| 研究課題/領域番号 |
18K11922
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
二宮 和彦 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90512905)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ミュオン / 非破壊元素分析 / 化学状態分析 / ミュオン特性X線 / ミュオン原子 / ミュオン原子形成過程 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、非破壊非接触で物質内部の元素の化学形態を解明する、全く新しいタイプの分析法の開発に挑戦する。具体的な手法として、近年開発が進んでいるミュオン元素分析法に、ミュオン特性X線構造の精密測定という新しい視点を取り込むことにした。ミュオン特性X線の放出確率は、化学形によりわずかに変化することが知られており、化学形によるミュオン特性X線の測定からこの目的を達成する。本研究は（１）実験セットアップの開発、（２）試料ごとのX線構造のデータベース化、（３）既知の混合比の標準試料の測定による方法論確立、（４）成分未知の含鉄試料への適用、という４つのステップで実施する。
今年度は主に（１）と（２）について成果を挙げることができた。2018年10月に、ミュオン実験施設、RCNP-MuSICにおいてミュオン照射実験を実施した。ここで実験セットアップの構築を行うとともに、いくつかの鉄の化合物についてミュオン特性X線スペクトルを得た。鉄の主要な化合物である、Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS、金属鉄について、詳細なデータを得ることができた。実験セットアップの構築では、２枚のプラスチックシンチレーションカウンターによりミュオン入射のタイミングを調べることにより、低バックグラウンドのスペクトルを取得することができた。これにより来年度の実験セットアップの改造に必要な基礎的なデータを得た。ミュオン照射における注目すべき結果として、酸化鉄の価数によりミュオンの捕獲比や、ミュオン特性X線の放出確率がどのように変化していくのかについて明らかにすることができた。これらのデータは、今後（３）や（４）のテーマを進めていく上で重要な基礎データとなる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の目的としていた、（１）実験セットアップ構築、および（２）試料ごとのX線構造のデータベース化。についてそれぞれ想定していた研究成果を得ることができた。
（１）既存の装置を用いたミュオン照射実験、具体的には２枚のプラスチックシンチレーション検出器により、ミュオンの飛来のタイミングを測定し、ゲルマニウム検出器でミュオン特性X線を測定するということを行った。遮蔽の配置についても実験中様々な条件で基礎的なデータを取得することができ、H31年度に整備の予定である実験セットアップの高度化について必要な情報を得ることができた。
（２）鉄の主要な化合物である、Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS、金属鉄について、ミュオン照射実験を行い、ミュオン特性X線の詳細なデータを得ることができた。酸化鉄の価数によりミュオンの捕獲比や、ミュオン特性X線の放出確率がどのように変化していくのかについて明らかにすることができた。これらのデータは本研究で目的とする、ミュオン特性X線の化合物ごとのデータベース化に必要な基礎データとなる。実験で得られたミュオン特性X線の放出確率を説明するために、捕獲されたミュオンの初期状態や脱励起過程についての検討を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
H31年度は、予定通り（１）実験セットアップの高度化、（２）典型的な鉄の化合物を対象として、ミュオン特性X線スペクトルの取得を行い、化学形に対応したミュオン特性X線構造、すなわち強度パターン（KX線やLX線のシリーズの放出確率）をデータベース化、（３）一定の成分比で試料を混合した、成分が既知の試料を対象にミュオン照射実験の実施、を目標に研究を進めていく。
また、鉄の化合物の本手法以外の化学形確定の方法として、メスバウアー測定を検討しており、これらによる比較検証の方法について検討を進めていく。
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