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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

A New detector system for the measurement of high-energy prompt $$gamma$$-rays for low-energy neutron induced fission

牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; Orlandi, R.; L$'e$guillon, R.*; 小川 達彦; Soldner, T.*; Hambsch, F.-J.*; A$"i$che, M.*; Astier, A.*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 906, p.88 - 96, 2018/10

https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.07.055
 被引用回数：3 パーセンタイル：29.78(Instruments & Instrumentation)

中性子誘起核分裂における即発高エネルギー$$gamma$$線を観測するための新しい測定システムの開発を行った。測定システムは核分裂片を観測するための多芯線比例計数管と$$gamma$$線測定用のLaBr$$_{3}$$(Ce)シンチレータから構成される。開発したシステムを仏国ラウエ・ランジュバン研究所にある高中性子束炉のPF1Bコースに設置して、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂における即発$$gamma$$線を行った。測定ではエネルギー最大20MeVまでの$$gamma$$線スペクトルの観測に成功し、$$^{235}$$U中性子誘起核分裂において非常に高いエネルギーの$$gamma$$線が放出されていることを確認した。

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

Analysis of cadmium in food by multiple prompt $$gamma$$-ray spectroscopy

藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 長 明彦; 木村 敦; 後藤 淳*; 初川 雄一

Applied Radiation and Isotopes, 64(7), p.751 - 754, 2006/07

https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2006.02.087
 被引用回数：9 パーセンタイル：53.29(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子核科学研究グループでは核物理手法の応用研究として、高感度元素定量法開発研究を実施している。JRR-3Mのc-2ビームラインにおいて、多重$$gamma$$線検出法を即発$$gamma$$線分析に適用した多重即発$$gamma$$線分析の開発を行った。この手法を用いることにより食品等における主要妨害元素である水素の影響が低減されることを見いだした。食品中のカドミウムはコーデックス委員会食品添加物・汚染物質部会やFAO, WHOにおいて国際的なカドミウム基準値の検討が行われている。基準値原案として提案されているカドミウム濃度は$$0.2-1.0mg/kg$$と極微量であり対象となる食品数が多いため、迅速かつ高感度な測定法の開発が望まれている。多重即発$$gamma$$線分析によるカドミウム分析は食品中の水素の影響をほとんど受けないために高感度で行える。現在の検出器を高度化し高効率な検出器(効率10%)を用いて行うことにより、カドミウムの分析が1試料あたり10分程度で行えると見積もられた。また、GEANT4によって高効率検出器を用いた場合のシミュレーションを行った結果、実験によって見積もられた結果とほぼ同じ結果が得られた。

論文

Nuclear data for multiple prompt $$gamma$$-ray analysis

藤 暢輔; 大島 真澄; 小泉 光生; 長 明彦; 木村 敦; 後藤 淳; 海老原 充*

AIP Conference Proceedings 769, p.1666 - 1669, 2005/05

https://doi.org/10.1063/1.1945328

多くの原子核は、中性子捕獲反応において2つ以上の即発$$gamma$$線を同時に放出する。文科省公募型特会事業においては、中性子捕獲反応によって発生する即発$$gamma$$線を測定することにより中性子捕獲反応断面積測定を行うことを計画している。同時に放出される$$gamma$$線を2つ以上の$$gamma$$線検出器を用いて測定を行い、得られた事象ごとに2つのエネルギー軸を持つ2次元スペクトル上に加算する。2次元スペクトルを解析することによって、従来の1次元法に比べて高精度の断面積データ取得が可能になる。この解析においては、即発$$gamma$$線のエネルギーだけでなく、励起準位構造核データも必要とする。しかし、一般的にエネルギーのデータに比べてこれらの核データは乏しいため、その整備は重要である。JRR-3Mの冷中性子ビームラインを用いた核データ実験についての報告を行う。

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

中性子共鳴吸収を利用する新しい即発$$gamma$$線分析

松江 秀明

ぶんせき, 2002(11), P. 645, 2002/11

https://ci.nii.ac.jp/naid/10010385365

多くの中・重元素は、熱外中性子エネルギー領域に原子核固有の大きな中性子共鳴吸収をもつ。加速器によって発生するパルス中性子ビームを利用し、中性子の飛行時間(TOF)と即発$$gamma$$線測定を組み合わせることによって、この共鳴吸収を利用した元素あるいは同位体分析が可能である。近年、このような試みがベルギー・ギールの欧州連合共同研究センターのGELINA実験施設及び日本の高エネルギー加速器研究機構の中性子科学研究施設で行われ、研究論文として報告された。本発表はこれらの研究論文の概要を日本分析化学会の学会誌である「ぶんせき」のトピックス欄において紹介するものである。

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

Prompt $$gamma$$ neutron activation analysis with reactor neutrons

米澤 仲四郎

Non-Destructive Elemental Analysis, p.58 - 114, 2001/06

本稿では、即発$$gamma$$線中性子放射化分析(PGNAA)の原理及び特徴、実験装置、元素分析法及び応用について解説した。原理及び特徴の節では、分析に利用される中性子捕獲反応及び捕獲$$gamma$$線とPGNAAの特徴を解説した。実験装置の節では、装置を(1)炉内型、(2)ビーム型及び(3)ガイドビーム型に分類し、各型の代表的な装置を紹介するとともに、冷中性子源、中性子ガイド管、$$gamma$$線及び中性子の遮蔽等装置の設計に必要な情報を解説した。元素分析の節では、元素の分析感度及び検出限界特性、$$gamma$$線スペクトル干渉等元素分析の基礎事項と元素定量法を解説した。最後にPGNAAの各種分野への応用と中性子レンズ及び陽子加速器の核破砕中性子源を利用した新しい分析技術について解説した。

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

Trace determination of boron in various materials by a neutron-induced prompt-$$gamma$$-ray analysis

米澤 仲四郎; 松江 秀明

Transactions of the American Nuclear Society, 80, p.108 - 109, 1999/00

原子炉材料等で重要なこん跡ホウ素は、誘導結合プラズマ-発光分析及び質量分析(ICP-AES,ICP-MS)等の破壊分析法によっても定量が可能であるが、試料の溶解等の化学操作における飛散及び汚染の問題により、正確な定量が困難である。しかし、非破壊分析法の中性子即発$$gamma$$線分析法(PGA)はこのような問題がなく、ppmオーダーのホウ素を正確に定量することができる。このようなことからPGAによるこん跡ホウ素の定量法を検討し各種試料の分析に適用した。ドップラー拡がりを持つホウ素478keV$$gamma$$線に対する他元素の妨害とその補正法を検討し、比較法によるホウ素定量法を確立した。確立した方法により各種標準物質の分析結果、定量値の精度と正確さは$$pm$$20%以下であった。また、各種物質中の検出限界も明らかにした。本法を原子炉材料、岩石標準物質、ホウ素中性子捕捉療法による脳腫瘍治療のためのホウ素定量等に応用した。

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