クエンチングの補正

第 4 章ゲル懸濁法による炭素 14 の測定

4.5 クエンチングの補正

4 . 5 . 1 自動効率トレーサー法の原理

クエンチングの補正法としては?外部標準法(externalstanclarcl methocl)や試料チャンネル比法(samplechannel ratio method)が従来から用いられてきたが7最近ではマルチチャンネノレ波高分析器が液体シンチレーションカウンタに内蔵されるようになったため7その機能を活用した自動効率トレーサー法

[ 1 8

ヲ

1 9 ]

を用いることが多い.

本研究では、シングルチャンネル方式の波高分析機能しか持たない

L B ‑ l

を改良することによりマルチチャンネル方式の波高分析が可能となったためクエンチングの補正法として自動効率トレーサー法を採用した.

自動効率トレーサー法は，i標準試料が 100%の計数効率でj則定されるならばうrifJ一測定条件下では測定試料も同様にして計数効率100CX¥における値が得られる.. Jという考えが前慢となっている.

図4.3に放射能既知の標準試料と放射能未知の測定試料のスベクトルのモデル図を示す.

まず両スペクトルの共通の測定領域を設定するために、マルチチャンネル波日分析器の下限を九、

R

₂....

R i

とし?上限を無限大とする各測定領域における標準試料の計数効率(只) をヲ El、E2'… Ei，測定試料の計数率をn1，n.2， ••• niとする

計数効率

E

と計数率nの関係は次のような

2

次回帰式で最もよく表されることが経

m

的に見出されている.

17. α

E ? ' + 6E +

^c ⁽ ^‑^‑^•^l ^l

ここで， e b，，.¥ cは、最小二乗法を用いて決定された定数である.(4.1)式において、 E=1 ()U(，¥

ー13:

における nの値が測定試料の政射能を意味する

実際にクエンチング標準試料を用いて測定を行い自動効率トレーサー法による 3次[日￨帰曲線を表したものが図4.4である.クエンチングが大きくなるに従って山線の勾配Ii:l'f! すが、測定試料がどんなにクエンチングを1包こしていても測定試料中の放射能が̲'定であ

る以上は曲線は一点に収束し、正しい欣射能の値を示す.

標準試料として用いられる試料には?通常次のような条件が求められる.

1.半減期が長く，正確に定量されている.

:2. 90Si(l以上の計数効率で測定されている

:3. ^，13放出核種であり?電子捕獲や異性体遷移を起こさない.

以上のような点から?標準試料としては l‑lCが最も適していると考えられている.

自動効率トレーサー法は.従来のクエンチング補正法と比べ一般的に次のような利点を

F

寺っている.

1.従来の方法ではす実用上

3H

と

1 4 C

の放射能決定に限られていたが、自動効率トレーサー法では?多種類の純13放出体またはかγ放出体の放射能を得ることができる.

2

，従来の方法では、測定対象核種毎に同じ核種の標準試料を用意しなければならなかったが、自動効率トレーサー法ではl個の標準試料ですべての測定対象核磁の放射能を求めることがで、きる.

:3.試料容積が変化しでも?試料中の放射能が一定である限りは同じ値が得られヲ測定値が容積に依存しない.

4，従来のクエンチング補正法では，色クエンチングを起こしている測定試料には適用できない場合が多いが?自動効率トレーサー法で、は化学クエンチングと色クエンチングの差が認められない•

5.最小二采‑法を用いて数個の測定値より放射能を決定するため、高精度(i)欣射能が得られる

ニl4

4 . 5 . 2 ゲル懸濁試料への自動効率トレーサー法の適用

木研究で用いたゲ、ル懸濁法は、測定試料を固体粉末として測定するため，一般の液体シンチレーション測定において発生するクエンチングとは月JIの計数効率の低下要因が存布するそれは試料自身による

d

線エネノレギーの自己吸収であり，，

3

線エネルギ』ーが試料からシンチ

レータ溶媒へ伝達される以前にエネルギー損失が生じる(図 3.4).

