Nagoya University

タンデトロン加速器質量分析計の導入と今後の問題

中井信之

名古屋大学理学部地球科学科〒 464

名古屋市千種区不老町

名古屋大学加速器質量分析針の導入と実用.化

1.

思いおこすと

1 0 年も前の 1 977 年の乙とである。

Science 1 [，加速器による徴量放射性核種の定量と年代測定の，可能性 i 乙関する 3 編の論文が発表された。丁度，年代尺度の不正確さぞ痛感し，何とかしなければと悩んでいた時であった。そして，少量試料で比較的短時聞に数多くの年代測定が可能である加速器質量分析伎術 (Accelerator

MassSpectrornetr:AMS)が，必ずや望む年代尺度を作り出してくれるであろうし，また放射線によらず放射性核種を直接計数するこの高感度測定技術は定量法の革命ともいえると確信した。そ乙で，乙の技術を名古屋大学に導入し学際的な年代測定と犠種定量への利用 l 乙貢献させる目的で，アイソトープ総合センターに設置する計画を立てる乙とになった。

1977 年暮，名古屋大学理学部とアイソトープ総合センターの協力で加速器質量分析計の設置準備をはじめた。まず学内共同利用の立場から関連 8 部局の代表者から成る天然放射能測定装置設置準備委員会(当時はまだ"加速器質量分析"という名がなかった)と4部局の代表者から成る技術小委員会を発足させた。そしてAMS を噂入することにし，機種として世界で唯一の General

14C 測定用のlonex 社製のタンデトロン加速器質量分析計を選んだ。センター長をはじめセンターの皆さん，そして委員会のメンバーの皆さんの御理解と努力により1980 年度に予算化され，1980 ー 198 1 年度に建屋の新築，装置の鍛入と組立てが行なわれた。そして，付属設備も含めて 1982 年 3
月比 "C 年代測定用加速器質量分析計の世界第 2 号機として完成した。

新しい原理 i 乙基づく開発問もない装置だけに思わぬ障碍に出くわしながら，測定装置の調整と試料調製法の検討・調製装置の組立てを行なった。

1 983 年 9 月 iに乙は摘度は不充ではあつたが天然レベルのの年代測定まで漕ぎ着く乙とができた。その後，加速ターミナル電圧安定化のための大改造や行ない，また 1 985 年 3 月比はクリーン・ルームを設置した試料調製実験棟が新たに増築され試料調製システムもすべて完成した。乙の整備期間中も学内外の要望をかなえるべく共同研究の形で ..C の測定を続けてきた。

以上のようにして，測定室・実験室も整備され

2 ‑‑‑5mg の炭素試料を用いて 5 時間の測定で:t 1%以内の精度で測定でき，また年代測定は従来の β 線計数法よりもかなり古い 60 ， 000 年 BP まで可能になった。

2.

AMS の国際的動行と名古屋大学 AMS

AMSによる "C の測定が広く利用して頂ける状態にするまでには，国内外の多くの研究者・技術者の方々の協力があった。装置知人以前には高田健三教授(現アイソトープ総合センター長)と西沢邦秀講師は訪米の途中 General

Ionex 社や Arizona 大学 i 乙立寄り打合せをして下さった。また，測定装置の調整段階 1[. は Toronto 大学のLi therland 教授，

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Rucklidge 博士をはじめ， Rochester 大学の Elmore 博士， Arizona 大学の Zabel 博士が次々と来学し有益な助言を頂いた。筆者は 1984 年比，本学と同型の川 C 測定用加速器質量分
析計第一号機を設置した Arizona 大学を訪問し，装置の常時運転や試料調製法 i 乙関して意見交換をした。さらに，アイソトープ総合センターの中村俊夫氏は 1 987 年に Toronto大学を訪問し，約 2 週間技術面の勉強をした。
一方，名古屋大学 l 乙 AMS を導入する準備をはじめた直後の 1 978 年春 i 乙第 1国際会議が開かれ，それ以後 3 年比l回開催されてきた。そして，回 AMS

1987 年 4 月に第 4回 AMS 国際会議が 1 0 周年記念として盛大に聞かれた。
回

1978 年 4 月

於ロチェスター大学 (USA)

第 2 回

1981 年 5 月

於アルゴンヌ国立研究所( USA)

第 3 回

1984 年 4 月

於チューリッヒエ科大学(スイス)

第 41987 年 4

於ナイアガラ・オン・ザ・レイク(カナダ)

第 1回

月

本学の AMS も世界的レベルを維持し，技術的に仲間入りするためにできる限り早い機会に国際会議の場へ名乗りをあげねばならなかった。そこで，第 2 回 AMS 会議には当時在米中であった古川路明助教授にお願いして名古屋大学の AMS 設置計画を報告して頂いた。そして，次の第 3 回会讃 iに乙は筆者が.. A
ccelerator

Mass Spectrometry ぱ
0f

Nagoya University" と題して，初めて我々の生々しいデ一タ 4をb 紹介し fたこ。さらに第 4 回会議には地質学・環境科学への応用比関して 2 編の論文を報告した。

ここで，上に述べた 4 回の国際会議の話題の移り変りを眺めてみると，AMS の発展の歴史がよく理解できる。まず，第t"、回会譜で AMS にI 乙よる天然レベルの等の徹量核種測定の可能性が，第 2 回会識には主 l 乙測定精度の向上と大学・研究所などでの AMS 導入計画が，第 3 回目 l 乙は主 i 乙測定試料の調製法による精度の向上が話題となった。そして昨年 1987 年に聞かれた第 4 回会議になって，主として広い学問分野への応用例とその可能性が紹介され討議の中心となった。このように，名大の AMS も世界的な動きに追随することができた。そして， 1987 年の国際会議でいよいよ応用の場が登上してきたが，これは後 i 乙述べるように奇しくも名大加速器の正式な学内共同利用開始( 1987 年 l 月)の年と一致したのである。

3.

