。本装置による元素分析の基礎検討を行うとともに、比較法によるH,B,N,S,Si,Cd,Gd,Hg等21元素の定量法を確立した。確立した方法により各種標準物質中のB及び多元素定量を行い、本法による元素定量の精度・正確さ及び検出限界を明らかにした。さらに、確立した方法をホウ素中性子捕捉療法による脳腫瘍治療のための$$^{10}$$Bの定量及び海洋環境試料の多元素定量にも応用した。

論文

Multi-element analysis of environmental samples by cold and thermal guided neutron induced prompt gamma-ray measurement

米澤 仲四郎; 松江 秀明; 星 三千男

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 215(1), p.81 - 85, 1997/00

https://doi.org/10.1007/BF02109882
 被引用回数：14 パーセンタイル：72.17(Chemistry, Analytical)

中性子即発$$gamma$$線分析法(PGA)による環境試料中の多元素定量の研究を行った。JRR-3M冷及び熱中性子ビームガイドの即発$$gamma$$線分析装置を使用し、比較法により21元素(H、B、C、N、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cd、Sm、Gd、Hg)の定量法の検討を行い、種々の環境標準物質の分析を行った。標準物質の分析結果、生物試料中のH、C、N、Clを除き、本法の精度、正確さは20%以下であることが明らかになった。種々の試料中の検出限界は、25~820ng/g:B、Cd、Sm、Gd、1.1~820$$mu$$g/g:H、Na、P、Cl、K、Ti、Mn、Co、Hg、0.031~10%:C、N、Mg、Al、Si、P、Ca、Feであった。本法を、INAA、ICP-MSとともに、ペルシャ湾岸地域の海洋環境試料分析に適用した。

論文

Multi-element determination by a cold neutron-induced prompt gamma-ray analysis

米澤 仲四郎

Analytical Sciences, 12, p.605 - 613, 1996/08

https://doi.org/10.2116/analsci.12.605
 被引用回数：27 パーセンタイル：71.49(Chemistry, Analytical)

冷中性子ビームを使用した即発$$gamma$$線分析法(PGA)による多元素定量法を確立し、各種標準物質の分析に適用した。JRR-3Mの冷中性子ビームポートに設置した即発$$gamma$$線装置を使用し、比較法によりH、B、C、N、Na、Al、Si、S、Cd、Gd、Hg等21元素の定量法を検討し、岩石、生物、堆積物(池、河川、海洋)、石炭、石炭灰、頭髪及び環境試料等の各種標準物質の分析に適用した。これらの標準物質の分析結果からPGAの精度、正確さを評価した結果、大部分の元素はほぼ20%以内の精度及び正確さで定量できることを明らかにした。さらに、各種物質中の元素の検出限界は、B、Cd、Sm、Gd:ppbレベル、H、Na、S、Cl、K、Cu、Ti、Mn、Fe、Co、Hg:ppmレベル、C、N、Mg、Al、Si、P:%レベルであることも明らかにした。

論文

Application of neutron-induced prompt gamma-ray analysis for determination of B-10 in BNCT

米澤 仲四郎; 松江 秀明; 澤幡 浩之*; 黒沢 達也*; 星 三千男; 伊藤 泰男*

Cancer Neutron Capture Therapy, 0, p.221 - 225, 1996/00

高分析感度、低$$gamma$$線バックグラウンドの中性子誘起即発$$gamma$$線分析(PGA)装置をJRR-3M冷および熱中性子ビームガイドに設置した。本装置を用いたPGAにより、BNCT法による脳腫瘍の治療の際、血液、尿、腫瘍中の$$^{10}$$Bの定量を行った。約1gの試料をFEPバイアルにとり、冷中性子又は、熱中性子ビームガイドで500~1000秒間即発$$gamma$$線スペクトルを測定した。$$^{10}$$B 478keV、H 2224keV $$gamma$$線のピーク面積の比から試料中の$$^{10}$$Bを定量した。本法は、JRR-2を用いたBNCT法による脳腫瘍の治療際の実際の分析に応用されており、本法の$$^{10}$$Bの定量値により、中性子照射量が決められている。

論文

Prompt $$gamma$$-ray analysis of boron with cold and thermal neutron guided beams

米澤 仲四郎; A.K.H.Wood*

Analytical Chemistry, 67(24), p.4466 - 4470, 1995/12

https://doi.org/10.1021/ac00120a006
 被引用回数：36 パーセンタイル：80.4(Chemistry, Analytical)

中性子放射化分析により、各種物質中の微量ホウ素の非破壊定量を行った。試料100~250mgをJRR-3Mの冷中性子または熱中性子ガイドビームで照射し、発生する478keV即発$$gamma$$線測定によりホウ素を定量した。試料中のホウ素含量を正確に定量するため、試料サイズの影響、試料中の水素の影響、他元素等の妨害について詳しく検討を行った。確立した方法により、岩石、植物、動物、石炭、石炭灰、堆積物、各種環物質及び原子炉材料等の各種標準物質中のppm~ppbレベルのホウ素の定量を行い、中性子即発$$gamma$$線分析の精度、正確さを求めた。本法によるホウ素の検出限界は、黒鉛及びベリリウム中10~20ppb、海洋環境試料中130~260ppb及びその他の試料中50~120ppbであった。

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