自動効率トレーサー法ではT標準試料として使用される条件として 9U(/(J以上の測定効主: で測定されていることが必要であるが?ゲル懸濁試料は自己吸収の影響により 90%以上の測定効率を得ることは困難である.したがって標準試料には自己吸収のない従来の液体シンチレーション測定用標準試料を用いる必要がある.その結果測定効率の補正は.先に述べた通常のクエンチングについては補正されるが、自己吸収の影響に関しては考慮されな

いものになってしまう.

そこで本研究では自己吸収の補正因子として自己吸収ファクター(~づ elf-absorptioil fλctor) を導入することとした.自己吸収ファクター(SAF)は次のような式により定義される.

S A. F ( %) = .

‑ t /

x

1 00 ( ‑1. : 2)

( 4.:2)式において， Aは測定値を自動効率トレーサー法によって補正して得‑られた値(自己吸収は考慮されていなしつであり，

S

は試料の比放射能である

得られた測定値を自動効率トレーサー法により処理した後³その値を自己吸収ブアクターで補正することによって自己吸収による影響が補正され7正しい放射能の値が得られる図 4.5にその概念図を示す.

本研究では、自動効率トレーサー法と自己吸収ファクターを組み合わせた方法により、測定効率の補正を行った.

4.6 まとめ

環境中の 14(:測定用の試料調製法としては、従来ベンゼ、ン合成法が最もよくJfJ/ 1¥られてきた.この方法は?考古学試料の年代測定を目的として開発されたため Jrk( こ I~:J'h~: 山 C んるが、試料調製過程は複雑で長時間を要する.環境モニタリングでは年代i!1^IJí.'c:で安求 δ れる fr~.

の高精度を必要とせず?短時間で多数の試料を処理することが求められるしたがって従来の方法は環境モニタリングに対して必ずしも適していない.

本研究では環境モニタリング用の14C試料調製法として、ゲル懸濁法を適用した.ゲfレ市;

濁法は液体シンチレータに直接溶解しない試料を測定する方法として開発された}j訟で^I~í) る.従来の方法では 1‑1

C

を測定する際試料の化学形として炭酸バリウムゲル化剤として Cah‑O‑Silなどを用いておか測定に供することのできる試料の匙が少なく成年三試料のiWJ‑Iとにはほとんど用いられなかった.

本研究では試料の化学形として炭酸カルシウム⁷ゲル化剤として

N ‑

ラウロイル

‑ L . ‑

グ、ルグミン酸‑αη‑ジプチルアミド (G‑1)を用いた.これにより測定試料中に多量の試料を安定に保持することができた

測定系としては、 Aloka社の低ノくックグラウンド液体シンチレーションカウンタ LB‑Lをマノレチチャンネル方式の波高分析が行えるよう改良して使用した.クエンチングの補正法としては自動効率トレーサー法を適用し?その際試料の自己吸収を補正する係数として臼己吸収ブアクターを導入した.

﹁ハU

参考文献

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n.dial. 1.刈 top 口 35 (6) 、pp.4(i:j.

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[19]石河寛昭: i最新液体シンチレーション測定法J¹南山堂、 pp.lll、]_~.)9 2:

︑︑i

表 ‑L1:一般的測定条件(20mLパイアル使用)における lt‑

C

測定法の諸特性の比較

測定法試料化学形炭素含有率測定効率炭素保持量 (%) ( Y o ) ( g ) ベンゼン合成法

_C~()Hß

9 2 . 3

^'"'‑1

90 ‑ { . 5 7 メタノール合成法

_C~H:30H

3 7 . 5 35 2 . 6 3 二酸化炭素吸収法 CO

2 7 . 3

^'"'‑1

60 0 .

