レーザー加熱法と微量試料導入系の併用による微量硫黄の同位体比測定法の開発

激光加热法与微量进样系统相结合的微量硫同位素比测定方法的开发

基本信息

批准号：
05640551
负责人：
日下部実
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.硫黄を含む物質の挙動や起源を調べる上で天然の硫黄同位体比の変動は重要な情報源である。通常、硫黄同位体比測定には5mgS以上の試料を用い、化学処理の後、二酸化硫黄ガスに変えて質量分析計で同位体比を測定する。本研究は、従来の同位体比測定精度を大きく損なうことなく、測定に必要な試料量を、従来の1/10から1/100(0.05-0.5mgS)にまで下げることを目的とした。それには、試料から微量硫黄の選択的抽出、効率的な二酸化硫黄ガスへの変換、および質量分析計の試料導入系を微量ガスの取り扱いに適した形態に変える必要がある。2.Nd-Yagレーザー光を加熱源とし酸素雰囲気下で微量硫化物試料から二酸化硫黄へ変換するためのパイレックスガラス製反応容器(内容積30cc)を作成した。二酸化硫黄へ変換するために最適な酸素分圧を検討したところ、1/10気圧程度が良いことが分かった。黄鉄鉱の場合0.2-0.5mgSの試料を定量的に二酸化硫黄に変換することができた。微小な鉱物が入り組んでいる鉱石試料の場合は鉱物により酸化反応の速度に差があるために、出来る限り構成鉱物に物理的に分離するほうがよいことが分かった。3.市販の質量分析計に付随している試料導入装置はデッドボリュームが大きいのでこれを撤去し、新たに水銀押上げポンプを利用した微量ガス試料導入系を設置した。これにより測定に必要なガス量を従来の少なくとも1/50にまで縮少化できた。4.コンピュータ制御方式の市販の試料導入装置および旧型のパソコンの撤去にともない、従来のコンピュータ・プログラムを書き替える必要が生じた。パソコンの急激な進歩のために旧型のパソコン上で動くプログラムの書き替えは簡単でなく、現在も検討中である。これは思わぬ伏兵であった。

1. 天然硫同位素比的波动是研究含硫物质的行为和来源的重要信息来源。通常，使用5mgS或更多的样品来测量硫同位素比，经过化学处理后，使用二氧化硫气体代替质谱仪来测量同位素比。本研究的目的是将测量所需的样品量从传统同位素比测量的 1/10 减少到 1/100 (0.05-0.5 mgS)，而不会显着影响传统同位素比测量的准确性。这需要从样品中选择性提取痕量硫，有效转化为二氧化硫气体，并修改质谱仪的样品引入系统以适合处理痕量气体。 2.构建Pyrex玻璃反应容器(内容积：30cc)，使用Nd-Yag激光作为加热源，在氧气氛中将痕量的硫化物样品转化为二氧化硫。当我们研究转化为二氧化硫的最佳氧分压时，我们发现 1/10 个大气压左右比较合适。以黄铁矿为例，0.2-0.5mgS的样品即可定量转化为二氧化硫。在矿石样品含有微小矿物混合物的情况下，发现最好尽可能物理分离组成矿物，因为氧化反应速率根据矿物而不同。 3.市售质谱仪附带的进样装置死体积较大，因此我们将其拆除并安装了使用汞泵的新微量气体进样系统。这使得测量所需的气体量至少减少到传统方法的 1/50。 4.随着市售的计算机控制的进样装置和旧的个人计算机的拆除，有必要重写传统的计算机程序。由于个人计算机的快速发展，重写在旧计算机上运行的程序并不容易，目前正在考虑这一点。这是一场意想不到的伏击。