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2019 年度 実績報告書

レーザー分光による放射性炭素測定法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 19H05581
配分区分補助金
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

坂井 三郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 主任研究員 (90359175)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワードレーザー分光 / 14C
研究実績の概要

極微量の放射性炭素(14C)濃度の計測は様々な分野で発展し、考古学、人類学、歴史学、地質学における年代決定に威力を発揮することはよく知られている。近年では、生態系の解析、海洋生物の動態やアルツハイマー病の研究にまで応用され、研究の裾野は益々広がりを見せている。しかし現代の天然物中に14Cは、安定な炭素(12C)に比べわずか1兆分の1しか含まれていない。
このppt(1兆分の1、Parts-Per-Trillion)レベルの放射性炭素14Cを検出するために、中赤外域のうち最適波長と判断される4.5マイクロメートルの量子カスケードレーザーを導入した。次に、本量子カスケードレーザーを低ノイズ(低いsignal/noise比)で発振可能な超低ノイズレーザードライバーを導入した。これらの量子カスケードレーザーと超低ノイズレーザードライバーを接続したのち、超高感度計測を可能にするためのキャビティ・リングダウン分光法に必要なパルスレーザー光を発振するための方法を検討した。その結果、物理的にパルスレーザー光を作るためのチョッパーを用いなくても、電気的な制御でパルスレーザー光を発振できることを確認し、14C計測のための土台を構築することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

量子カスケードレーザーの最適波長の選定に当初の予定よりも時間を要したため。

今後の研究の推進方策

導入した量子カスケードレーザーとファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG)を光学系ブレッドボードに適切に設置したのち、14Cの初検出を目指す。結果は迅速に学会発表・論文で公表する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] 炭酸塩の安定同位体レーザー吸収分光法の開拓2021

    • 著者名/発表者名
      坂井三郎
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 2 ページ: 52-56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid and Precise Analysis of Carbon Dioxide Clumped Isotopic Composition by Tunable Infrared Laser Differential Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhennan、Nelson David D.、Dettman David L.、McManus J. Barry、Quade Jay、Huntington Katharine W.、Schauer Andrew J.、Sakai Saburo
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 ページ: 2034~2042

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b04466

  • [学会発表] Ecological responses of coral reef under different seawater conditions inferred from mid-Holocene coral reefs at the central Ryukyu Islands, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Sowa, K., Hongo, C., Sakai, S., Yamaguchi, K.
    • 学会等名
      International sclerochronology conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscale stable isotopic analytical system (MICAL3c) reveals high-resolution temperature history of fish otoliths2019

    • 著者名/発表者名
      Nishida, K., Sakamoto, T., Aono, T., Sakai, S., Ishimura
    • 学会等名
      International sclerochronology conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Calibrating the Carbonate Clumped Isotope Thermometer from 7 to 70C by Automated Laser Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      3.Nitzan, Y., Wang, Z., Dettman, D.L., Quade, J., Huntington, K.W., Schauer, A.J., Nelson, D., McManus, J.B., Sakai, S.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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