Nagoya University

名古屋大学タンデトロン 2 号機の現状と利用

中村俊夫*、丹生越子、小田寛貴、池田晃子、太田友子、渡塗隆広、西国真砂美
名古屋大学年代測定総合研究センター

加速器年代測定グ、ループ(*連絡先: e・-mail:nakamura@nendai.Nagoya-u.ac.jp; Phone:052‑789‑3082)

1.はじめに名古屋大学年代測定総合研究センターに、平成 9 年 3 月に設置された High V
oltageEngineeringEurope(HVEE) 社製 Tandetron (Mode14130-AMS) は、放射性炭素測定専用のシステムである。タンデトロン 2 号機と呼称しているこのシステムは、マルチカソードの Cs スバッタ負イオン源 (Mode 1864B) 、負イオンの進行方向を 180 曲げる間に、質量数 12 、 13 そしてはの負イオンを選別し、質量数 12 のイオン強度だけを約 100分のーまで減衰させ、さらに質量数で分かれたイオン軌道を再度結合して加速器に導入するリコンピネータ
ーシステム、 3MV ベースのタンデム加速器、 110 度および 90 度曲げ角度の質量分析電磁石 2 台、 33 度曲げ角度の静電デフレク夕、およびイソブタンガスを用いる電離箱検出器からなり、炭素 14C，を高精度で測定する

12(Nakamura et a1 , 2004) 0 1999 年 1 月に 14C/ C，13C, 12C の同位体比1213C/ C 比測定の検収を終了したが、初期故障などのトラブルが続出した。 2000 年度から学内共同を開始した。その後、 2002 年に重大な故障をおこした(丹生ほか、 2002 ， 2004) 。このタンデトロン 2 号機については、使用状況、故障状況について、名古屋大学加速器質量分析計シンポジウムで、報告を行ってきた。ここでは、 2004 年 1 月から 2004 年 12 月にかけての 1 年について報告するが、この聞は、大きな故障はなく、順調に 14C 測定を実施する事が出来た。

2. 2004 年の運転状況
2004 年は、 14C 測定システムの利用は順調に進行した。
順としては、従来通り、 45 個のターゲット

1 年間の 52 週のうち、 39 週間を運転した。測定手(14C 濃度未知の試料 32 個、 14C 濃度標準体 12 個、システムパックグラウンド(ブランク試料である 14C を含まないはずのグラファイト) 1 個)について、1 週間で 3 回繰り返し測定して、再現性のテストを行い、また統計精度をあげることで、高い精度を達成している。 Modern""'-'
5 千年前の試料で 14C 年代測定の誤差は士 20""'-' 土 35 年程度である。表 1 に年間の測定数と測定時間を示す。

表 1 年間の測定数と測定時間、之人

測定時間(時間)

測定ターゲット(個)
年間

月平均

月平均

年間

1999

330

28352

29

2000

1 , 430119

2 , 234

186

2001

2 , 077173

3 , 161263

2002

1 , 00384

1 , 545129

2003

1, 9791653 , 219268

2004

1 , 679140

2 , 837239

合計

8 , 498‑7‑
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また、次表に各月あたりの測定数と故障などの状況を示す。次の節で議論するように、タンデトロン 2 号
機には 2004 年にも不具合の発生が有ったが、避けられない予定を除くとほぼ順調に稼働した。

表2

2004 年における月当たりの測定ターゲット数

月測定ターゲット数

12390

1/13 チラー字ニット不調，

18
1

2/2-3 圧縮空気装置不調

1803/19 ターゲット操作腕故障，交換

4905180

5/19 ーターゲ、ット操作腕不具合あり

67180

継続してターゲット操作腕不具合あり

135

継続してターゲット操作腕不具合あり，不慮の全学停電

8136

8/23‑ 鉛遮蔽工事

9461011129210/7 施設検査

185

11/6 イオン源ロータリーポンプ故障により交換

184

12/17 イオン源の絶縁体真空漏れの故障状況

1/29-31 チラー交換‑‑‑
9/17 鉛遮蔽工事

下図に，これまでに測定したターゲットである 8500 個について種類の内訳を示す.約 75% が未知試料である.次に14c 濃度の標準体

14C パックグラウンド試料，

IAEA 標準体となっている.

