特別講演

特別講演1吉 沢 康 和

特別講演

2P. GiLtIich

加速器質量分析と最近のカ。ンマ線スペクトロスコピー(広島大・理)0吉沢康和

はじめにミュンヘン工業大学のタンデム・パンデグラフを用いた拘 Clの質量分析についてお話しする。これは、広島原爆の中性子スペクトルを求めるために行っている実験である。次に、最近のヵーン
マ線スぺクトロスコピーの紹介として NOR
DBallと呼ばれている装置を中心にお話しする。これはヨーロッパの 7か国とわが国との国際共同研究のために建設したカーンマ線測定装置である。

[1]s6Clの加速器質量分析
し原爆~i\)料

広島の原爆中性子の強度を決めるため、残留放射能の測定が数多く行われている。現在カe ンマ線oco.1
52Eu.154Euなどにかの測定可能なものは eぎられている。われわれは、今まで測定されてい、ない半減期の長 LS6Clの加速器質量分析による実験をミュンヘン工業大学において試みた。

07mで被爆した墓石を入手した。この爆心から 18mで比較的大きいもので、爆心l
こ
墓石は高さ1.5も近く、中性子線量を測定する上で、最良のものと考えられる。この墓の位置を図 lに示す。

L一
一
一一J
100m

2. 化学分離
加速器質量分析のためClの化学分離を行った幻。
また、 152Euなどのカ+ンマ線視1J5Eの場合も化学分離

図1.爆心間近の地図を行ったの。

.55cm<Tx2cm又は 5.
2cmゆx2cmの円筒型石片を多数
この墓石は花崩岩で、先ず試料として 3切り取り、これを粉末化した。各々 5gの粉末試料から塩素を塩化銀として沈澱回収した。 5gの試料00μgと微量であった。加速器質量分析には1昭から取り出した塩化銀は 3u上の塩化物が必要であるので、海水塩による同位体希釈を行った。比色分析法により塩素量を測定した。

3. 加速器質量分析法

P型タンデム・パンデグラフは電圧9.
8MVで、その後に線型加速器が連結
ミュンヘン工業大学のMされており、 S6Clを}53MeVまで加速することができる。タンデムのみで 8荷 88MeVに加速され、再び電子がはぎ取られて 14価となり、線型加速器で加速される。その後もう一度電子をはぎ取られ、よしぎわやすかず‑2‑Clは全軌道電子を失って 17価となる。これが電磁石と検出器により分析されるのでカ'イドビームとして使用した拘Sとは完全に分離された。この装置の見取図を図 2に示す。各々の塩化銀試料は 4‑6回繰り返して測定され、 ~6Cl/Cl は 10%以内の誤差で測定された。

Analysing magnc>tL

Ionization chamber

Switching magncot↓ー↓>tAnalysing magnc

2nd" poslstripp.rAnalysing magnot.
It'M? TandemVan de Graaff‑，ー Tcorminalstrippe‑r

図2. ミュンヘン工業大学のタンデム

10m・パンデグラフ平面図'‑‑一一‑‑'・35 magnc>t‑lonsource4. 結果
測定結果を図 3に示す由。

縦軸はS6Cl/Clの比を取り、横軸は墓石の現宗からの距離を取0cm付近は墓石の横から入射する中性った。 5子が無視できないので平坦な形となっている。
参考のために 152Eu/Euの値をも示した。 S
6Clと

152Euの聞に明らかな違いが認められる。これは中性子吸収断面積のエネルギー依存性の差によるものと考えられる。
これらの実験から中性子スペクトルの評価が可能である。信頼性を高めるためには、他の放射性核種の同様の実験が必要であろう。われわ
4Eれは、 eoCo. 15uのカ ンマ線測定を行っている。
e1Caの加速器質量分析が可能となったの最近、 4で、この測定も計画している。

