2020 Fiscal Year Annual Research Report
最新型AMS装置の高精度化による単年14Cスパイク年代決定法の研究
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20H01369
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
門叶 冬樹 山形大学, 理学部, 教授 (80323161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮原 ひろ子 武蔵野美術大学, 造形学部, 准教授 (00532681)
尾嵜 大真 東京大学, 総合研究博物館, 特任研究員 (20399265)
白石 哲也 山形大学, 学士課程基盤教育機構, 准教授 (60825321)
三宅 芙沙 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90738569)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 加速器質量分析装置 / 年代測定 / 半導体検出器 / 14Cスパイク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、太陽活動や太陽圏環境の変動の他、天体現象にともなうと考えられる突発的な宇宙線増加現象が、14C濃度の異常上昇（14Cスパイク）として過去に度々発生していたことが明らかになりつつある。日本で発見された14Cスパイクを用いた新しい年代測定法を世界に先駆けて確立するために、樹木単年輪中の14C濃度を高精度に分析するための研究開発を開始した。本年度は、山形大学、東京大学、パレオ・ラボが有する、同タイプの最新型コンパクトAMSシステム（NEC社製 0.5MV-1.5SDH）を用いて、十分な統計精度と低い系統誤差による14C濃度分析を目標に、以下の開発研究を行った。
まず、イオン源に設けたCs収束用レンズの電極構造と印加電圧の依存性をイオン光学設計ソフトSIMION 3Dを用いて最適化した。次に、試料が装填されたカソード位置（最大40個）に対する炭素ビーム（C-/C+）の透過効率依存性を調べ、各位置でのビーム制御に対する考察を行った。そして、各カソード位置および測定回数に応じたビーム制御を行うために、14C+ビームの焦点面に設置する新しい位置有感型放射線検出器を開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試料中の14C濃度を高精度に分析するための研究開発は、順調に進展している。今年度はAMSの焦点面に設置する予定の新しい位置有感型放射線検出器の開発を行った。開発した検出器は、64チャンネルの電極を持つ半導体検出器であり、１MeVのエネルギーを持つ14Cビームを高いエネルギー分解能で検出することを目的に、薄い不感層をシリコン半導体検出器を開発した。また、最新型コンパクトAMSシステムにおいて、未知試料数点の14C濃度測定行い、施設間のクロスチェックを行った。
国産樹木単年輪中からの14Cスパイク検出の研究については、青森県下北半島から採取されたアスナロ試料の準備を行った。使用したアスナロは年輪年代が西暦1191年から1330年、1329年から1450年のサンプルであり、各サンプルから1年輪試料を剥離することを行った。
14Cスパイク年代測定方法の文化財試料への応用研究については、唐古・鍵遺跡から出土した炭化物試料について、AMS測定の準備を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コンパクトAMS用に開発した64チャンネルの電極を持つシリコン半導体検出器の基礎特性試験を行う。具体的には、241Am線源から放出されるα線を0度と45度の角度で入射させ、不感層の厚み、エネルギー分解能、それぞれの位置依存性を調べる。
国産樹木単年輪中からの14Cスパイク検出の研究については、薄膜状化した1年輪試料について化学処理を施して試料から不純物を取り除く作業を行ったのち、塩素漂白、濃アルカリ処理によってα-セルロースを抽出する予定である。また、14Cスパイク年代測定方法の文化財試料への応用研究については、引き続き唐古・鍵遺跡から出土した木材についてAMSを用いた14C濃度測定を行う。
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