太陽系創世記解明のための超高精度局所U-Pb年代分析法の開発

开发超高精度局部U-Pb定年分析方法以阐明太阳系的起源

基本信息

批准号：
20K04040
负责人：
河井洋輔
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

従来よりも高精度の局所 U-Pb 年代分析を行うことを目的に、2次イオン質量分析計 (SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometer) を高感度化するため、1次イオンビームによって叩き出された中性粒子を、高出力レーザーによってポストイオン化する2次中性粒子質量分析計 (SNMS: Secondary Neutrals Mass Spectrometer) の開発を進めてきた。現在までに開発された分析システムで、U-Pb年代分析で主として用いられる鉱物である、ジルコンおよびアパタイトの標準試料について、鉛同位体比の分析を行った。結果、高出力レーザーによるポストイオン化によって、1μm以下の分析領域から数ppmオーダーの鉛を検出することに成功した。しかしながら、試料表面の分析痕と検出されたイオン量から、イオンビーム照射で消費された試料のうち、何%がイオンとして検出されたか (useful yield) を見積もったところ、0.5%以下となり、これは従来のSIMSと同程度の値であった。得られた鉛同位体の質量スペクトルからPb-Pb年代分析を行った結果、得られた年代値は標準試料の文献値と大きく外れた。同位体比の比較から、現在の地球の安定同位体比をもつ鉛の混入があることが分かったため、分析前の試料表面をイオンビームの走査によってスパッタし、試料の汚染を取り除く実験を行った。結果として、鉛の混入は試料のイオンビーム照射による帯電を防ぐために行った金コーティングに起因することが判明し、その影響を取り除く前処理の条件を精査した結果、分析誤差の範囲内で、標準試料の文献値と一致する鉛同位体比を得ることに成功した。

为了提高二次离子质谱仪 (SIMS) 的灵敏度，以比传统方法更高精度地进行局部 U-Pb 年龄分析，一次离子束喷射的内能为使用高功率激光对中性粒子进行后电离的质谱仪 (SNMS)。我们利用迄今为止开发的分析系统，对锆石和磷灰石标准样品的铅同位素比进行了分析，这两种矿物是U-Pb年龄分析中主要使用的矿物。结果，通过使用高功率激光的后电离，我们成功地从1μm或更小的分析区域中检测出数ppm数量级的铅。然而，当我们从样品表面的分析痕迹和检测到的离子量来估算离子束照射所消耗的样品中有多少百分比被检测为离子（有用产率）时，它小于0.5%，该值是与传统 SIMS 相当。根据得到的铅同位素的质谱进行Pb-Pb年龄分析，结果得到的年龄值与标准样品的文献值相差很大。通过同位素比的比较发现，混入了与当前地球同位素比稳定的铅，因此在分析前通过用离子束溅射样品表面来去除样品中的污染。结果确定，铅污染是由于为防止离子束照射而带电而在样品上涂敷了金涂层造成的。为了消除这种影响，检查了预处理条件，结果确定：铅污染在分析误差范围内。我们成功获得了与样品文献值相匹配的铅同位素比率。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

放射性微粒子の直接その場分析に向けた単一微粒子質量分析装置の開発

开发用于直接原位分析放射性粒子的单粒子质谱仪

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
河井洋輔;古谷浩志;豊嶋厚史;豊田岐聡
通讯作者：
豊田岐聡

Development of a Multi-Turn Time-of-Flight Mass Spectrometer with a Proton Transfer Reaction Ion Source for the On-Site Real-Time Measurement of Volatile Organic Compounds

开发带有质子转移反应离子源的多转飞行时间质谱仪，用于挥发性有机化合物的现场实时测量

DOI：
10.5702/massspec.21-119
发表时间：
2021
期刊：
Journal of the Mass Spectrometry Society of Japan
影响因子：
0
作者：
Kawai Yosuke;Kawai Shinya;Furutani Hiroshi;Ishihara Morio;Watanabe Reiki;Nakayama Kunihiko;Kannoh Ikunori;Hatakeyama Norihisa;Toyoda Michisato
通讯作者：
Toyoda Michisato

揮発性有機化合物の網羅的な直接その場分析に向けたプロトン移動反応イオン化-マルチターン飛行時間型質量分析装置の開発

开发质子转移反应电离-多转飞行时间质谱仪，用于挥发性有机化合物的综合直接原位分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
河井洋輔;河居伸哉;古谷浩志;石原盛男;渡辺励起;中山邦彦;神納育則;畠山典久;豊田岐聡
通讯作者：
豊田岐聡

A new method for improving LC/Time-of-flight mass spectrometry detection limits using simultaneous ion counting and waveform averaging.

一种使用同步离子计数和波形平均来提高 LC/飞行时间质谱检测限的新方法。

DOI：
10.1021/acs.analchem.0c00301
发表时间：
2019
期刊：
Analytical chemistry
影响因子：
7.4
作者：
Yosuke Kawai ; Yumi Miyake ; Toshinobu Hondo ; Jean-Luc Lehmann ; Kentaro Terada ; Michisato Toyoda
通讯作者：
Michisato Toyoda

A Feasible Study of <i>In-Situ</i> Measurements of Light Isotopes and Organic Molecules with High Resolution Mass Spectrometer MULTUM on the OKEANOS Mission

OKEANOS 任务中使用高分辨率质谱仪 MULTUM 对轻同位素和有机分子进行<i>原位</i>测量的可行性研究

DOI：
10.2322/tastj.19.477
发表时间：
2021
期刊：
TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
影响因子：
0
作者：
ITO Motoo;OKADA Tatsuaki;KEBUKAWA Yoko;AOKI Jun;KAWAI Yosuke;MATSUMOTO Jun;CHUJO Toshihiro;NAKAMURA Ryosuke;YANO Hajime;YOKOTA Sho-ichiro;TOYODA Michisato;YURIMOTO Hisayoshi;WATANABE Motoki;IKEDA Ryota;KUBO Yuki;GRAND Noel;COTTIN Herve;BUCH Arnaud;SZOPA C
通讯作者：
SZOPA C