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論文

Development of nondestructive and quantitative elemental analysis method using calibration curve between muonic X-ray intensity and elemental composition in bronze

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 85(2), p.228 - 230, 2012/02

 被引用回数:15 パーセンタイル:49.37(Chemistry, Multidisciplinary)

負ミュオンが物質中に停止しミュオン原子が形成すると、高エネルギーで透過力の強いミュオン特性エックス線が放出される。本研究ではミュオン特性エックス線測定による非破壊元素分析技術の開発を行った。元素の構成比が既知の青銅の標準試料に対して負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子が形成した後に放出されるミュオン特性エックス線の強度から、青銅に含まれる元素構成を決定するための検量線を作成した。この関係を用いて成分が未知の中国の古銭について負ミュオンの照射を行い、得られたミュオン特性エックス線スペクトルから古銭の元素の構成比を非破壊で決定した。

口頭

青銅における銅と錫へのミュオン捕獲比とミュオンによる混合比分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

ミュオン原子から放出されるミュオン特性エックス線のエネルギーは非常に高く、大きな物質の内部からも吸収されずに放出されるために、ミュオン原子を元素分析のプローブとして用いることが期待される。本研究では、J-PARCミュオン施設において組成の異なる青銅板へのミュオンの照射を行い、元素あたりのミュオンの捕獲率から青銅におけるミュオン捕獲比を決定した。また青銅貨幣(中国秦代)にミュオンの照射を行い、エックス線の強度から元素分析を行ったので報告する。

口頭

負ミュオン入射後に放出されるミュオン特性エックス線測定による元素分析

二宮 和彦; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 伊藤 孝; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

電子と同じ電荷を持ち、質量が200倍の粒子である負ミュオンは、原子の電子と置き換わり、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子からはミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線が放出される。ミュオン特性エックス線のエネルギーは、ミュオンが大きな質量を持つことから、透過力が強く物質の深部からも吸収されずに放出される。このため、ミュオン特性エックス線の測定によって非破壊の物質内部の分析ができると期待される。本研究ではJ-PARCミュオン施設より得た負ミュオンを利用しミュオン特性エックス線の測定による中国秦代の貨幣の元素分析を行った。

口頭

ミュオン特性エックス線の測定によるミュオン原子形成初期過程の解明

二宮 和彦; 喜多 真琴*; 伊藤 孝; 長友 傑*; 久保 謙哉*; 篠原 厚*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子の代わりに原子に導入された系であるミュオン原子は、負ミュオンが電子よりも200倍以上重いために負ミュオンの原子軌道が原子核の近傍に大きな確率を持つにもかかわらず、その形成過程においては分子の外側の電子の影響を受けることが知られている。本研究では、低圧の軽元素からなる気体分子(NO及びN$$_{2}$$O)に負ミュオンの照射を行い、ミュオン原子形成後に放出されるミュオン特性エックス線を精密に測定し、捕獲された負ミュオンの初期状態について分子構造による変化を検討した。結果本実験で測定したNOとN$$_{2}$$Oについて、これまでの捕獲現象説明に関する経験的なモデルに当てはめてその構造から予想されるのと異なる結果が得られた。

口頭

酸化窒素に捕獲された負ミュオンの初期状態

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが物質中に停止すると、ミュオンは原子核のクーロン場へととらわれてその周りに原子軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子形成過程において、ミュオンを捕獲する原子の置かれている環境によってミュオンの捕獲のされ方が異なるということが知られている(分子効果)。一方で分子のどのような性質が分子効果のものになっているのかについてはほとんどわかっていない。本研究では、ミュオン原子形成における分子効果の詳細を明らかにするために、非常に簡単な分子である酸化窒素類(NO, NO$$_{2}$$, N$$_{2}$$O)に対する系統的なミュオンの照射を行った。これらの酸化窒素に対するミュオン捕獲現象を観察し、そのそれぞれの捕獲現象,ミュオンを捕獲する分子の構造や電子状態の違いを比較することで、ミュオン捕獲における分子効果について議論する。

口頭

Negative muon coulomb capture on nitrogen oxide molecules

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; 長友 傑*; 久保 謙哉*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; et al.

no journal, , 

負ミュオンが電子に置き換わった原子をミュオン原子と呼ぶ。ミュオン原子形成は負ミュオンと軌道電子の衝突によって、負ミュオンが軌道電子と置き換わることで進むと考えられているが、その詳細については理解されていない。本研究では酸化窒素という単純な分子について、ミュオン原子の形成過程を詳細に調べた。本報告では酸化窒素に対するミュオン原子形成過程について議論を行う。

