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論文

加速器質量分析装置の小型化に向けたイオンチャネリングの応用

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 石井 邦和*; 木村 健二*

放射線(インターネット), 45(3), p.134 - 138, 2020/04

イオンチャネリングは、結晶の空隙をイオンが進行し、大角散乱等の核的相互作用の確率が著しく低下する現象である。一般的にイオンチャネリングの応用として、イオンビーム分析での結晶性評価が知られる。われわれはチャネリングを加速器質量分析(AMS)の要素技術に応用することを提案している。AMS要素技術へのチャネリングの応用としては、ディグレーダーとストリッパーである。いずれも、イオンビームをガスあるいは薄膜に入射した際のイオンと物質の相互作用を基にしたものである。イオンチャネリングによるこれらの応用は、AMSを小型化することを可能にする。

論文

Radiocarbon dating of a shrine pavilion and offerings at Abushina shrine in Gifu prefecture, Japan

國分 陽子; 西尾 智博; 藤田 奈津子; 松原 章浩

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.91 - 93, 2020/00

岐阜県の阿夫志奈神社の社殿及び奉納物の放射性炭素年代測定をJAEA-AMS-TONOで行った。試料は、社殿及び奉納物である獅子頭2体、寄付名板及び版木から採取した木材である。社殿木材の年代は、江戸時代以降という結果となり、神社に残されていた記録よりも新しく、新たに改築を行っていたことが分かった。また、獅子頭は、作製年代の記録と矛盾のない結果であった。一方、寄付名板は、奉納時期よりも新しい年代結果となり、奉納時に作られたものでないことが分かった。また、版木は、江戸時代以降に使われていたものであることが分かった。

論文

Present status of the JAEA-AMS-TONO in 2019

藤田 奈津子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 加藤 元久*; 岡部 宣章*; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 西尾 智博; et al.

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.34 - 36, 2020/00

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは加速器質量分析装置JAEA-AMS-TONOを1998年から運用を開始し、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究に対して年代測定及びその技術の開発を行っている。本発表では2019年度の現状について報告する。装置導入から2018年度までの総測定時間は約25,000時間であり、総測定試料数は20,000試料を超え、複数の核種による年代測定法を実用化しており、幅広い年代値を持つ地質試料等に適用している。最近では測定試料が増加し、新しいAMS装置の導入が予定されている。

論文

A Study of surface stripper for the AMS system with a footprint below 2 m $$times$$ 2 m

松原 章浩; 藤田 奈津子; 木村 健二

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.57 - 59, 2020/00

設置面積2m$$times$$2m未満に$$^{14}$$C-AMS装置を小型化する場合、従来の妨害分子の除去法であるガスストリッパーでは真空条件の悪化によりバックグラウンドが高まるという問題が生じる。われわれは、ガスを使用しないストリッパーとしてイオンと固体表面の相互作用を基にしたいわば、表面ストリッパーを提案した。本法の実用化に向けた初期的な取り組みとして、$$^{14}$$Cがテルル化スズの単結晶に入射した際の鏡面反射軌道を数値的に求めた。入射エネルギーが45keV、入射角度が1.5$$^{circ}$$の場合、軌道に沿って積分された電子密度は、従来のガスストリッパーでの妨害分子の除去に十分とされるヘリウムガスの0.4$$mu$$g/cm$$^{2}$$のそれに相当することが分かった。これは、本方法がガスストリッパーに匹敵する妨害分子の除去機能があることを示唆する。

論文

Current status of JAEA-AMS-TONO in the 20th year

國分 陽子; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 石坂 千佳; 岡部 宣章; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 456, p.271 - 275, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

JAEA-AMS-TONOは、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されてから20周年を迎えた。5MVタンデム型加速器質量分析装置を用いて、炭素,ベリリウム,アルミニウムの同位体測定を行っている。また、現在、さらなる利用を広げるため、ヨウ素同位体測定等の整備を進めている。年間の測定試料数はここ5年の平均で、およそ1000個である。そのうち、最も多い測定は炭素であり、主に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性に関する研究の一環で地質試料の年代測定に使われている。近年、試料調製のスピードを上げるため、自動グラファイト調製装置の導入及び地下水中の溶存無機炭素のガス化回収装置の構築を行った。また、ベリリウム、アルミニウム測定では地球科学の研究に利用する一方、ベリリウムについては検出限界の低減を図った。最近、ヨウ素の測定に向け、測定条件の検討を行っている。

論文

加速器質量分析(AMS)による和釘の$$^{14}$$C年代と製造年代

永田 和宏*; 古主 泰子*; 松原 章浩*; 國分 陽子; 中村 俊夫*

鉄と鋼, 105(4), p.488 - 491, 2019/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