AcceleratorMasS開ctroscopyandRe田ntGamma‑
RayS
pectroscopyaαlltyofS
cience，HiroshimaUniversityDe
開rtmentofP
hysics，FYasukazuYOSHIZAWA‑3‑日日最近のヵーンマ線スぺクトロスコピー1.概要
カ'ンマ線測定の精度は次第に向上し、 Ge検出器によってエネルギーは数eV(500keV付近)まで、強度は 1%以下まで可能になってきた。かつては、 α線、 β線とくらべて一番悪かった T線の精度が最もよくなり応用分野も開けてきた。しかし、これらについての詳しいことは別の機会にゆずることにし、今回は最近進歩の著しいインビーム・カ事ンマ線スぺクトロスコピーについてお話しする。
最近、重イオン核反応におけるカ.ンマ線測定が、新しい核分光学として発展してきた。現在、その最先端を行く NO
R
DBallプロジェクト 4Jを中心 lこ述べ、今後の発展についても言及したい。

NOR
DBallは、核反応における多くのカスケード・カ。ンマ線を同時に測定することを目的としたマルチ・カ。ンマ線測定装置である。デンマーク、スエーデン、フィンランド、ノールェ、日本、西ドイツ、オランタ二イタリーの 8か国か国際共同研究としてデンマークのN
ielsBohr研究所に設置した。
わが国からは主として筑波大学、広島大学、九州大学のクツレーフ固が参加している。

NielsBohr研究所は、タンデム加速器実験所 (Riso) にある F
N型タンデムの後に 2台の線型加速器を建設した。その実験装置としてNOR
DBallがあり、ほぼ 100%のマシンタイムがこの研究に使われている。

2. 装置

NOR
DBallの主要部分は、 20台のアンチ・コンプトン・スぺクトロメータで、この検出器がフッe検出器からのト・ボール型のフレームに固定されている。その中央に散乱槽とターゲットがある。 G
信号は増幅器、 AOCを通してコンビュータに入力される。ホスト・コンビュータは VAXで、検出器からの信号処理にモトローラの VME型コンビュータが使われている。この装置の見取図を図 4に示す。
わが国は 5台のアンチ・コンプトン・スペクトロメータを分担した。それらの特性を発送前に詳しくしらべたので、その一部を紹介する予定である。Ge検出器は特別注文した相対検出効率30% (直径55mm，長創価皿) ，分解能 2.
1keV(1.
33MeV)のものである。Ge検出器のまわりをアンチ・コンブトン用の 6個のBGOシンチレー0個のGe検出器の同時タが取り囲んでいる 5JO 2計数を測定することができる。ターケV トとGennerballと呼ばれる球状のB
aF
検出器の聞に I2シンチレータが挿入される。これは全部で日個aF2から成り、全検出効率は約90%でカ'ンマのB線の多重度が決められる。

NORDBallは、ヵ・ンマ線検出器としては種々の可能性を持った装置で、今後バラエティある実験が行われるだろう。その例として日木のグループは、 Innerballの内側に位置識別検出器‑4‑

図4.NOR
DBallの見取図

5 個とアニュラー型検u'，~rr を入れて散乱重イオンを検出し、重イオンとカe ンマ線の同時計教を記録する。この装置を使ってクー口ン励起の実験を行った。そのスペクトルの例を図 5に示す。一方、九大こSi‑Ballを開発し、を中心linイオン反応にともなう陽子(文は α粒子)とカ。ンマ線の同時計数を行う実験が進行している。その他、新たに大型Ge検出器 (60~70% n型)を 10台購入する計画、中性子検出器、小型 β線スペクトロメータなどを組み合わせる計画も進んでいる。
32S(1l0MeV)+lS4Sm

ω多(kcV)B哩 aGY

図5.NOR
DBallによるクーロン励起のガンマ線スペクトル3. 今後の発展
米国では、 1984年Berkeleyで最初に 21個のGe検出器を設置し、この種の実験を開始した。その後、aヨーロッパでこの種の研究が進んだので、それに対抗するためであろうか、米国の 4研究所合同でG
mmaSphereと称する Ge
約100個の装置を建設する計画が進行している。明年発足して、 1992年に完成をめざしている。
ヨーロッパでは、新たに、英国、フランス、西ドイツ、イタリ一、デンマークなと、が中心になってEuroB
allの計画を進めている。これはGeを重ねた大きな検出器をいくつもあつめたもので、非常に大がかりである。
インビーム・カ ンマ線の装置は、次第に高級化し、一つの研究所あるいは、一つの国では作り難いeものとなってきている。この種の装置は高分解能で、非常に検出効率が高く、同時計数、角相関などにとって思想的なカ ンマ線検出器である。従って、今後はインビーム・スぺクトロスコピーのみでなe