口頭

酸化窒素分子に対するミュオン捕獲における分子効果

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

負の電荷を持つミュオンは、電子と同じように原子核の周りに原子軌道をつくり、電子の一つが負ミュオンに置き換わった原子であるミュオン原子を形成する。ミュオン原子の形成過程は、結合電子などの外殻の電子構造に大きく影響され、負ミュオンがどの原子にどんな確率で、またどんな準位に捕獲されるかは分子によって変化する。本研究ではミュオン原子がどのように形成されるのかを理解するために、単純な構造を持つNO, N$$_{2}$$O, NO$$_{2}$$といった酸化窒素に注目し、ミュオン原子形成過程を詳細に調べ、NとO原子へのミュオン捕獲確率を高い精度で導出した。これまでは負ミュオンの捕獲確率は原子に局在した電子の数と相関すると言われてきたが、実験の結果は局在した電子の数が少ない原子の方が負ミュオンの捕獲確率が相対的に高くなっており、これまでの実験とは逆の結果が得られた。講演ではこれら実験結果と、ミュオン捕獲確率に分子のどのような性質がかかわっているかについて、その詳細を述べる。

口頭

酸化窒素におけるミュオン特性エックス線構造の圧力依存

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

電子の代わりに一つ負ミュオンが原子核の周りに軌道を作っている原子をミュオン原子と呼ぶ。負ミュオンが物質中に停止すると、負ミュオンは原子核のクーロン場に捕らわれ、ミュオン原子を形成し、負ミュオンの脱励起に伴いミュオン特性エックス線の放出を起こす。このときKa線とKb線の比率など、ミュオン特性エックス線の構造はミュオン原子の状態(分子効果)とミュオン原子の衝突に由来する物質の密度(圧力効果)によって大きく変化することが知られている。本研究グループでは酸化窒素類を測定試料として、ミュオン原子形成における分子効果の検討を行っている。本研究ではJ-PARCミュオン施設において、一酸化二窒素気体について、さまざまな気体圧力でミュオン特性エックス線のスペクトルの測定を行い、ミュオン原子形成における圧力効果を無視できる条件の探索を行った。結果、試料の圧力が0.2気圧以下において圧力効果が無視できることを見いだした。これより予想されるミュオン原子の運動エネルギーに関しても議論を行う。

口頭

酸化窒素を対象とした負ミュオン捕獲後の脱励起過程の圧力変化

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一*; 喜多 真琴*; 篠原 厚*; et al.

no journal, , 

負電荷を持ったミュオンが物質に停止すると、ミュオンは物質中の原子核のクーロン場へと捕獲され原子核の周りに軌道を作り、ミュオン原子を形成する。ミュオン原子は形成後、ミュオンの脱励起過程に伴い、ミュオン特性エックス線を放出する。ミュオン特性エックス線の放出過程は、電子とのオージェ過程によるミュオン脱励起との競争過程であるため、その構造はミュオン原子の電子の再充填過程の速度、つまりは物質の密度の影響を受ける。重元素系固体物理研究グループでは、ミュオン原子の形成過程の詳細を、ミュオン特性エックス線の測定を通して明らかにしようと研究を行っている。詳細な議論を行うためには、エックス線構造の試料密度による効果について理解することが必要である。本研究では密度の異なる酸化窒素を試料とした実験を行い、1気圧以下の条件で電子の再充填過程の速度が遅くなり、エックス線構造の密度効果がなくなることを明らかにしたので報告する。

口頭

低圧気体を用いたミュオン原子形成初期過程に関する研究

二宮 和彦; 伊藤 孝; 髭本 亘; 長友 傑*; Strasser, P.*; 河村 成肇*; 下村 浩一郎*; 三宅 康博*; 三浦 太一; 喜多 真琴*; et al.

no journal, , 

重元素系固体物理研究グループでは、1気圧以下の低密度の酸化窒素(NO, N$$_{2}$$O, NO$$_{2}$$)に注目して、分子効果の詳細を明らかにするための研究を進めている。このような低密度の試料を用いた場合、ミュオン捕獲後に脱励起していく過程で、オージェ過程で失われた電子空孔が再充填されないために、ミュオンの脱励起過程を簡単な系とみなすことができ、先行研究に対してより詳細な議論を進めることができると期待される。これまでNO及びN$$_{2}$$O分子を試料としたときに、ミュオン脱励起過程において電子の最充填の起こらない試料圧力条件について実験的に決定し報告を行った。本発表では新たにNO$$_{2}$$分子に関してミュオン特性エックス線構造の圧力依存を調べ、電子空孔の最充填速度の分子依存を調べたので、その結果について報告する。

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