九州シンクロトロン光研究センター課 題 番 号 ： 080187C（様式第４号）

実施課題名
生 体 試 料 用 溶 液 セルシステムを用 いた軽 金 属 塩 水 溶 液 の軟 X 線 吸 収 スペクトル測 定EnglishThe soft x ray absorption spectrum measurement of the light metals salt in aqueous solution
using the biomaterial measurement s ystem
著者氏名
栗崎 敏、迫川泰幸、田 中大策、脇田久伸
EnglishTsutomu Kurisaki, Yasuyuki Sakogawa, Daisaku Tanaka, Hisanob u Wakita
著者所属
福岡大学理学部化学科

EnglishDepartment of Chemistry, Facult y of S cience, Fukuoka Universit y１．概要
我 々 は こ れ ま で 生 体 試 料 用 溶 液 セ ル シ ス テ ム の 開 発 を 行 っ て き た 。 そ こ で 今 回 、この セ ル を 九 州 シ ン ク ロ ト ロ ン 光 研 究 セ ン タ ー の ビ ー ム ラ イ ン BL-12 に 接 続 し 、生 体 試 料
中 に 含 ま れ て い る Na や Mg の 測 定 を 行 う 前 段 階 と し て 各 種 基 準 物 質 の Na お よ び Mg K
XANES ス ペ ク ト ル の 測 定 を 固 体 お よ び 水 溶 液 中 で 行 っ た 。
（ English ）We have designed and developed our original biomaterial measurement s ystem for t heultra soft X-ray sp ectrometer. Using this evacu ation syst em We connect ed our measurement
system t o the beamline BL12 at Kyushu Synchrotron Li ght Research Cent er est ablished S agaPrefecture. After connecting the syst em, we tried to perform the i n-situ measurement of sodium i onwhich i s one of the t ypical metal ion s in biomateri al sampl es. U sing our system, we measured Mg
K XANES spectra in a saturat ed sodi um chloride aqueou s solution and obtained cl earl y di fferent
spectra from those of t he powd er sodium chlorid e sample.

２．背景と研究目的：

構造が不十分である。そのため、今回新たに生体試料内の軽金属の電子構造を明らか

試料セル周りに 7 軸の稼働部位を有し、生にすることはその機能解明や機能性材料の体試料のイメージング測定にも対応可能な開発を行う上で非常に重要である。しかしな

新規溶液セルの開発を行った。本研究の目的

がら、生体試料は溶液状態で存在しており、は、まず新規に開発した溶液セルの性能評価

生体試料中の軽元素の XANES スペクトルを行うことである。この溶液セルは昨年の 3を測定することは通常非常に困難であり、溶月に飽和濃度の NaCl 水溶液の Na-K 吸収端液試料の測定の報告例はあまり存在しない。の XANES スペクトル測定を行い良好なス

また、溶液試料の物理的化学的条件を容易にペクトルが得られた。今回は、濃度を変化さ変化させるためには大気圧下で測定するこせて XANES スペクトル測定を行い、現在のとが望まれる。これまで、我々は大気圧下で溶液セルシステムの性能を明らかにする。ま測定できる溶液セルシステムを開発し ALSた、生体試料のモデル化合物としてにおいて水溶液中の軽元素化合物のCu(cyclam)F2 錯体の測定も会わせて行う。

XANES スペクトル測定を行い、その電子構

本研究の特色は、高輝度 SX 光を用いて生造解析を行ってきた。しかし、この溶液セル体試料中の軽元素の XANES スペクトルをは生体試料を測定するには、試料セル周りの高感度･高分解能で測定する試料測定システ

ムを開発することである。本システムは常圧以前の測定で我々は固体および水溶液中の下での測定であるため、測定者は試料近くでNaCl の Na K XANES スペクトル測定を行っin-situ 観測することが可能である。本システた。(Fig.1)その結果、固体と水溶液で形状のムは 7 軸の稼働部位を有し試料を垂直にも異なったスペクトルを示すことが示された。

水平にも設置可能であるため、生体試料や溶そこで今回は種々の濃度の溶液を測定し装置液試料の測定を容易にする ばかりでなくの性能評価を行う予定であったが、窓材に使様々な条件下の実験を容易にする。

った窒化ケイ素の薄膜が真空に耐えきれずに破損したために時間的に溶液セルを用いた測３．実験内容：定を行うことが出来なかった。そこで、固体

本研 究は、水溶液中の 軽金属化合物ののナトリウムやマグネシウムの標準物質のXANES スペクトル測定を行う。測定試料は

XANES スペクトル測定を電子収量法で行い塩化ナトリウム、フッ化ナトリウムおよび塩良好なスペクトルを得ることが出来た。

化マグネシウム水溶液を用いる。この溶液セルは差動排気装置を用いてビームラインと接続されており真空度が悪くなった場合インターロックにより速断シャッターが自動的に閉じるように成っている。溶液試料の測５．今後の課題：
本研究で用いる溶液セルは X 線を大気下に取り出すために窒化ケイ素薄膜の窓を用いている。この窓は厚さが 150um でありコリメーター

定は溶液セルを用いて He 雰囲気下で、飽和への取り付け方により耐圧性が大きく変わって濃度から 1mol dm-3 の範囲で行う。測定中はくる。また接着にほぼ 1 日を必用とするため、試料周りをヘリウムで置換し、検出器としてSi フォトダイオードを用いる。また、比較のために粉末試料の測定も行う。粉末試料のサンプリングはカーボンテープに塗りつけて行う。測定は電子収量法により F K(696eV)、Na K(1070eV)、Mg K(1303)吸収端で行窓が破れた際に時間のロスが大きい。そこで今後はコリメーター部分を複数個作成しあらかじめ窓を取り付け真空引きし、窓が真空に耐えるかの確認を行っておくことが重要である。また、差動排気部に速断シャッターを追加するなどの真空対策や真空引き状態で保存できるようにするなどの改造が必用であり設計を行っている。

う。
４．結果、および、考察：
初めに基準物質として固体状態の NaCl の Na
K XANES スペクトル測定を電子収量法で行った。その結果、前回測定を行った結果とほぼ同様の結果を得ることが出来た。

Intensity / arb. units

NaCl(aqueous solution)

NaCl(solid)

1070

1080
E/eV

1090

1100

Fig.1 Na K XANESスペクトル６．論文発表状況・特許状況
Recent development of the XANES spectral
analysis methods for the structure characterization of
metal complexes in solution, T. Kurisaki, S. Matsuo, I.
Toth, and H. Wakita, Anal. Sci., accepted.
７．参考文献新しく開発した液体セルシステムによる軽金属塩水溶液の軟 X 線吸収分光測定、松尾修司、
栗崎 敏、P. Nachimuthu、R.C.C. Perera、脇田久伸、X 線分析の進歩、34、115-123 (2003)
８．キーワード・XANES スペクトル
X 線吸収スペクトルの吸収端と呼ばれる急激な立ち上がり前後の部分である。このスペクトルは内殻準位から空軌道やバンドへの遷移に対応した空状態の密度変化を反映している。