Development of ultrasensitive accelerator mass spectrometry for C-14 in quartz

2018 Fiscal Year Annual Research 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 / 宇宙線生成核種 / 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。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2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。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、査読付き学術雑誌(4報)に公表した。

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] Radiocarbon variations in tree rings since 1960 near the Tokai nuclear facility, Japan (2019)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Satou, Y., Shen, H., Sueki, K.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 439 Pages: 64-69
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.12.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Radiocarbon measurement using a gas/solid hybrid ion source and an automated sample preparation system at the University of Tsukuba (2019)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.11.042
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Isobar suppression for 36Cl accelerator mass spectrometry at the University of Tsukuba (2019)
  • Author(s): Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Ota, Y., Takano, K., Ochiai, Y., Sueki, K.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 438 Pages: 131-135
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.07.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The 6 MV multi-nuclide AMS system at the University of Tsukuba: First performance report (2018)
  • Author(s): Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Shen, H., Honda, M., Takano, K., Ochiai, Y., Sakaguchi, A., Sueki, K., Stodola, M., Sundquist, M.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: 437 Pages: 98-102
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.09.011
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Operational status of the Tsukuba 6 MV multi-nuclide AMS system in fiscal 2017 (2018)
  • Author(s): Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Honda, M., Ota, Y., Takano, K., Ochiai, Y., Matsumura, M., Sueki, K.
  • Journal Title: UTTAC ANNUAL REPORT 2017 Volume: - Pages: 13-14
  • Open Access
• [Presentation] Pre- and post-accident 14C activities in tree rings near the Fukushima nuclear facility (2019)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Sueki, K., Matsuzaki, H.
  • Organizer: International Symposium “Research Frontiers of Transboundary Pollution”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pre- and post-accident 14C levels in tree rings within 25 km of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Nuclear Power Plant (2018)
  • Author(s): Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Sueki, K., Matsuzaki, H.
  • Organizer: The 23rd International Radiocarbon 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おける多核種AMSの技術開発 (2018)
  • Author(s): 笹公和, 高橋努, 松村万寿美, 高野健太, 落合悠太, 太田祐貴, 細谷青児, 本多真紀, 松中哲也, 坂口綾, 末木啓介
  • Organizer: 第21回AMSシンポジウム
• [Presentation] Performance of the New Tsukuba 6 MV AMS Facility for Radiocarbon Dating (2018)
  • Author(s): Sasa, K., Matsunaka, T., Takahashi, T., Hosoya, S., Sueki, K.
  • Organizer: The 23rd International Radiocarbon Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on radiocarbon Dating of Chinese Ancient Tea Trees (2018)
  • Author(s): Shen, H., Chen, J., Sasa, K., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Takahashi, T., Sueki, K., He, M., Zhao, Q., Qin, X., Chen, X., Jiang, S.
  • Organizer: The 23rd International Radiocarbon Conference
  • Int'l Joint Research
• [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/