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

• 研究課題/領域番号: 16K16347
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地理学
• 研究機関: 金沢大学 (2017-2018); 筑波大学 (2016)
• 研究代表者: 松中 哲也 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (60731966)
• 研究協力者: 笹 公和
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 炭素14 / ガス/固体ハイブリット型イオン源 / 加速器質量分析 / 氷河地形編年 / 宇宙線生成核種 / 石英 / 表面露出年代

研究成果の概要

石英中に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し、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目的である。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を迅速に測定する手法開発を進めた。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の迅速測定が可能である。他の宇宙線生成核種（ベリリウム10・アルミニウム26・塩素36・カルシウム41）の超高感度測定も可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ガスイオン源を用いて、少なくとも0.5-1.0ミリグラムのCO2ガス試料について、グラファイト化処理を施す必要の無い、高感度で迅速な14C測定に成功した。前処理を含めて2日間で10試料の14C測定が可能であり、迅速性の観点から意義があるだけでなく、CO2として導入できる他の分析装置（元素分析計、レーザーアブレーション、ガスクロマトグラフ）とAMSを連結する応用研究が今後期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] 廣西師範大学(中国)
• [国際共同研究] National Electrostatics Corporation(米国)
• [国際共同研究] 廣西師範大学(中国)
• [国際共同研究] National Electrostatics Corporation(米国)
• [国際共同研究] 廣西師範大学(中国)
• [国際共同研究] National Electrostatics Corporation(米国)
• [雑誌論文] Radiocarbon variations in tree rings since 1960 near the Tokai nuclear facility, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Satou, Y., Shen, H., Sueki, K.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 439 ページ: 64-69
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.12.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Radiocarbon measurement using a gas/solid hybrid ion source and an automated sample preparation system at the University of Tsukuba (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 印刷中 ページ: 204-208
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.11.042
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Isobar suppression for 36Cl accelerator mass spectrometry at the University of Tsukuba (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Ota, Y., Takano, K., Ochiai, Y., Sueki, K.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 438 ページ: 131-135
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.07.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The 6 MV multi-nuclide AMS system at the University of Tsukuba: First performance report (2018)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 巻: 437 ページ: 98-102
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2018.09.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Operational status of the Tsukuba 6 MV multi-nuclide AMS system in fiscal 2017 (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Honda, M., Ota, Y., Takano, K., Ochiai, Y., Matsumura, M., Sueki, K.
  • 雑誌名: UTTAC ANNUAL REPORT 2017 巻: - ページ: 13-14
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimization of a ΔE-E detector for 41Ca AMS using PHITS code simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosoya, S., Sasa, K., Matsunaka, T., Takahashi, T., Matsumura, M., Matsumura, H., Sundquist, M., Stadola, M., Sueki, K.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 406 ページ: 268-271
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2017.03.161
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variability of the 14C reservoir effects in Lake Tangra Yumco, Central Tibet (China), determined from recent sedimentation rates and dating of plant fossils (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang, J.B., Zhu, L.P., Wang, Y., Peng, P., Ma, Q.F., Haberzettl, T., Kasper, T., Matsunaka, T., Nakamura, T.
  • 雑誌名: Quaternary International 巻: 430 ページ: 3-11
  • DOI: 10.1016/j.quaint.2015.10.084
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Proceedings of the 18th Workshop on Environmental Radioactivity 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Operation of the Tsukuba 6 MV multi-nuclide AMS system for the year 2016 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Shen, H., Honda, M., Ota, Y., Matsuo, K., Sakaguchi, A., Sueki, K.
  • 雑誌名: UTTAC ANNUAL REPORT 2016 巻: - ページ: 16-17
• [雑誌論文] 36Cl AMS measurements with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Sueki, K.
  • 雑誌名: UTTAC ANNUAL REPORT 2016 巻: - ページ: 18-19
  • 国際共著
• [雑誌論文] 41Ca-AMSの実用化に向けた技術開発と測定評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: 第19回AMSシンポジウム報告集 巻: - ページ: 49-52
  • 国際共著
• [雑誌論文] 筑波大学タンデム加速器施設UTTACの現状(2015年度) -稼働を開始した6 MVタンデム加速器によるイオンビーム利用研究の展望- (2017)
  • 著者名/発表者名: 笹公和，石井聡，大島弘行，高橋努，田島義一，大和良広，関場大一郎，森口哲朗，左高正雄，楢本洋，工藤博，松村万寿美，山崎明義，松中哲也，喜多英治，上殿明良
  • 雑誌名: 第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集 巻: - ページ: 19-22
• [雑誌論文] ガスイオン源を用いた迅速14C測定法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松中哲也, 笹公和, 細谷青児, 高橋努, 松村万寿美, 末木啓介
  • 雑誌名: 第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集 巻: - ページ: 150-153
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 6MVタンデム型静電加速器におけるビーム輸送設定条件の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒尾奈未, 笹公和, 細谷青児, 松中哲也
  • 雑誌名: 第13回日本加速器学会年会プロシーディングス 巻: - ページ: 1111-1114
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection tests of rare particles by the 6 MV tandem accelerator mass spectrometry system (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Hosoya, S., Sueki, K., Stodola, M., Sundquist, M.
