石英中炭素14の超高感度測定法の開発と氷河地形編年への応用

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K16347
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 松中 哲也 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (60731966)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 氷河地形編年 / 炭素14

Outline of Annual Research Achievements

石英中に極微量存在する宇宙線生成核種炭素14を検出するための高感度で迅速な加速器質量分析法を確立すること、及びモレーン岩石に炭素14表面照射年代法を適応させて氷河地形編年を行うことが本研究の目的である。試料は、長野県中央アルプスにある氷河地形にて試験的に表面照射年代測定用のモレーン岩石を採取した。平成28-29年度は、筑波大学の6MVタンデム加速器とガスイオン源を用いて、二酸化炭素から炭素14を高感度で迅速に測定する手法の開発を進めた。ガスイオン源のパラメータ最適化を入念に実施することによって最大11 マイクロアンペアの炭素12イオンを引き出す事に成功した。ガスイオン源のバックグラウンド（C-14/C-12比）は、5.0 x 10^-15（0.49 pMC）であり、従来のグラファイト試料を対象とする固体イオン源と比べて10倍程度高かった。また、測定誤差は0.6%であり、固体イオン源の測定誤差（0.2-0.3%）より2-3倍高かった。自動前処理システムを併用した場合、10試料程度の二酸化炭素について、 前処理（燃焼・二酸化炭素精製・封管）から炭素14測定まで3日間で終了できることが分かった。ガスイオン源は固体イオン源と比べてバックグラウンドと測定誤差がやや高いが、少なくとも0.5-1.0ミリグラムの二酸化炭素について炭素14の迅速測定が可能になった。10マイクログラム程度までの極微量二酸化炭素試料について試験測定を進めている。併せて、他の表面照射年代法で用いられる宇宙線生成核種（ベリリウム10・アルミニウム26・塩素36・カルシウム41）の測定開発も実施し、超高感度測定が可能となった。これまでの研究成果を国際会議や国内学会などで発表し、報告書や学術雑誌にまとめた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

筑波大学の6MVタンデム加速器を用いて、表面照射年代法に必要な炭素14、ベリリウム10、アルミニウム26、塩素36、及びカルシウム41の超高感度測定が可能となり、これまで研究成果を国際会議（9件：招待2件、一般7件）や国内学会（一般10件）などで発表すると共に、報告書（8件）や査読付き学術雑誌（3件）にまとめた。また、関連した研究成果を学術雑誌へ5件投稿した。前処理に必要な石英中炭素14抽出手法の開発にやや遅れが認められるが、他機関の石英中炭素14抽出装置も使用しながら前処理を進めている。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度は、主に試料前処理に必要な石英中炭素14抽出装置の開発とガスイオン源の改良を進め、モレーン岩石中の炭素14測定を実施する。新たな研究成果を国際学会で発表し、学術雑誌へ投稿する。

