| 電子スピン共鳴（ESR）とは？ |
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電子スピン共鳴（ESR）とは
物質は原子核と電子からできています。電子の多くは2つが対となり、右回りと左回りのダンスをしています（これをスピンといいます）。しかし、中には相手のいない孤独な電子（不対電子）もいます。この不対電子は強い磁場中で、特定の周波数の電磁波（マイクロ波）を吸収します。これを「電子スピン共鳴」といいます。よく似た手法の核磁気共鳴（NMR）は病院で磁気共鳴画像（MRI）に用いられています。 |
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放射線は不対電子を作る
α線やβ線、γ線などの放射線や紫外線が物質に入ると、対になった電子は引き離され、不純物や欠陥に不対電子として捕らえられます。被曝量が増えると不対電子の数も増え、電子スピン共鳴でのマイクロ波の吸収量も増加します。
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| ESR被曝線量測定と年代測定 |
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放射線被曝線量の測定
電子スピン共鳴（ESR）法では、放射線によって生成した不対電子の種類や量を測定できます。不対電子の生成量（ESR信号強度）と放射線量の関係（右図）を調べると、過去の被曝線量を見積もることができます。原爆や事故放射線の被曝調査に利用されています。 |
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試料に人為的に放射線を照射し、過去の被曝線量を求めます。 |
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ESR年代測定法
自然界にも微弱な放射線があります。ウランやトリウムといった元素の一部がごくたまに崩壊して、軽い元素に変わります。このとき放出される放射線によって鉱物や化石に不対電子ができ、数万年という長い時間をかけて蓄積します。
鉱物や化石の年代は、現在までの被曝線量を見積もり、１年間にうける放射線量で割ることで得られます。骨・歯・珊瑚・鍾乳石・貝といった化石や、石英といった鉱物、氷などに応用されています。
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| ESR画像計測（顕微鏡） |
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ESR走査型顕微鏡
穴のあいた空洞共振器（下図中央）から漏れ出てくるマイクロ波の共鳴吸収を利用しています。穴の上に試料をセットし、この試料を平面に沿って移動させることで、各位置でのESRを得ることができます。
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| 試料を固定したアームを上下左右に動かすことにより、試料断面の信号を画像化しています。 |
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ESR走査型顕微鏡では、薄片や薄膜試料の
●不対電子を持つラジカルの分布
●マンガンなどの遷移金属イオンの分布
●放射線被曝量の分布
池谷 元伺 他（1992）ESR顕微鏡、
シュプリンガー・フェアラーク東京
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大阪大学総合学術博物館 設立記念展 「いま阪大で何が？ - 人間・地球・物質」
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