地球惑星物質に含まれる軽元素の放射光微小部状態分析法の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03554028
• Research Institution: The University of Tsukuba
• Principal Investigator: 中井 泉 筑波大学, 化学系, 講師 (90155648)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮脇 律郎 名古屋工業技術試験所, セラミック応用部, 通産技官 ; 中嶋 悟 東京大学, 理学部, 助教授 (80237255) ; 土山 明 大阪大学, 教養部, 助教授 (90180017)
• Keywords: 放射光 / XAFS / 蛍光X線分析 / 状態分析 / 鉱物 / イメージング / 地球科学 / XANES

Research Abstract

1.高エネルギー物理学研究所PFビームライン-8Bにおいて、初めて軽元素の2次イメージングが可能なシステムを構築し、実用化に導いた。蛍光X線の検出には平成3年度に本研究で講入した3素子のSi(Li)半導体検出器を用いた。
2.2次元分析では、細く絞ったビームをXYステージ上のサンプルに照射した。サンプルをビームの大きさと同程度のステップ幅でXY方向に移動させ、各分析点における着目する元素の特性X線強度を測定し、分析結果はパソコンで色相によるイメージとしてグラフィック表示した。
硫黄の状態分析がルーチンでできるようになった。標準物質として、単体の流黄、硫酸銅CuSO_4・5H_2O、チオ硫酸ナトリウムNa_2S_2O_3のS K-XANESスペクトルを測定した。チオ硫酸ナトリウムのXANESスペクトルは2465.5と2474.5eVの2つのピークがあり、硫黄の2つの状態によく対応していた。他の標準物質についても構造とよく対応するスペクトルが得られた。
4.実試料として秋田県鷹巣地域に産出する硫黄を含む堆積岩(けいそう土)の2次元状態分析を行った。試料は、肉眼でクリーム色の表層部と灰色の深部からなっていた。クリーム色の部分は、硫酸イオンの硫黄とケミカルシフトは一致し、灰色部は黄鉄鉱のスペクトルと一致するところと硫酸イオンのピークと重なるところが認められた。従って、硫化物イオンが風化によって硫酸イオンに酸化されていることが、XANESスペクトルから明らかとなった。また、結果を2次元の状態別イメージとして表すことができた。
5.本法により鉱物の2次元状態分析が容易に行えるようになった。硫黄のような軽元素では、試料は高真空中に入れることが必要であるが、遷移金属では空気中で測定が可能であるので、揮発性元素を含む地球科学試料の状態分析には特に有効な方法であることを実証した。

Research Products

• [Publications] I.Nakai: "XAFS studies of vanadium in the polychaete worm Pseudopotamilla Occelata,a new vanadium accumulator" Jap.J.Appl.Phys.Suppl.559-560 (1993)
• [Publications] C.Numako: "XAFS studies of some transition elements highly accumulated in seashells" Jap.J.Appl.Phys.Suppl.556-558 (1993)
• [Publications] T.Ishii: "Discovery of a new vanadium accumulator,the polychaete worm Pseudopotamilla Occelata" Naturwissenschaften. 80. 268-270 (1993)
• [Publications] 中井 泉: "カマン・カレホユック遺跡出土鉄遺物の自然科学的研究(第2報)-放射光蛍光X線分析と顕微赤外分光による2次元非破壊状態分析" アナトリア考古学研究 中近東文化センター. 2. 15-24 (1993)
• [Publications] 武田弘編: "サイエンスハウス" 固体惑星物質科学の基礎的手法と応用, 229 (1994)