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Accelerator Mass Spectrometry(AMS)〜加速器質量分析〜

NEC製加速器質量分析装置(AMS)は世界の多くのRadio Carbon Laboratoryに設置されており、考古学、古環境学、海洋物理学、地層学、等の多くの分野で実績をあげています。NECのペレトロン加速器はその基本的設計が有機物を使用しない超高真空設計・加速エネルギー安定度であることがAMSに必要な高精度、高感度性能を実現しています。
NECは放射性炭素専用機から36Clの測定を可能にするものまで、多様なAMSシステムを提案できます。

■ 放射性炭素専用機(Compact AMS)

500kV加速電圧という小型タンデムを使用したものでスイスのETH/PSIと共同開発しました。炭素専用オプティックスを採用したため、NECのAccelNET制御ソフトによって比較的容易に高精度測定を可能としています。

■ 汎用型AMSシステム

1MV~>5MVまでのペレトロン加速器をベースにAMSシステムが構築できます。幅広い仕様にお答えすることができます。

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年代測定の原理

遺跡などから発掘されたものの中から有機物を含むものを試料とします。
例えば、甕や土器の内包植物、吹きこぼれ、おこげ、また、骨などからコラーゲン、衣服、から試料を採取します。これらを化学処理によって、現代炭素の汚染を除去し、酸化・二酸化炭素・ 還元・グラファイトというプロセスを経て試料中の炭素としてAMSで測定します。このグラファイトは1mg程度で充分な量なので試料自身の量も少なくてすみます。
現代炭素1g中には約600億個の14Cが存在します。20,000年前の試料でも約50億個以上が存在します。従来のβ崩壊を測定する方法では現代炭素でも統計誤差1%を得るには約12時間の連続測定が必要です。AMSでは14Cを直接計るので非常に短時間で測定できます。

炭素中には12C、13C、14Cがそれぞれ99%、1%、10-12 ~ 10-14存在します。
イオン源に前述の試料から精製したグラファイトを充填し炭素の負イオンを発生します。これを磁場を使った分析装置(電磁石)と電磁石中のチャンバーに電圧をかけ、12C、13C、14Cを逐次加速器に入射します。例えば、12Cを300μsec、13Cを900μsec、14Cを100msecと言うサイクルを繰り返し積算します。加速された炭素イオンはイオン源でCH、CH2等の同重体があっても加速ターミナル内の荷電変換(通常はアルゴンガス)で分解され炭素イオンとなる。これを再度、電磁石と静電アナライザーで分析し検出器でそのエネルギーと個数を計数します。検出器には、測定すべきイオンの他に、他のイオンやイオン源からの分子イオンが散乱されてたまたま検出器に到達してしまうものがあるがこれらはエネルギーの違いで分離することができます。
測定試料と標準サンプルと同時に測定され、これらの比較により14C/12C比、13C/12C等から規格化され、14C AMS年代が決定されます。

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