放射化分析法による考古学試料中の微量元素の二次元分析システム

開発した微量元素の二次元位置分析システムは、試料の形状に制限がなく、多元素定量が可能な放射化分析法の特徴を生かしたシステムであり、他の分析法では定量が困難な微量元素濃度の二次元位置検出の考古学への応用を行うものである。放射化した試料からの放射性核種の壊変にともない、β線とγ線が同時に放出されることを利用している。試料は原子炉で中性子照射され、一部の元素が放射性核種となる。この放射性核種から発生するβ線をマイクロチャネルプレート検出器で測定することにより、位置検出を行う。また同時に発生するγ線をGe半導体検出器で測定することにより、放射性核種を同定し、その放射能を求める。そして、放射性核種よりもとの元素が、放射能よりその元素の濃度の計算を行う。まず、現有設備であるマイクロチャネルプレートで検出したβ線とGe半導体検出器のγ線を同時に収集するタイミングの調製を行った。画像構築用のコンピュータであるラボ・ワークステーション(UX-4100)を購入し、現有しているγ線解析プログラムを改良して、二次元の位置情報の解析を行った。考古学的な金製品遺物を模擬するために、金が二次元的に分布した試料を作製し、立教大学原子炉で照射を行った。照射後、放射化した金試料を持ち帰り、開発したシステムで測定を行った。その結果、計数率の低い状態では、金の二次元分布を得ることができた。しかし、低計数率のため分解能が悪くなっていた。一方、照射時間を長くして、放射化量を多くした高計数率の状態での測定では、γ線がパルス・パイルアップ状態となり、この時はβ線と正確な同時計数が行えないことが判明した。そのため今後さらに、パルス・パイルアップ状態を除去できるように、ハード、ソフト両面から改良することとした。

開発した微量元素の二次元位置分析システムは、試料の形状に制限がなく、多元素定量が可能な放射化分析法の特徴を生かしたシステムであり、他の分析法では定量が困難な微量元素濃度の二次元位置検出の考古学への応用を行うものである。放射化した試料からの放射性核種の壊変にともない、β線とγ線が同時に放出されることを利用している。試料は原子炉で中性子照射され、一部の元素が放射性核種となる。この放射性核種から発生するβ線をマイクロチャネルプレート検出器で測定することにより、位置検出を行う。また同時に発生するγ線をGe半導体検出器で測定することにより、放射性核種を同定し、その放射能を求める。そして、放射性核種よりもとの元素が、放射能よりその元素の濃度の計算を行う。まず、現有設備であるマイクロチャネルプレートで検出したβ線とGe半導体検出器のγ線を同時に収集するタイミングの調製を行った。画像構築用のコンピュータであるラボ・ワークステーション(UX-4100)を購入し、現有しているγ線解析プログラムを改良して、二次元の位置情報の解析を行った。考古学的な金製品遺物を模擬するために、金が二次元的に分布した試料を作製し、立教大学原子炉で照射を行った。照射後、放射化した金試料を持ち帰り、開発したシステムで測定を行った。その結果、計数率の低い状態では、金の二次元分布を得ることができた。しかし、低計数率のため分解能が悪くなっていた。一方、照射時間を長くして、放射化量を多くした高計数率の状態での測定では、γ線がパルス・パイルアップ状態となり、この時はβ線と正確な同時計数が行えないことが判明した。そのため今後さらに、パルス・パイルアップ状態を除去できるように、ハード、ソフト両面から改良することとした。