‑‑1

2 ゲル懸濁法

_C~aC~O:3

1 2 . 0

^'"'‑1

80 0 . 7 2

表 4.2:炭酸カルシウムと炭酸ノくリウムの諸特↑セの比較

化学式溶解度密度式量炭素含有率炭素 1

f.2:~r-合心量

( g j ¹ ⁰ ⁰

^Cⁿ¹⁾^:¹

( g j

^C¹¹¹^:

³ ) ( S i ( l ) ( g )

BaCO: 3 ⁰ ^. ⁰ ⁰ ² ² ⁴ ^. ⁴ ¹ ⁹ ⁷ ⁶ ^. ¹ ¹ ^G ^. ^J ⁹

CaCC);~

0 . 0 0 1 5 2 . 7 1 0 0 1 2 8 . 3 3

‑

! ~)

市販のベンゼン合成装置

i ^{測定} l

所要時間約 10 分

ベンゼン合成法メタノール合成法二酸化炭素ゲル懸濁法吸収法

環境試料

乾留

天

寸一

燃焼

刀牛

a点悶川¥

/ 刀

O

c 一酸

a 一 C 一

ゲル化

図 4.1:^14C試料調製法の比較

.)0

日 S 口 l

sc 工 NT 工 LLATOR I I

...___-~I

co ^工 ^N

SUM

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑

SSA GDG

ドキュメント内ゲル懸濁法を用いた環境中炭素14測定法に関する研究 (ページ 49-57)

第 4 章 ゲル懸濁法による炭素 14 の測定

4.5 クエンチングの補正

4 . 5 . 1 自動効率トレーサー法の原理

[ 1 8

1 9 ]

L B ‑ l

R

R i

E

2

m

E ? ' + 6E +

F

3H

1 4 C

2

4 . 5 . 2 ゲル懸濁試料への自動効率トレーサー法の適用

d

3

‑ t /

x

S

4.6 まとめ

C

N ‑

‑ L . ‑

参考文献

[ ‑ 1 ]

，

[ : J ]

D . G .

り

[ o ]

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R .

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C

測 定 法 試 料 化 学 形 炭 素 含 有 率 測 定 効 率 炭 素 保 持 量 (%) ( Y o ) ( g ) ベ ン ゼ ン 合 成 法

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90 ‑ { . 5 7 メタノール合成法

3 7 . 5 35 2 . 6 3 二酸化炭素吸収法 CO

2 7 . 3

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2

ゲル懸濁法

1 2 . 0

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化 学 式 溶解度 密度 式 量 炭 素 含 有 率 炭 素 1

( g j 1 0 0

( g j

3 ) ( S i ( l ) ( g )

BaCO: 3 0 . 0 0 2 2 4 . 4 1 9 7 6 . 1 1 G . J 9

0 . 0 0 1 5 2 . 7 1 0 0 1 2 8 . 3 3

i 測 定 l

所要時間 約 10 分

ベ ン ゼ ン 合 成 法 メ タ ノ ー ル 合 成 法 二酸化炭素 ゲル懸濁法 吸収法

環境試料

乾留

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燃焼

O

c 一 酸

a 一 C 一

ゲル化

日 S 口 l

sc 工 NT 工 LLATOR I I

...___-~I

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SUM

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑

SSA GDG

第 4 章ゲル懸濁法による炭素 14 の測定

匂句

測定法試料化学形炭素含有率測定効率炭素保持量 (%) ( Y o ) ( g ) ベンゼン合成法

化学式溶解度密度式量炭素含有率炭素 1

( g j ¹ ⁰ ⁰

³ ) ( S i ( l ) ( g )

BaCO: 3 ⁰ ^. ⁰ ⁰ ² ² ⁴ ^. ⁴ ¹ ⁹ ⁷ ⁶ ^. ¹ ¹ ^G ^. ^J ⁹

i ^{測定} l

所要時間約 10 分

ベンゼン合成法メタノール合成法二酸化炭素ゲル懸濁法吸収法

c 一酸

co ^工 ^N