τI

認盤口口鍵弓〆』ヨ d...
必“にJ

図 1

これまでに測定したターゲットの種類の内訳

領域面積の広いjI頂に

1

未知試料，

2:NBS-New 標準体，

4 :14C Background 試料，

3:NBS-OLD 標準体，5:IAEA 標準体‑8‑
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3. HVEE タンデトロン加速器質量分析計の故障例
表 3 に、 2004 年 01 月から 2004 年 12 月末までのタンデトロン 2 号機の不具合の状況を示す。主たる不具合は、

1 )冷却水循環システムの熱交換能力の低下による冷却水の温度上昇、源で、ターゲット交換におけるターゲットマニピュレーターの破損、

2) マルチターゲットイオン3 )真空関連の故障、で、あった。この

うち 1 )については、昨年の報告書で述べているので、ここでは、 2) および 3) について以下に詳述する。

表3

不具合の状況 (2004/01~2004/12 まで)

冷却水温の上昇，チラーユニットの能力不足

2003/12~

2004/01

チラーユニットの取り替えを決断

エアコンプレッサー停止，ガスケット不良

2004/02修理

2004/03/19

ターゲットのマニピュレータ(プランジャー)の先端が破損
取り替え修理2004/05/
19'
"'‑'
06/19
2004/07/
27

ターゲットのマニピュレータ(プランジャー)がターゲットを離さなくなった.調整不良
こまめに調整を繰り返す必要が出てきた。
測定中に，学内一部の停電に巻き込まれた.緊急対応を行い，測定再開に向けて奮闘.
ヤモリの黒焦げが，農学部の変電室で発見された.

2004/08/18

ターゲットホイール回転駆動モーターのオーバーヒートによる故障.モーターの取替

2004/
08/
23"
‑'

実験室の鉛遮蔽工事

09/172004/10/07

放射線施設の法令に基づく施設検査

2004/11/06

ロータリー真空ポンプ故障により予備と交換

2004/
12/
17

イオン源の絶縁体の真空漏れ。日本原子力研究所むつ事業所の好意により予備品を借用(l-a)

写真 1トb)

グラファイトを充填したターゲットホルダーを摘んだ、り離したりするためのターゲットマニピュレータ(1 -a) 上の 2 つは正常な組み合わせ.下は 4 枚の羽のうち 2 枚が取れてしまったもので、もはやターゲットを掴むことはできない。
(1 -b) 掴んで、いたターゲットホルダーをマニピュレータから取り外したところ‑9‑
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3. 1タ}ゲァトマエピュレ}ターの破損本 AMS システムに用いられているマルチカソードの Cs スパッタ負イオン源 (Mode1864B) では、ターゲットマガジン(Wheel) に装填された複数個のタ}ゲットが、交互に Cs スバッタ位置に導入され測定される。
測定された後は、附leel に戻されることにより、順次自動的に測定が進められる。今回破損したターゲット

マニピュレーターは、ターゲットを掴んだり離したりする大切な部分である。これが破損したため、ターゲットが摘めなくなり、ターゲット交換ができなくなり、最終的には、自動測定が出来なくなった(写真トa ，l-b) 。

このターゲットマニヒ。ュレーターは真空内にあるため、破損したマニピュレータ一部を新品に交換して元通りに組み立てるのに注意を払った。交換は、うまくいったが、マニピュレータ一部の 4 個の羽の開閉程度の調整が難しく、測定した後のターゲットを Wheel に戻せないことがある。この原因で、自動測定が止まる故障が、たまに発生する。これは、その都度調整をやり底して様子を見るしかない。

3. 2
通常、イオン源の絶縁体の真空漏れ
3 週間測定した後に実施しているイオン源のイオナザ一部の掃除について、いつものように実施した後、真空引きを行ったがイオン源の真空が良くならなかった。つぶさに調べると、イオナイザーとタ}ゲット間のプラスチック製の絶縁フランジにひびが入ってそこから真空漏れが有ることがわかった。幸いに、タンデトロン 2 号機と同機種を所有する日本原子力研究所むつ事業所に在庫があり、同事業所の好意により予備品を借用することができた。タンデトロン 2 号機はオランダ製であるため、部品に一端故障が起こると、交換部品がなかなか手に入らないため、測定を中断ぜざるを得なくなる。高価な予備品をすべて準備することはできないが、余裕のある限り準備をしておくことが稼働率を上げるためには大切なこととなっている。

