| 研究課題/領域番号 |
15550057
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| 研究機関 | 大同工業大学 |
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研究代表者 |
酒井 陽一 大同工業大学, 教養部, 教授 (00126070)
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| 研究分担者 |
久保 謙哉 国際基督教大学, 教養学部, 準教授 (60214988)
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| キーワード | インビームメスバウアー分光法 / キャラクタリゼーション / 高励起状態化学種 / in situ観察 / 二硫化鉄 / ^<56>Fe(n,γ)^<57>Fe反応 / 平行平板型電子雪崩検出器 / 非平衡状態 |
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| 研究概要 |
インビームメスバウアー分光法は、粒子ビームを試料に照射して核反応で生成した核種が放出するγ線を分光してその核種を含む化学種のキャラクタリゼーションを行う方法である。特に中性子インビームメスバウアー分光法では、固体中で特定の同位体が選択的に数eV〜数keVという高励起状態である一方、周囲の原子は室温(25meV)やそれ以下であるような極端な非平衡条件下での化学反応をin situで観察できるという特徴がある。本研究においては中性子インビームメスバウアー分光法を、本邦で初めて開発した。この手法の応用として、半導体である二硫化鉄(FeS_2)を試料としてインビームメスバウアースペクトル測定を行った。
実験は日本原子力研究所東海研究所のJRR-3Mの即発γ線分析装置を利用した。熱中性子捕獲反応^<56>Fe(n,γ)^<57>Feによって生成した^<57>Feの14.4keVの第一励起準位を線源とした。検出器は^<57>Fe用の平行平板型電子雪崩検出器を用い、市販のFeS_2粉末を加圧成型して約0.1gcm^<-2>厚とした試料を中性子ビームと検出器双方に対して45度の角度で対するように配置し、室温で測定を行った。二硫化鉄はFe^<2+>とS_2^<2->が岩塩型の結晶構造で、鉄は2価低スピンであり、吸収スペクトルはIS=0.303±0.001mms^<-1>、QS=0.618±0.001mms^<-1>のダブレットであった。今回得られたスペクトルは二組のダブレットで解析され、スペクトル強度として約33%を占めるISの大きな成分は親化合物FeS_2と考えられるが、2/3を占めるもう一つの成分は、原子核反応後の原子の反跳によって生成した新たな成分であることがわかった。このように、極端な非平衡状態での、新たな反応生成化学種の追跡が、本研究出で開発されたインビームメスバウアー分光法で追跡できることが明らかとなった。これらの結果を学会発表し、その後論文としてまとめた。
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