2017 Fiscal Year Annual Research Report
Radiocarbon dating of ancient iron artifacts with high precision: Extension of measurements from metal iron to rusty iron samples
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17H02017
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中村 俊夫 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 招へい教員 (10135387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 努 国立歴史民俗博物館, 情報資料研究系, 教授 (50205663)
山田 哲也 公益財団法人元興寺文化財研究所, 保存科学センター, 研究員 (80261212)
南 雅代 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90324392)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射性炭素 / 放射性炭素年代測定 / 古代鉄資料 / 鉄サビ部の年代測定 / 石英管燃焼法 / 鉄中炭素の回収率 / 加速器質量分析 / 14C年代の暦年較正 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで申請者らは，操作に手間がかかるが完全に鉄試料を溶融する温度まで加熱して含有炭素を抽出できる高周波加熱炉（RF加熱炉）から構成される調製装置を所持して使用してきた．本研究では，さらに別途に，簡便な炭素抽出法の開発を目指している．これまでの方法と，結果を比較しつつ，新しい簡便法を実用上問題ない段階まで完成させる．具体的には石英管内に封入する鉄資料の重量と助燃剤の重量の相対比，また，鉄試料の加熱温度や加熱時間の設定，また一連の試料調製において発生する可能性のある外来炭素による汚染の有無や，汚染がある場合にその除去方法の検討である．これらの検討は，既に代表者が別途に進めてきた科研費萌芽研究により概略をまとめたところであり，日本刀について本方法を適用して回収した二酸化炭素について14C年代測定を行い，その結果を「日本刀の形状や光沢などに基づく製作時代推定の鑑識結果」と比較した．測定した14C年代が鑑定結果と比較的一致したことにより，国際会議にて発表した．また，本研究において，鉄からの二酸化炭素回収実験のデータを増やして再検討を行った．この追試験の結果，石英管内に封入する鉄資料の重量と助燃剤の重量比や鉄資料の形状などで新たな問題点が出てきており，更に検討を進める必要がある事がわかってきた．
また，日本刀の14C年代測定についての要望が多々寄せられており，日本刀の美術品としての価値を失わないようにして，1g程度の鉄試料を，日本刀の一部として分取する方法を，名古屋大学装置開発室との共同で開発研究を行った．特に日本刀のナカゴの部分から，これも見た目には不自然さが残らないように，年代測定試料を分取する方法を試行錯誤のうえ開発した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究でまず第一に目指している，鉄試料の簡便な炭素抽出法の開発を推進した．鉄試料中に含まれている炭素を完全に燃焼して，二酸化炭素として回収するために，石英管内に封入する鉄資料の重量と助燃剤の重量の相対比，また，鉄試料の加熱温度や加熱時間の設定，鉄試料の形状・状態について，吟味した．この結果，塊状の鉄試料の炭素回収率，鉄資料の重量と助燃剤の重量の相対比による炭素回収率の依存性などに関して新たな知見が得られており，今後の研究の方向性が明らかとなってきた．また，さまざまな鉄製文化財・考古遺物の14C年代測定についての要望が多々寄せられており，それぞれの試料の美術品としての価値を失わないようにして，1g程度の鉄試料を，それぞれから分取する方法を検討し，今回，日本刀の美術品としての価値を失わないようにして，1g程度の鉄試料を，日本刀の一部として分取する方法を，名古屋大学装置開発室との共同で開発した．このように，本研究はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，鉄試料の14C年代測定のための試料調製法において，これまで有効に適用されてきた高周波加熱炉による鉄含有炭素の抽出法に換えて，より簡便で，さらに錆びた鉄にも適用できる石英管封管燃焼による炭素抽出法について，これまでの研究成果を踏まえ，それらの方法の完成を目指すものである．
石英管を用いる簡便法により鉄試料を加熱燃焼し，製鉄時や鉄製品の加工の際に，鉄試料中に溶け込んだ炭素を抽出する．この炭素抽出の際に，試料鉄の形状や加熱温度と加熱時間により，炭素抽出割合に違いが生ずるかを調べる．昨年度から，（１）試料鉄の形状について検討する．石英管で加熱する方法は1000°C以下であるため，金属鉄をできるだけ細かくするための技術を開発する．そして鉄試料の形状と抽出される炭素量の関係を調べる．次に，（２）加熱温度と加熱時間について検討する．石英は1000°C以上になると軟化するため，1000°Cまでの加熱が限界である．そこで，加熱時間を長くして，含有炭素の酸化効率を向上させる可能性を探る．このために，炭素の回収効率と加熱時間の関係を調べる．さらに，（３）炭素抽出の際の外来炭素による汚染を調査する．炭素抽出の際の外来炭素による汚染の程度は，年代の判った鉄試料を用いて調べる．このような基礎研究を行ってきたが，まだ，さまざまな条件をすべて検討したわけではない．研究を進めてきた中で新たな問題が出てきており，更に研究を進める必要がある．このように本年度も引き続いて，上記の基礎研究を推進する．また，開発する方法の実用性を確認するうえで，現時点で可能な範囲において，さまざまな鉄製の文化財資料について本方法を適用することにより，鉄の14C年代測定を進める計画である．
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