カソードルミネッセンスによる長石の放射線損傷の定量的評価

阴极发光定量评价长石辐射损伤

基本信息

批准号：
10J09247
负责人：
鹿山雅裕
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Okayama University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

熱ルミネッセンスや電子スピン共鳴法は年代測定の手法として石英やジルコンをターゲットに利用されているものの、カソードルミネッセンス(CL)法については発光メカニズムが未だ不明な点が多く実現に至っていない。近年では長石について申請者により発光特性が解明され、前年度の研究により線量計測へ応用できる可能性が示唆された。本年度は放射線が各種長石のCLに及ぼす影響を明らかにし、それを基にCLによる年代測定の確立を試みた。各種長石に対してα線を模擬したHeイオンを照射し、CL測定した結果660nmにピークが検出された。波形分離解析したところ1.86eVの発光成分が得られ、その強度は線量と正の相関を示す。アルバイトに関しては産地・産状を異にする幾つかの試料に対してCLスペクトル測定を試みており、各試料とも得られた線量応答曲線に差はないことから、試料応答性がほとんどないと示唆される。一方、Na含有量が90%以下になると応答曲線は変化し、増加率がNaの含有量に応じて減少する。従って、CLを用いた線量計測には火山岩に多く存在するNa端成分のアルバイトを適用するのが望ましい。天然に産するアルバイトにも同様の発光成分が検出されていることから、得られた線量応答曲線を基に発光強度から線量計測が可能となる。また、隣接する希元素鉱物の年間線量率を放射化分析により求めることで年代測定も可能となる。CLは高分解能・非破壊分析を実現することができるため、今までにない新たな地球科学への応用が期待される。例えば希元素鉱物が接してからの年代を決定できるので、広い範囲の堆積年代を求めることが可能である。また、放射性物質に接してからの線量をモニターできるため、原発事故等で漏えいした放射性元素の評価ならびに拡散分布を解析することが可能であるなどその応用範囲は広い。

尽管热释光和电子自旋共振方法被用来定位石英和锆石作为定年方法，但阴极发光（CL）方法的发光机制的许多方面仍然不清楚并且尚未实现。近年来，申请人阐明了长石的发光特性，前一年的研究表明其可以应用于剂量测定。今年，我们阐明了辐射对各种长石化学发光的影响，并在此基础上尝试利用化学发光进行测年。对各种长石照射模拟α射线的He离子，进行CL测定，结果在660nm处检测到峰值。波形分离分析得到1.86eV的发射分量，其强度与剂量呈正相关。关于兼职工作，我们尝试测量不同来源和条件的几个样品的化学发光光谱，每个样品获得的剂量响应曲线没有差异，表明几乎没有样品响应。另一方面，当Na含量变为90％以下时，响应曲线发生变化并且增加率根据Na含量而减小。因此，需要使用钠长石（一种火山岩中丰富的钠端成分）来使用 CL 进行剂量测量。在天然存在的颗粒物中也检测到了类似的发光成分，使得可以根据获得的剂量响应曲线从发光强度测量剂量。通过活化分析确定邻近稀有元素矿物的年剂量率，也可以确定年龄。由于CL可以实现高分辨率、无损分析，因此有望在地球科学中找到前所未有的新应用。例如，由于可以确定自与稀有元素矿物接触以来的年龄，因此可以确定大范围的沉积年龄。此外，由于可以监测与放射性物质接触后所受到的剂量，因此具有广泛的应用，包括对核电站事故中泄漏的放射性元素的评估及其扩散分布的分析。