フィッション・トラック

ニュースレター

第27号

14-16

2014年

方解石の熱ルミネセンス特性
小形 学*・長谷部徳子*・福士圭介*・藤井直樹**・山川 稔**・佐藤 努***・伊藤一充****Thermoluminescence property of calcite
Manabu Ogata*, Noriko Hasebe*, Keisuke Fukushi*, Naoki Fujii**,
Minoru Yamakawa**, Tsutomu Sato*** and Kazumi Ito***** 金沢大学，Kanazawa University** 原環センター，RWMC*** 北海道大学，Hokkaido University****産業技術総合研究所，AIST

はじめに無と微量元素濃度の関係．

方解石の熱ルミネセンス年代測定は,１）
方解石は地球上に普遍的に存在する,２）方測定

解石熱ルミネセンスは石英熱ルミネセンスⅰ）方解石の熱ルミネセンス特性と比較し大きな発光を示すため若年代試料

複数の方解石にX線,α線,β線,γ線を任意への適用可能性が高い,という利点から第四量照射し，熱ルミネセンス測定を行う事紀層研究において重要視されている.しかしで， 各 方 解 石 熱 ル ミ ネ セ ン ス 特 性 （ 発 光

方解石熱ルミネセンスは石英熱ルミネセン

量，発光ピーク温度）を測定,比較した.また

スに比べ基礎的な理解が不十分な点が多その特性と微量元素濃度の関係を調べた.

く，近年では年代測定に用いられる例は少ⅱ）微量元素濃度と自然放射線とX線ない．例えば,石英ではX線と自然放射線再現放射線として利用されるX線と，天然（β,γ線）間に放射線量に対するルミネセでの各自然放射線に対する熱ルミネセンス

ン ス 量 の 差 は な い こ と が 示 さ れて い る

感度（発光効率）の違いを明らかにし，か(Yawata et al., 2007)が，方解石においてはつ，その特性と微量元素濃度の関係を調べ未解明である.また,方解石熱ルミネセンス特るために，微量元素濃度の異なる複数の方性は微量元素濃度に強く依存することが報解石試料にα,β,γ線照射を行い,再現放射告されている(Townsend et al., 1994)が，線にX線を使用するsingle-aliquot-各放射線に対する方解石熱ルミネセンス特regenerative-dose (SAR)法(Murray and性の差については考慮されていない．

Wintle, 2000)で測定を行った．また同時に本研究では,方解石熱ルミネセンス年代測発光量と不純物濃度との関係も調べた．

定法の精度・確度を向上させることを目的とし,微量元素濃度の異なる様々な方解石結果と考察（フィリピン，モンゴル，合成方解石）を用

ⅰ)方解石の熱ルミネセンス特性い次の未解明点の調査を行った;ⅰ）方解石

各方解石試料の熱ルミネセンス特性はその熱ルミネセンス特性の差異の有無,ⅱ）ルれぞれ異なっている(図1)．ほとんどの方解ミネセンス特性の放射線に対する差異の有石 熱 ル ミ ネ セ ン ス は 共 通 して， 1 0 0 ℃ と
14

1.6"

(a)

12"

DH1A"

1.2"



10"

Luminescence

DR1073②"x"10000"x"10000"

14"

(b)

DH1B"8"


0.8"

6"
4"

0.4"

2"
0"
50"

150"

250"
( )

350"

450"

0"
50"

150"

250"
( )

350"

450"

図１．(a)各方解石試料の熱ルミネセンス量.(b)(a)の拡大図.

解石は230℃ではなく，260℃にピークを示

1"a6x6,b6x6,c6x6value

差等が考えられ,さらなる調査が必要である．
ⅱ) 微量元素濃度と自然放射能とX線
X線に対するα,β,γ線のルミネセンス効率をa-x-value,b-x-value,c-x-valueとした．
各方解石試料の自然放射線に起因するルミb6x6value"

c6x6value"(Fe)

0.8"

4"

0.6"

3"

0.4"

2"

0.2"

1"

ネセンス効率はb-valueとc-valueでは1，つ0"0"80"

まり同等とされ(Yawata et al., 2007)，それに対してa-valueは0.09-0.55 (Debenham

5"

Luminescence

す．この原因として不純物濃度や結晶構造の

a6x6value"x"100000"

230℃に発光ピークを示すが,フィリピン方

90"

100"

ppm

110"

図2．方解石熱ルミネセンス特性とFe濃度.

and Aitken, 1984) とされた従来の報告とは異なり，a-x-valueでは0.08-0.8,b-xvalueで0.05-0.71，c-x-valueで0.27-0.95のた．方解石の熱ルミネセンス年代測定にお値を示した(図2)．微量元素のうち,自然放射いて，X線による検量線と自然放射線による線ルミネセンス効率と相関を示したものは実効線量の関係は非常に重要であるため，Mg, Mn, Fe, Srであった．またFe濃度は発より正確な熱ルミネセンス年代を得るため光量と逆相関を示すことから，Feにはクエに，測定試料毎にa-x-value,b-x-value,c-x-ンチャーの効果を持つことが考えられる．

valueを評価･考慮して年代を算出する必要Fe濃度は方解石熱ルミネセンス特性に影響がある．

を与える重要な要因だと考えられる．
謝辞
本報告は経済産業省の委託事業「放射性結論
方解石熱ルミネセンスは微量元素濃度(Fe廃棄物重要基礎技術研究調査」により実施やMg, Mn)に依存することが明らかになっした研究成果の一部である.またLA-ICP-MS15

測定の際には荒井章司教授,田村明弘氏にごregenerative-dose protocol.
Radiation Measurements, 32, 57-73.
Townsend, P.D., Luﬀ, B.J. & Wood, R.A.
(1994) Mn 2+ transitions in theTL emission spectra of calcite.
Radiation Measurement, 23, 433-440.
Yawata, T., Hashimoto, T., Takeushi, T. &Hong, D.G. (2007) Optimal conditionsof X-ray irradiation for accurateequivalent dose determination.
Nuclear Instruments and Methods inPhysics research B, 258, 375-380.

協力いただいた．記して感謝する．
文献
Debenham, N.C. ＆ Aitken, M.J. (1984)
Thermoluminescence dating ofstalagmitic calcite. Archaeometry 26,2, 155-170.
Murray, A.S. & Wintle, A.G. (2000)
Luminescence dating of quartz using
an improved single-aliquot

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