Causes of Carryover

平成29年度は、石英中炭素14抽出装置の開発にやや遅れが認められた為、次年度使用額が生じた。石英中炭素14抽出装置の開発や測定に関連する物品費に使用する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 廣西師範大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 廣西師範大学
• [Int'l Joint Research] National Electrostatics Corporation(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: National Electrostatics Corporation
• [Journal Article] Optimization of a ΔE-E detector for 41Ca AMS using PHITS code simulation (2017)
  • Author(s): Hosoya, S., Sasa, K., Matsunaka, T., Takahashi, T., Matsumura, M., Matsumura, H., Sundquist, M., Stadola, M., Sueki, K.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms Volume: 406 Pages: 268～271
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.03.161
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Variability of the 14C reservoir effects in Lake Tangra Yumco, Central Tibet (China), determined from recent sedimentation rates and dating of plant fossils (2017)
  • Author(s): Wang, J.B., Zhu, L.P., Wang, Y., Peng, P., Ma, Q.F., Haberzettl, T., Kasper, T., Matsunaka, T., Nakamura, T.
  • Journal Title: Quaternary International Volume: 430 Pages: 3-11
  • DOI: 10.1016/j.quaint.2015.10.084
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 長寿命放射性核種36Clの加速器質量分析法による超高感度測定 (2017)
  • Author(s): 細谷青児, 笹公和, 高橋努, 松中哲也, 松村万寿美, Shen, H., 末木啓介
  • Journal Title: Proceedings of the 18th Workshop on Environmental Radioactivity Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Operation of the Tsukuba 6 MV multi-nuclide AMS system for the year 2016 (2017)
  • Author(s): Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Shen, H., Honda, M., Ota, Y., Matsuo, K., Sakaguchi, A., Sueki, K.
  • Journal Title: UTTAC ANNUAL REPORT 2016 Volume: - Pages: 16-17
• [Journal Article] 36Cl AMS measurements with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • Author(s): Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Sueki, K.
  • Journal Title: UTTAC ANNUAL REPORT 2016 Volume: - Pages: 18-19
  • Int'l Joint Research
• [Journal Article] 41Ca-AMSの実用化に向けた技術開発と測定評価 (2017)
  • Author(s): 細谷青児, 笹公和, 高橋努, 松中哲也, 松村万寿美, Hongtao Shen, 末木啓介
  • Journal Title: 第19回AMSシンポジウム報告集 Volume: - Pages: 49-52
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of gas ion source and automated sample preparation system for rapid C-14 measurement (2018)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Hosaya, S., Shen, H., Sueki, K.
  • Organizer: International Symposium “Environmental researches in northern Japan Sea and related regions: Renewed horizon of Japan-Russia scientific partnership”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rapid C-14 measurement system at the University of Tsukuba and application for nuclear safety (2017)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K., Satou, Y.
  • Organizer: The 7th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Progress in Multi-nuclide AMS Techniques for the 6 MV AMS System at the University of Tsukuba (2017)
  • Author(s): Sasa, K., Takahashi, T., Hosoya, S., Takano, K., Ochiai, Y., Honda, M., Ohta, Y., Sakaguchi, A., Masunaka, T., Shen, H., Sueki, K.
  • Organizer: The 7th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Performance of the 6MV multi-nuclide AMS system at the University of Tsukuba (2017)
  • Author(s): Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Honda, M., Shen, H., Sakaguchi, A., Sueki, K., Stodola, M., Sundquist, M.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Radiocarbon measurement system using gas ion source and automatic sample preparation system at the University of Tsukuba (2017)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on Multiple radionuclides for Exposure Age Dating of Chinese Tiankeng (2017)
  • Author(s): Shen, H., Sasa, K., He, M., Huang, B. Matsumura, M., Hosoya, S., Matsunaka, T., Takahashi, T., Honda, M., Sueki, K., Zhao, Q., Meng, Q., Dong, K., Wang, X., Pang, Y., Yang, X., Ruan, X., Jiang, S.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TianKeng Sample Preparation for 36Cl-AMS (2017)
  • Author(s): Meng, Q., Shen, H., He, M. Sasa, K. Prof. Baojian, H., Matsumura, M., Matsunaka, T., Zhao, Q. Dong, K., Wang, X., Pang, Y., Yang, X., Xiangdong, R., Jiang, S.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Isobar separation techniques of 41Ca AMS with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • Author(s): Sasa, K., Hosoya, S., Matsunaka, T., Takahashi, T., Matsumura, M., Shen, H., Oura, Y., Sueki, K.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Isobar suppression for 36Cl-AMS with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • Author(s): Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Sueki, K.
  • Organizer: The Fourteenth International AMS Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 筑波大学6 MVタンデム加速器質量分析装置による多核種AMSと応用研究の現状 (2017)
  • Author(s): 笹公和, 高橋努, 松中哲也, 細谷青児, 太田祐貴, 高野健太, 落合悠太, 本多真紀, 末木啓介
  • Organizer: 第20回AMSシンポジウム
• [Presentation] 6 MVタンデム加速器質量分析装置を用いた長半減期放射性核種の超高感度検出 (2017)
  • Author(s): 笹公和, 高橋努, 細谷青児, 高野健太, 落合悠太, 本多真紀, 太田祐貴, 松尾一樹, 松中哲也, 坂口綾, 末木啓介
  • Organizer: 2017年放射化学会年会・第61回放射化学討論会
• [Presentation] 極微量放射性核種を超高感度で検出可能な6 MVタンデム加速器質量分析装置の開発 (2017)
  • Author(s): 笹公和, 高橋努, 細谷青児, 高野健太, 落合悠太, 松中哲也, 末木啓介
  • Organizer: 第14回日本加速器学会年会
• [Presentation] 長寿命放射性核種36Clの加速器質量分析法による超高感度測定 (2017)
  • Author(s): 細谷青児, 笹公和, 松中哲也, 高橋努, 松村万寿美, Hongtao Shen, 末木啓介
  • Organizer: 第18回「環境放射能」研究会
• [Remarks] 筑波大学AMSグループ
  • URL: http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/
• [Remarks] 金沢大学環日本海域環境研究センター
  • URL: http://www.ki-net.kanazawa-u.ac.jp/