2019 Fiscal Year Annual Research Report
X-ray fluorescence analysis harmless to cultural heritages for the next 100-1,000 years
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18H00753
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小栗 慶之 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90160829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 純 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90302984)
羽倉 尚人 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (00710419)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 陽子線励起X線放出 / 蛍光X線分析 / 文化財 / 放射線損傷 / 赤外分光分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
絵画の分析を想定し，鉱物系青色顔料を塩化コバルト，定着材（膠）をゼラチンで模擬し，コバルト（Co）を3.6%含む厚いゼラチン試料を作製した．これを東工大先導研に設置したPIXRF（陽子線励起蛍光X線分析）系で分析した．CoのK吸収端（7.7 keV）より僅かにエネルギーの高いKX線（8.0 keV）を発生する銅（Cu）を励起用X線源とした．比較のため2.5 MeV陽子による同じ試料のPIXE（荷電粒子励起X線放出）分析も行った．吸収線量は試料に入射するX線，陽子のフルエンスから求めた．PIXRFとPIXEによるX線スペクトルの測定結果を分析し，Coの検出下限と試料の吸収線量を評価した．PIXRFによる検出下限がPIXEと同じ100 ppmになる場合の線量を見積ったところ約30 Gyとなり，PIXE分析法に比べ1/10,000程度の低線量となることが分かった．これにより，多元素同時分析とは両立し難いが，貴重な文化財を非常に低い線量で分析できる見通しが得られた．
一方，PIXE，RBS（ラザフォード後方散乱分析）等のイオンビーム分析やXRF（蛍光X線分析）等のX線分析に伴う文化財試料の損傷を評価する手法を確立するため，同様に膠を模擬したゼラチン試料を用意し，これらに2.5 MeV陽子線を照射して100 kGy程度の線量を付与した後，試料表面の化学結合の変化をFT-IR（フーリエ変換赤外分光分析）で調べた．その結果，陽子線照射によりFT-IRスペクトル上の吸収ピークの強度に変化が見られ，化学結合の一部が分解されたことが示唆された．
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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
まだ従来型XRFとの比較が完了していないが，少なくともPIXEに比べてはるかに低い線量で貴重な文化財を高感度分析できる見通しが得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，電子線励起のX線管を用いた通常のXRF分析系を立ち上げ，同じ試料を用いて上記のPIXRF分析の場合と同じ検出下限を得るために必要な試料への線量を評価する．並行して，様々な線量で照射した試料の表面のFT-IR分析を行い，各化学結合の変化の検出下限を探るとともに，線量と吸収スペクトルの変化の間の定量的関係を調べる予定である．
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