Determination of Elemental Partition Coefficient for Siderophile Elements by Femtosecond Laser Ablation-ICP-Mass Spectrometry

飞秒激光烧蚀-ICP-质谱法测定亲铁元素的元素分配系数

• 批准号: 18204052
• 负责人: HIRATA Takefumi
• 金额: $ 31.45万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18204052/
• 关键词: 同位体; フェムト秒レーザー; ICP質量分析計; 金属試料; 鉱床試料; 局所白金属元素分析; 超高圧実験; 元素分配; 元素イメージング; 質量分析法; フェムトレーザー; 微量元素; 金属元素分配係数; 超高圧

地球や隕石母天体中での金属核(コア)の形成と進化を明らかにするためには、金属元素(親鉄性元素)の分配挙動を調べることが重要となる。そこで本研究では、フェムト秒レーザーを用いた次世代レーザーアブレーション試料導入法を設計・制作するとともに、既存装置である超高感度質量分析法(ICP質量分析法)への結合を行った。フェムト秒レーザーでは、従来のレーザーと比較して5-10万倍のエネルギー密度(W/cm2)が得られるため、金属・半導体試料のような熱拡散速度の速い試料に対しても安定した掘削・エアロゾル化が可能であることがわかった。その一方で、フェムト秒レーザーでは試料のエアロゾル化過程が従来のナノ秒レーザーとは異なることも明らかとなり、従来の試料セルおよびエアロゾル輸送機構では分析元素信号が不安定になるという問題もわかった。本研究ではヘリウムをキャリアーガスとして利用する新型セル形状を設計・製作するとともに、レーザー照射条件の最適化を図り、金属元素からも安定かつ再現性の高い分析データを得ることが可能となった。本研究で開発したレーザー試料導入装置をICP質量分析法に組み合わせ、いくつかの隕石試料から微量元素分析を行い、ケイ酸塩相と金属相間での分配係数を決定した。ニッケル、レニウム、オスミウムに関しては文献値と調和的な値が得られたが、一方でタングステンに関しては隕石間で有意な差があった。これは隕石母天体形成過程で物理化学状態が変化した可能性を示唆する。本研究を通じて得られた研究成果は、4つの国際学会で招待講演として発表し、国内外の研究者から高い評価を受けた。

为了阐明地球和陨石母体中金属核（核）的形成和演变，重要的是研究金属元件的分布行为（铁纯元素）。因此，在这项研究中，我们使用飞秒激光设计和生产了下一代激光消融样品介绍方法，并且还将耦合耦合到现有设备，超高灵敏度质谱（ICP质谱法）。飞秒激光器的能量密度（W/CM2）比传统激光器高50,000倍，从而使具有高热扩散速率的样品稳定和雾化样品，例如金属和半导体样品。另一方面，已经揭示了飞秒激光的雾化过程与常规纳秒激光器不同，并且在常规的样品细胞和气雾剂传输机制中，分析元件信号变得不稳定。在这项研究中，我们设计并制造了一种新的细胞形状，该形状使用氦气作为载气，并优化了激光照射条件，从而使从金属元素获得稳定且高度可重现的分析数据成为可能。在本研究中开发的激光样品简介设备与ICP质谱法结合使用，并在几个陨石样品上进行痕量元件分析，以确定硅酸盐相和金属相之间的分区系数。对于镍，rhen和osmium，获得了与文献值和谐的值，而钨的值之间的值则显着差异。这表明在陨石母体形成期间，物理化学状态可能已经改变。通过这项研究获得的研究结果作为在四次国际会议上被邀请的讲座提出，并受到日本和国外研究人员的高度赞扬。

项目成果

Isotopic Analysis of Calcium in Blood Plasma and Bone from Mouse Samples by Multiple Collector-ICP-Mass Spectrometry

• DOI: 10.2116/analsci.24.1501
• 发表时间: 2008-11
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: T. Hirata;M. Tanoshima;Akinobu Suga;Yu-Ki Tanaka;Y. Nagata;A. Shinohara;M. Chiba

レーザーアブレーションにおける試料再沈着と元素分別について

关于激光烧蚀中的样品再沉积和元素分离

• 发表时间: 2006
• 作者: J.S. Green;K.L. Lancaster;K.U. Akli;C.D. Gregory;F.N. Beg;S.N. Chen,D. Clark;R.R. Freeman;S. Hawkes;C. Hernandez-Gomez;H. Habara;R. Heathcote;D.S. Hey;K. Highbarger;M.H. Key;R. Kodama;K. Krushelnick;I. Musgrave;H. Nakamura;M. Nakatsutsum;平田岳史
• 通讯作者: 平田岳史

Phase relations of iron and iron-nickel alloys up to 300 GPa ; Implications for the composition and the structure of the Earth's inner core

高达 300 GPa 的铁和铁镍合金的相关系；

• 发表时间: 2008
• 期刊: Earth and Planetary Science Letters
• 影响因子: 5.3
• 作者: Kuwayama;Y.;Hirose;K.;Sata;N.;Ohishi;Y.
• 通讯作者: Y.

Zircon U-Pb ages from tuff beds of the upper Mesozoic Tetori Group in the Shokawa district, Gifu Prefecture

岐阜县庄川地区上中生代手取群凝灰岩层中的锆石 U-Pb 年龄

• 发表时间: 2006
• 期刊: central Japan. Island Arc 15
• 作者: N. Kusuhashi;A. Matsumoto;M. Murakami;T. Tagami;T. Hirata;T. Iizuka;T. Handa;H. Matsuoka
• 通讯作者: H. Matsuoka

Sclerite formation in the fudrotherma-vent "scaly-foot" gastropod-possible control of iron sufide biomineralization by the animal

Fudrotherma中的骨片形成-排气口“鳞足”腹足动物可能控制硫化铁生物矿化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Earth. PLanet. Sci. Lett. 242
• 作者: Y.Suzuki;R.E.Kopp;T.Kogure;A.Suga;K.Takai;S.Tsuchida;N.Ozaki;K.Endo;J.Hashimoto;Y.Kato;C.Mizota;Takafumi Hirata;H.Chiba;K.H.Nealson;K.Horikoshi;J.L.Lirschvink
• 通讯作者: J.L.Lirschvink