く、他の分野における利用も考えられるのではなかろうか。
参考文献1) K.Katoetal.
. Anal.Sci. 3(1987)489.
K.Katoetal.
. Anal.Sci. 3(1987)493.
3) K.Katoetal.
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5) M.Moszynskieta
1.
. Nucl.Instr.Meth.A280(1989)73.
2)FD

SP工N TRANSIT工ON 工N IRON COMPLEXES 工NDUCED BY HEAT， PRESSURE，
L工GHT，AND NUCLEAR DECAY
P. Gutlich
工nstitut fur Anorganische Chemie und Analytische Chemie，Johannes Gutenberg‑Universitat，D‑6500 Mainz/FRG

Spin transition (spincrossover) is known to occur primarily infirst‑row transition metal compounds， when the ligand fieldstrength a may become equal to or on the order of the mean spin
pairing energy P. The ligand field strength can be "fine‑tuned"by chemical means (intraligand substi七ution， replacement ofligands，anions，and crystal solvent molecules) such that theenergy difference between the two spin states involved becomescomparable with 七herma工 energykBT. As a consequence，both spinstates are populated thermally. The spin state equilibrium is
influenced strong工y by 七emperaとure and applied pressure.
Many compounds， particular
工y of iron(工工)， are known to exhibit
temperature dependent spin transition /1/. Examples containing
nitrogen donor ligands with a FeN6 core and results frominvestigations of the spin transition behaviour using numerous
physical techniques such as Mるssbauer spectroscopy，magneticsusceptibility， X‑ray diffraction， heat capacity， and optical
spectroscopy will be discussed. 工t will be shown that the spintransition in solids takes place in a cooperative mechanism.
工rradiation of iron(工工) spincrossover compounds can also leadto a quantitative spin state conversion，from low spin (LS) tohigh spin (HS) using green light and from HS to LS using redlight. The light・.induced metastable HS state has practicallyinfinite lifetimes at T 三 50 K. This phenomenon，which we havecalled "Light‑Induced Excited Spin State Trapping (L工ESST) /2‑
7/ behaves like an optical switch， which can eventually be
exploited in optical storage materials.

‑ 6一

工t has been found by 57
Fe Mるssbauer Emission spectroscopy on
57Co‑doped Schiff‑Base complexes that the metastable HS stateof iron(工工) ions are also formed after electron capture
processes 57CO(EC)57Fe in crystals /8/， the relative HS
population being a function of the ligand field strength andthe nature of the host lattice. The lifetimes of these七ransient HS states ranging from ca. 5 500 ns in strong‑field
四complexes could be measured by time‑differential Mossbauer
emission spectroscopy /9/. 工n case of 57Co‑doped spincrossovercomplexes the metastable HS states of Fe(工工) have much longer
lifetimes.

.
.
.44，
/1/ P. Gutlich，Structure and Bonding，Vol
Springer‑ Ver
工ag，Heidelberg 1981，p. 83.
/2/ S. Decurtins，P. Gutlich，C.P. Kるhler，H. Spiering，
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日. Spiering，工 norg. Chem. 24 (1985) 2174
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工norg. Chem. 25 (1986) 4245/7/ P. Poganiuch， P. Gutlich，工norg. Chem. 26 (1987) 455/8/ H. Sano. P. Gutlich in: Hot Atom Chemistry，Ed. Matsuura，Kondansha，Tokyo，1984，p. 265/9/ R. Grimm，P. Gutlich，E.‑Kankeleit，R. Link
J. Chem. Phys. 67(12) (1977)，5491
R. Albrecht，M. Alflen，P. Gutlich，Zs. Kajcsos，R. Schulze，H. Spiering，F. Tuczek，Nucl. 工nstr. Methods Phys. Res. A257 (1987) 209‑7‑