3. 3

その他の故障設置しであるエアコンプレッサーは、小型であり、頻繁に真空パノレブの開閉やファラディーカップの出し入れをおこなって、圧縮空気を用いると、圧力不足になることがある。

2 月に，ガスケット不良によりコンプレッサーが作動しなくなった。ガスケットの交換修理で正常作動へ回復した。

4. 1~ 測定の応用研究
5 千年前よりも若い試料では、ほぼ定常的に:t 20"'"' :t 30 年の誤差( 1 標準偏差)で年代測定が可能である(Nakamuraetal , 2004) ため、文化財科学や考古学関連のさまざまな資料の年代測定に利用されている。その一つが、樹木年輸の年輪幅を標準曲線と絵合わせして樹木の年輪年代を決めるように、樹木年輪ごとの 14C年代を測定して、それらを INTCAL98 データセット(年輪年代と 14C 年代とを関係づけるためのもの)と比較して、樹木試料の年輪年代を高い正確度で決定する方法である。 14C ウイグ、ルマッチング法と呼ばれる。この方法により、白頭山一苫小牧 (B-Tm) 火山灰から採取した樹木を用いて、その噴出年代は AD 935 +8_ 5 と、単独の 14C 年代測定よりも正確度の高い結果が得られた。目下、この方法に精力的に取り組んで、いるところである。

個々の応用例については、紙面の都合上ここでは論じない。本報告書や、既刊の名古屋大学加速器質量分析計業績報告書 (1988-2004) に掲載されている報文を参考にして頂きたい。
謝辞
タンデトロン加速器質量分析計の保守において，全学技術センター教育・研究技術支援室装置開発技術系(旧理学部装置開発室)の皆様には大変お世話になった.記して感謝の意を表します.

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参考文献

丹生越子、ほか (2002) 名古屋大学タンデトロン 2 号機の現状。第 15 回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会、 2002 年 6 月 24-25 日、於:サンピア敦賀、(財)若狭湾エネルギー研究センター、 p. 1
7‑20.

丹生越子 (2004) 名古屋大学タンデトロン 2 号機の現状.名古屋大学加速器質量分析計業績報告書， XV , 7‑
12.

Toshio Nakamura , EtsukoNiu , HirotakaOda , AkikoIkeda , MasayoMinami , TomokoOhtaandTakefumiOda(2004) Highprecision 14C measurement with theHVEE TandetronAMS systematNagoyaUniversity.

Nucl.Instru. andMeth.inPhys.Res. B223-224 , 124‑129.
名古屋大学加速器質量分析計業績報告書 (1988"-'2004)(I"‑' XV) 、名古屋大学年代測定総合センター.

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噌噌 Eム

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Statu
sandApplicationsof
Tandetron11atNagoyaUniversityToshioNAKA恥侃JRA* ， Etsuk'O NIU , Hir'OtakaODA, AkikolKEDA, TakahiroWATANABE,TomokoOHTAandMasamiNISHIDACenterforChronologi
ca1Research, NagoyaUniversityChikusa, Nagoya464・8602 Japan(c'Orresp'Ondin
gauth'Or: かmail:nakamura⑫lendai.nagoya・u.ac.jp，Ph'One:052-789・3082)

Abs佐act

In 198 1/82, a Tande柱。n AMS systemmanufactured by theGeneralI'
OnexC'Orporation (GIC), USA, wぉ installed atNag'OyaUniversity, and in autumn 1983, 14Cystemhasbeenu
sedtomeasures釦lpleslneasurement
sbegan.Sincethen 也e GIC14C瞳AMS sforvariousresearchapplications.
Asec'Ond14C‑AMSs
ystem(Model413仏AMS)， builtbyHighV'Ol飽ge EngineeringEur'Ope (HVEE) , B.V. , TheNetherlands, wasdeliv
eredt'ONag'OyaUniv
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