共同利用への歩みと現況

本学 iに乙おける年 4 月』に乙共同利用を名実共 Iに乙実現する目的で，設置準備のための 2 委員会を解散し 12月に天然放射能測定利用委員会と技術小委員会が新たに発足し，利用内規が作られた。
これらの新委員会の前者はアイソトープ総合センター，理，工，農，医，文，教養，水研の代表者で構成し，利用申込の調整と予算面の立案をすることになった。後者はアイソトープ総合センターと工学部の代表者で構成し，測定装置の技術的な改良を立案するものとした。そして，なった。そして，数は1987 年 l 月から学内共内利用が正式に開始される運びとAMS 導入後 1 987 年 1 2 月までの 14C 年代測定及ぴ現代

lし， 25υiに乙達した。

ここで，学内の地質学・地球化学・海洋学・氷河学・地理学・考古学・人類学の多掠な研究分野での利用が実現し，しかも円滑に進められるようになった。一方，学外からの利用の希望も数多く，現在では学内 i 乙共同研究者がある場合だけ要望 i 乙沿え

ー 2

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Nagoya Universityるようにしている。乙のようにせざるをえないのは，測定経費の受入体制がないためであるが;乙の受入体制の整備もアイソトープ総合センター長の御努力により実現の方向に進んでいる。

共同利用 i 乙関して，もう一つの問題がある。それは試料調整・測定すべてを依頼される場合の要員不足である。現況は独自で試料調整・測定を希望する利用者に控術的指導をするのが精一杯というのが正直なと乙ろである。そして，今年 4 月からは天然放射能測定室と試料調製実験室合わせて聴員はl名だけになる。

1 名の職員で大型の加速器を維持管理する乙とだけでも大仕事である。大学院学生を動員して何とかしのいでいる。しかし，共同利用を円滑に運営し，名大 AMS を有効に生かすためには，これらの難問を乗り越えなければならない。そして，全国共同利用体制を盤えるこ生により，充実を計るべく努力が重ねられつつある。

4.

名古屋大学 AMS の将来

本学の AMS 技術の将来への道は大きく分けて 3 つある。
上.

(2) IIC 以外の核種の測定.

(ωlυ) 現在の(3) 全国共同利用の加速器年代測定施設への広張が挙げられる。

4‑ L

IIC 測定の精度の向上

1< C 測定の精度を上げるには，測定と試料調製の両面の改良がある o:a~:加速器質量分析計の改良①江|速器タナル電圧の高圧化と安定化が必要である。

②現在の日 C イオンと 14C イオンの交互測定を改め，それぞれのイオンを Faraday

cupと Heavy ‑ion detector で同時 iに
ζ 計測してiにζ よつて，現在の測定誤差(:t l 0/0) をかなり小さくできるであろう。

③ 14C 年代測定限界(現在は 60 ， 000 年 BP )を主主張するために測定器自体のパックグランドを低くする。

①~②の改良を実行するには長期間の測定中止が問題である。したがって，共同利用を中断することなく実行するには測定法検討のための加速器が必要となるであろう。

~b :J

試料調製法の改良① AMS 測定時 l 乙使用する試料ターゲッ卜として〔非品質炭素 +Ag 粉〕ペレットを用いている。しかし，石墨ターゲッ卜を用いることにより測定時のイオンビーム強度が 3 .
.
.
. 4 倍向上することが知られている。従って，試料の石墨化を検討し，測定時間の短縮と精度の向上が期待できる。
②試料調製に使用する試薬のブランクを少さくする。乙れは 14C 年代測定限界の拡張ともつながる 04.
‑2.

他核種の測定IIC 以外にも AMS 測定技術は利用されている。
表

l1 981 年比 Rochester 大学の Goveのような核種が測定可能であるとしている。したがって，測定を計画するべきと思う。現在の我々の技術からすると教授はIIC の他に長寿命核種のlOBe と掛 CI が適当である。

この他核種の剖定は次項の全国共同利用施設への拡充とも関連することでもあり，今後委員会で討議を重ねることになるであろう。

一 3

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選乏 1測定試料

綴槌

同位体

同量体の形

Be

a・B

9U.l
I

17A
l2・Mg*

10818・"・ aOSi

8I

3.0Xl
O'“・ nCls・AIへ NSBeOCAlSiO
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5730
7.2XI0l

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O‑U
7XIO‑11
O.2XIO‑U
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O‑11(MeV)

7XI0吋事移白イオンを{乍らない4‑ 3.

全国共同利用への拡強
日本の全国的な AMS の利用 iζ 対する要望が急増し，最近同利用施設への拡強が要請されている。
プ総合セ・ンタ

その他関係部局，ら実現を計り fこし、。

5.

おわ

乙の乙とに関しては名古屋大学・

ソトー

これは，私の全くの私見であるが夢物語 i 乙終らせたくないものである。

りとになった。

いつくアイ

そして全国の利用希望者の御意見をうかがいなが名古屋大学天然放射能測定装置を利用して頂き，るこ

多くの学会からの全国共そして，ここに初めての成果集が発刊され

乙の 1 0 年間の思い出と実用化までの歩みと将来について思まま筆を走らせてしまった。

今後の皆さんの有効な利用を願うばかりである。

‑4‑
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