和釘は、6世紀後半から江戸時代まで、たたら製鉄というわが国古来の製鉄法で作られた。和釘の質は、たたら製鉄によって作られた鋼鉄に依存し、製鉄の時期による。本研究では、神社仏閣の修理の際廃棄される3本の和釘について加速器質量分析法による$$^{14}$$C年代測定を行い、製造年代を推定した。得られた$$^{14}$$C年代を暦年較正し、その結果と神社仏閣の歴史や修理記録と照合することにより、製造年代を決定した。東大寺大仏殿,京都曼珠院庫裏,吉野金峯山寺蔵王堂の和釘の製造年代は、それぞれ、1692年より前、12世紀初めおよび1592年以前の修理あるいは再建時であることがわかった。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける自動グラファイト調製装置AGE3の現状

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 石坂 千佳*; 西尾 智博; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.116 - 119, 2019/02

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、放射性廃棄物の地層処分の研究開発の一環として加速器質量分析法(AMS)を用いた放射性炭素年代測定を実施している。しかし、高時間分解能でのデータが必要となるケースもあり、多数の試料を効率良く処理する手法が求められている。したがって、放射性炭素年代測定の前処理の効率化を進めるため、自動グラファイト調製装置(IonPlus社製AGE3)を2016年度に導入した。年代値を適切に評価するためには、試料調製時における炭素汚染や収率を把握することが重要となる。本研究では、標準物質であるIAEA-C1, C4, C5, C6, C7, C9およびNIST-SRM4990Cを用いて、AGE3の性能評価を実施した。測定結果は各標準試料の放射性炭素濃度の合意値とおおよそ$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、バックグラウンド評価として実施したIAEA-C1の測定結果は0.15$$pm$$0.01pMCであり、地質試料の年代測定において十分に適用可能であると考えられる。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比測定の整備

岡部 宣章; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 西尾 智博*; 西澤 章光*; 磯崎 信宏*; 渡邊 隆広; 國分 陽子

JAEA-Conf 2018-002, p.51 - 54, 2019/02

高レベル放射性廃棄物処分の安全評価では、処分した放射性核種が漏洩し、地下水によって輸送されることを想定した「地下水シナリオ」が重要になる。放射性核種は漏出までの時間が長いほど放射壊変によって危険度が低下するため、処分場周辺の地下水流速が遅い方が安全評価上有利である。そのためには、地下水の年代測定等によってその滞留時間を把握する必要がある。滞留時間の長い地下水を対象とした年代測定法として、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比年代測定法がある。日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比による地下水の年代測定を行うため、AMS装置(JAEA-AMS-TONO)の整備を開始した。本発表では、平成28年度までの測定技術や前処理方法の整備について報告する。

論文

イオンチャネリングを利用した同重体分別技術の開発

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

JAEA-Conf 2018-002, p.68 - 71, 2019/02

同重体分別は、AMSの測定効率や検出限界の向上にかかわる主要技術である。この一つとしてディグレーダー膜を用いる方法があり、この膜は多くは窒化シリコン膜(非晶質)が用いられ分析電磁石と静電偏向器の間に設置される。我々はディグレーダー膜に単結晶薄膜を用い、そこに現れうるイオンチャネリングを同重体分別に利用する技術を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。

論文

JAEA-AMS-TONOの20年のあゆみ

國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博; 三宅 正恭; 石丸 恒存; 渡邊 隆広; 尾方 伸久; 島田 顕臣; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.5 - 8, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所JAEA-AMS-TONOは、平成9年3月に5MVの加速器(NEC製ペレトロン15SDH-2)を有する加速器質量分析装置を導入し、平成29年で20年を迎えた。本発表では、JAEA-AMS-TONOのこれまでのあゆみについて紹介する。現在、土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究の基盤となる年代測定技術の開発を行っている。その中で、JAEA-AMS-TONOは放射性炭素をはじめとする数種の年代測定が可能であり、その中核施設としての役割を担っている。これまで放射性炭素やベリリウム-10、アルミニウム-26測定により、断層の活動性や津波の痕跡、気候変動に関する研究、地表面の侵食速度や岩石の露出年代を求める研究に貢献している。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-013, p.96 - 99, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究を行うための年代測定等を行っている。本発表では平成28年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。装置は大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に5月$$sim$$6月に実施し、加速器タンク内の定期メンテナンス及びブロワーユニットからの異音を取り除くためブロワーモーターの交換を行った。また同期間中に、同重体分別にかかわる研究開発を進めるため、重イオン検出器前に実験用チェンバーを設置した。また1月には5年ごとの定期検査・定期確認を受け、2月には原子力規制庁による立ち入り検査を受けた。

論文

チャネリング条件近傍での荷電分布の取得

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*

JAEA-Conf 2018-013, p.135 - 139, 2019/02

加速器質量分析(AMS)では、測定目的核種である長半減期放射性核種とこの安定同重体の分別が必須である。我々は比較的小型の加速器でも大きな原子番号の核種のAMSを可能にする同重体分別技術として、結晶チャネルにイオンを通過させること(イオンチャネリング)を用いた方法を考案している。本研究では基礎実験として単結晶薄膜の角度に対するイオン収量を測定し、イオンチャネリング状態の生成について調べた。その結果イオンチャネリングのドーナツ効果によりイオンビームがドーナツ状に広がっていることが分かった。このようなビーム形状の変化は、結晶薄膜通過後のイオンの空間的分別において対処すべき現象であり、今後ビーム形状の広がり方等の解析を進めていく予定である。

