公募研究
Uなどの微量元素の環境中での化学種や局所分布の解析には、X線吸収微細構造（XAFS）法、蛍光X線分光（XRF）法（特に高感度なXAFS測定では、蛍光XAFS法が重要）などが有効であるが、その適用には以下の問題点があった。本研究では、これらのUの環境化学・地球化学研究を推進すべく、超電導転移端センサー(TES)をX線検出器に利用したマイクロビームX線蛍光分析-XANES(micro-XRF-XANES)法の開発を行い、その応用として、特に風化黒雲母によるUの還元反応による固定や人形峠旧ウラン鉱床から採取した黒雲母中のUの分布状態の把握と還元固定化メカニズムの解明を行った。人工風化黒雲母にUを吸着させてXANESスペクトルを取得し、線形結合フィッティングにより解析したところ、約30 %がU(IV)として観測されたため、還元がほぼ無視できる未風化の黒雲母に比べて風化処理した黒雲母でUがより還元されることが明らかになった。pH6とpH4ではpH4の方が還元種が多いことは、風化により膨潤した雲母層間でU(VI)の還元反応が顕著に進行することを示唆している。さらに薄片化した人工風化黒雲母のmicro-XRF-XANESによる分析でU(IV)の割合は43 %～89 %となったことも、この推論を指示する。また、人形峠コア試料より採取した黒雲母をTES-micro-XRF-XANESにより分析した結果から、約30 %のU(IV)の存在が確認され、風化した黒雲母がUを還元して保持していることを明らかにした。これらの分析から、U(VI)の還元は、風化の進行に伴い膨潤した風化雲母層間で生じると考えられ、このことは2:1型粘土鉱物によるU(VI)の還元でも層間での還元が主とする研究とも整合的である。
2: おおむね順調に進展している
マイクロビームを用いた蛍光X線(XRF)-XAFS法に対して、TESを用いることで、他元素の妨害を防ぎつつ、目的の元素の正しいマッピングを得ることが可能になった。このようなTES-μ-XRF-XAFS法は、微量元素の化学種の分布状態を調べる上で優れた方法であり、今後の発展が期待される。また同様の方法をリュウグウ試料にも適用し、ヒ素などの化学種分析を行った。これらもリュウグウに関する貴重な情報を提供するものとして重要である。
今後は、通常は波長分散型の検出器で行う高エネルギー分解能蛍光検出（HERFD）-XANES法に世界で初めてTESを応用する研究を進める。HERFD-XANESは、従来のXANESスペクトルに比べて、より高感度で多くの電子状態情報が得られる分光法として注目されている。そのため、TES-HERFD-XANESが可能になれば、さらに多くのTESを用いた蛍光XAFS研究が発展すると期待される。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 3件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (2件)
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