超高感度希ガス質量分析装置の製作によるマントル起源流体のレーザー希ガス局所分析

通过制造超灵敏稀有气体质谱仪对幔源流体进行激光稀有气体局部分析

基本信息

批准号：
14703001
负责人：
角野浩史
金额：
$ 14.06万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、昨年度までに立ち上げた、四重極レンズイオン源を新たに搭載した超高感度希ガス質量分析計の実用化と、紫外レーザーアブレーション装置を用いた希ガス局所分析の試みを行った。四重極レンズイオン源は、レンズを使用しない場合に比べて最大5倍程度の感度の向上がみられたが、イオンビーム像が上手く結実しないことによる質量分解能の低下と、希ガス元素ごとで最適条件が異なるといった問題があることが明らかになった。そこで現状では、マントル起源流体の起源を知る上で最も重要なHeについて最適化し、8×10^<-4>A/Torrという高感度と、He同位体分析に不可欠な^3HeとHDを識別できる分解能(500以上)を両立させている。他の希ガスについても四重極レンズの電圧を0にし、従来型のNier型イオン源として動作させることにより、例えばArで1×10^<-3>A/Torr程度の、実用上十分な感度を得ている。このイオン源を用いてマントル捕獲岩や火山ガスの分析を行い、成果が公表され始めている。また紫外レーザーを用いた、試料の微小領域からの希ガス抽出の手始めとして、希ガスをドープした玄武岩ガラスを分析した。厚さ200マイクロメートル程度に研磨した平板試料に、レーザーを用いて直径50マイクロメートルの穴を開け、その領域から抽出された希ガスを上記の質量分析計を用いて分析した結果、Ne、Ar、Kr、Xeの各希ガス含有量はそれぞれ100〜1000ppmで、各希ガス元素がほぼ等量含まれる原料ガスが、その元素比を保ったまま玄武岩ガラスに封じ込められていることが分かった。これに対してHe含有量は1ppm以下であり、ガラスを合成する際に脱ガスしたと考えられた。このようにレーザー希ガス局所分析を行う体制が整ってきたので、今後はこれらのシステムを用いて、マントル物質中の流体包有物の希ガス局所分析を行うことを計画している。

本财年，我们将去年推出的新配备四极透镜离子源的超灵敏稀有气体质谱仪投入实际使用，并尝试使用紫外激光烧蚀装置对稀有气体进行本地化。与无透镜的情况相比，四极透镜离子源的灵敏度提高了高达 5 倍，但由于离子束图像形成不良，质量分辨率有所下降，并且每种稀有物质的质量分辨率均有所下降很明显，存在最佳条件不同的问题。因此，目前我们正在对He这个了解幔源流体起源最重要的因素进行优化，实现8×10^<-4>A/Torr的高灵敏度，识别^3He和HD，这对于 He 同位素分析至关重要它具有高分辨率（超过 500）。对于其他稀有气体，通过将四极透镜的电压设置为0并将其作为传统的尼尔型离子源操作，对于Ar，可以达到实际足够的1×10^-3A/Torr水平，例如，获得敏感性。该离子源用于分析地幔捕虏体和火山气体，研究结果已开始发表。我们还分析了掺杂稀有气体的玄武岩玻璃，作为使用紫外激光从样品的微观区域提取稀有气体的起点。使用激光在抛光至约200微米厚度的平板样品上打出直径为50微米的孔，并使用上述质谱仪分析从孔中提取的稀有气体，结果，Ne、 Ar、Kr、Xe的含量均在100～1000ppm的范围内，可知含有大致等量的各稀有气体元素的原料气体在保持元素比例的状态下被封入玄武岩玻璃内。。另一方面，He含量低于1 ppm，表明它在玻璃合成过程中被脱气。现在我们已经有了一个用于局部激光稀有气体分析的系统，我们计划使用这些系统对地幔材料中的流体包裹体进行局部稀有气体分析。