論文

イオンチャネリングを用いた同重体分別の技術開発の現状

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.108 - 111, 2018/12

加速器質量分析(AMS)では測定目的核種とこの安定同重体の分別(以下、同重体分別)をより小型の加速器で可能にする技術が望まれている。現在の主流はディグレーダー膜法と呼ばれる方法である。これはイオンを薄膜に通した際の阻止能の原子番号依存性により目的核種と同重体の間でエネルギーの差を作り両者を分別する方法である。われわれはディグレーダー膜法にイオンチャネリングを取入れた方法を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成29年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 松原 章浩*; 加藤 元久*; 岡部 宣章; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 虎沢 均*; et al.

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.92 - 95, 2018/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究の基盤となる年代測定等を行っている。本発表では平成29年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。平成29年度は、タンク内の定期メンテナンスに加え、不具合の生じていたペレットチェーン用インバータ及びストリッパーガス圧計の交換を実施した。装置に関する不具合としては、4月にダブルスリットの動作の不具合が生じた。調査の結果、原因は制御基板のコンデンサーの老朽化による破損にあることが判明した。また、平成30年2月にはイオン源のリークが発生した。調査の結果、原因はセシウム輸送管の溶接部の亀裂にあることが分かった。このため、アイオナイザーハウジング一式の更新を行った。

論文

Applications of ion channeling in accelerator mass spectrometry

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 石井 邦和*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 437, p.81 - 86, 2018/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

AMSにおける同重体分別技術の開発が盛んに行われている。本論文では、2つの新しい同重体分離技術を提案する。一つはチャネリングディグレーダーともう一つはコヒーレント共鳴励起(RCE)に基づく同重体分離である。両方とも、イオンが結晶チャネルを通過すると、大きな角度のイオン散乱を大幅に減少させる現象である「イオンチャネリング」に基づいている。チャネリングディグレーダーではイオンの透過性を上げることに成功した。またRCEに基づく同重体分離については結晶内での電離段階を利用した同重体分離を行っている。

論文

測定同位体比のカソード位置依存性

松原 章浩*; 三宅 正恭; 藤田 奈津子; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*; 國分 陽子

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.118 - 121, 2017/06

AMSでは通常マルチカソードイオン源を用い、数十個あるいは百数十個の固体試料カソードをカソードディスクの円周上の穴に装填し、一つのバッチとして測定する。試料カソードの測定同位体比は、理想的には、どこの穴に装填しても同じ値を示さなくてはならない。しかし例えば、同じ試料から複数の試料カソードを作り、これらを別々の穴に装填し測定すると、得られた同位体比は、統計的に許されるばらつきの範囲を超えてばらつき、装填位置に対して系統的に変化しているように見えることがある。我々は、その原因究明において、穴の加工精度によるカソード位置のずれに着目し、炭素測定でのカソード位置を調べ、この位置と対応する測定結果の相関を調べた。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成28年度

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 磯崎 信宏*; 西尾 智博*; 加藤 元久*; 虎沢 均*; et al.

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.68 - 71, 2017/06

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを用いて機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、炭素-14, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36やヨウ素-129の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成28年度の状況について報告する。

論文

JAEA-AMS-TONOタンデム加速器の現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司*; 石丸 恒存; 西澤 章光*; 三宅 正恭; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; et al.

第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.39 - 42, 2017/03

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは平成9年に導入したJAEA-AMS-TONOを用いて年代測定等を行っている。平成27年度の状況としては、大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に8月及び9月に実施し、電磁石の電源の更新及び制御システムの更新等を行った。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成27年度

藤田 奈津子; 松原 章浩; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 梅田 浩司; 西澤 章光*; 三宅 正恭*; 大脇 好夫*; 西尾 智博*; 加藤 元久*

第18回AMSシンポジウム報告集, p.85 - 90, 2016/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、放射性炭素, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成27年度の状況について報告する。

論文

加速器質量分析による日本刀の$$^{14}$$C年代と暦年代

永田 和宏*; 松原 章浩*; 國分 陽子; 中村 俊夫*

鉄と鋼, 102(12), p.736 - 741, 2016/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:88.44(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

本研究では、鋼で作られた4種類の日本刀に含まれる炭素の同位体である放射性同位体$$^{14}$$Cと安定同位体の$$^{12}$$Cと$$^{13}$$Cを加速器質量分析計により定量した。そして、$$^{14}$$Cの放射性壊変による濃度減少を利用した放射性炭素年代法により$$^{14}$$C年代を求め、さらに暦年較正により暦年代を決定した。また、この暦年代と茎に刻印された作者の活動時期とを比較し、刀の製作年代を検証した。放射性炭素年代より求めた暦年代と、作者名や作者が活動した年代に木炭の樹齢を考慮すると、最も古くかつ確率密度の高い年代が刀の制作年代に対応することが分かった。

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