  • 雑誌名: UTTAC ANNUAL REPORT 2015 巻: - ページ: 15-16
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of the PHITS code simulation for hard-to-measure nuclides of AMS (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosoya, S., Sasa, K., Matsunaka, T., Matsumura, M., Takahashi, T., Sundquist, M., Stodola, M., Sueki, K.
  • 雑誌名: UTTAC ANNUAL REPORT 2015 巻: - ページ: 17-18
  • オープンアクセス
• [学会発表] Pre- and post-accident 14C activities in tree rings near the Fukushima nuclear facility (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Sueki, K., Matsuzaki, H.
  • 学会等名: International Symposium “Research Frontiers of Transboundary Pollution”
  • 国際学会
• [学会発表] Pre- and post-accident 14C levels in tree rings within 25 km of the Fukushima Dai-ichi Nuclear Nuclear Power Plant (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Takahashi, T., Sueki, K., Matsuzaki, H.
  • 学会等名: The 23rd International Radiocarbon Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第21回AMSシンポジウム
• [学会発表] Performance of the New Tsukuba 6 MV AMS Facility for Radiocarbon Dating (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Matsunaka, T., Takahashi, T., Hosoya, S., Sueki, K.
  • 学会等名: The 23rd International Radiocarbon Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Study on radiocarbon Dating of Chinese Ancient Tea Trees (2018)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: The 23rd International Radiocarbon Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of gas ion source and automated sample preparation system for rapid C-14 measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Hosaya, S., Shen, H., Sueki, K.
  • 学会等名: International Symposium “Environmental researches in northern Japan Sea and related regions: Renewed horizon of Japan-Russia scientific partnership”
  • 国際学会
• [学会発表] 加速器質量分析法における10Be, 36Clの高感度測定のための同重体分離手法の検討とその測定性能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 日本原子力学会2017年春の年会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県湘南市）
  • 年月日: 2017-03-27
• [学会発表] Rapid C-14 measurement system at the University of Tsukuba and application for nuclear safety (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K., Satou, Y.
  • 学会等名: The 7th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progress in Multi-nuclide AMS Techniques for the 6 MV AMS System at the University of Tsukuba (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Takahashi, T., Hosoya, S., Takano, K., Ochiai, Y., Honda, M., Ohta, Y., Sakaguchi, A., Masunaka, T., Shen, H., Sueki, K.
  • 学会等名: The 7th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Performance of the 6MV multi-nuclide AMS system at the University of Tsukuba (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Hosoya, S., Matsumura, M., Honda, M., Shen, H., Sakaguchi, A., Sueki, K., Stodola, M., Sundquist, M.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Radiocarbon measurement system using gas ion source and automatic sample preparation system at the University of Tsukuba (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsunaka, T., Sasa, K., Hosoya, S., Shen, H., Takahashi, T., Matsumura, M., Sueki, K.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Multiple radionuclides for Exposure Age Dating of Chinese Tiankeng (2017)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] TianKeng Sample Preparation for 36Cl-AMS (2017)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Isobar separation techniques of 41Ca AMS with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasa, K., Hosoya, S., Matsunaka, T., Takahashi, T., Matsumura, M., Shen, H., Oura, Y., Sueki, K.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Isobar suppression for 36Cl-AMS with the 6 MV tandem accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: Hosoya, S., Sasa, K., Takahashi, T., Matsunaka, T., Matsumura, M., Shen, H., Sueki, K.
  • 学会等名: The Fourteenth International AMS Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第20回AMSシンポジウム
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 2017年放射化学会年会・第61回放射化学討論会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第14回日本加速器学会年会
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第18回「環境放射能」研究会
• [学会発表] CO2ガスイオン源を用いた迅速14C-AMSの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松中哲也, 笹公和, 細谷青児, 高橋努, 松村万寿美, 末木啓介
  • 学会等名: 2016日本放射化学会年会・第60回放射化学討論会
  • 発表場所: 新潟大学（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] 6MVタンデム型静電加速器におけるビーム輸送設定条件の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒尾奈未, 笹公和, 細谷青児, 松中哲也
  • 学会等名: 第13回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県幕張市）
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] 筑波大学タンデム加速器施設UTTACの現状(2015年度) -稼働を開始した6 MVタンデム加速器によるイオンビーム利用研究の展望- (2016)
  • 著者名/発表者名: 笹公和，石井聡，大島弘行，高橋努，田島義一，大和良広，関場大一郎，森口哲朗，左高正雄，楢本洋，工藤博，松村万寿美，山崎明義，松中哲也，喜多英治，上殿明良
  • 学会等名: 第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-06-30
• [学会発表] ガスイオン源を用いた迅速14C測定法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松中哲也, 笹公和, 細谷青児, 高橋努, 松村万寿美, 末木啓介
  • 学会等名: 第29回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-06-30
• [備考] 筑波大学AMSグループ
  • URL: http://www.tac.tsukuba.ac.jp/~ams/
• [備考] 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/