高感度同位体顕微鏡システムの開発と隕石への応用

高灵敏度同位素显微镜系统的研制及其在陨石中的应用

基本信息

批准号：
07J02997
负责人：
坂本直哉
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

最近、申請者は同位体顕微鏡を用いて炭素質コンドライトAcfer 094から太陽系で最も17Oと18Oに富む物質を発見した。同位体顕微鏡とは、二次イオン質量分析装置と独自開発の二次元イオン検出器を組み合わせた、固体表面微小部分の同位体比変動の空間分布を分析可能な装置である。この物質の酸素同位体組成は、原始太陽系星雲の始源水を反映していると示唆されており、その存在の普遍性を調べることは初期太陽系形成時の物質進化を解明する上で重要である。本研究では、同位体顕微鏡を高感度化したシステムを開発することにより、他の隕石においてこの物質を迅速に探索することを目的としている。高感度化のために、検出器の蓄積信号を複数回読み出して平均化処理を行う読み出し方式を採用し、読み出しノイズxの低減を図った。その結果、読み出し回数に応じてノイズが低減され、この方式が有効であることを確認できた。また、信号強度が微弱な場合の読み出し方式を確立し、最適な読み出し回数を定式化した。これらの読み出し方式を最適化するための新しい制御システムを開発した。このシステムでは、必要な全てのモジュールが同一の工業用シャーシに格納され全てLabVIEWソフトェアで制御しており、駆動パルスの生成コードのVHDLからLabVIEWへの移植、駆動電圧の変更を容易にしたことにより柔軟な分析の最適化が可能となった。このシステムを同位体顕微鏡に取り付けて動作することを確認した。17Oと18Oに富む物質は磁鉄鉱と硫化鉄から構成されるが、Acfer 094には磁鉄鉱がほとんどない。そこで、11種類の隕石について電界放出型電子顕微鏡を用いて観察し、各隕石に含まれる磁鉄鉱と硫化鉄の比率の違いから分析候補を選定する指標を得た。

最近，申请人使用同位素显微镜从碳质软管上的094中发现了太阳系中最多17o和18o的材料。同位素显微镜是一种结合二级离子质谱仪和专有二维离子检测器的设备，可以分析固体表面表面中同位素比变化的空间分布。已经提出，该材料的氧同位素组成反映了原始太阳星云的起源，研究其存在的普遍性对于在早期太阳系形成期间阐明材料的演化很重要。这项研究旨在通过开发高度敏感的同位素显微镜系统来快速在其他陨石中搜索这种材料。为了提高灵敏度，采用了一种读出方法，其中读取了来自检测器的累积信号并将其平均，从而减少了读数噪声x。结果，根据读数数量减少噪声，并确认该方法有效。另外，当信号强度较弱并制定了最佳读数计数时，还建立了读出方法。已经开发了一个新的控制系统来优化这些读数方法。在此系统中，所有必需的模块都存储在相同的工业机箱中，并且都由LabView软件控制，从而使将驱动器脉冲代码从VHDL移植到LabView并更改驱动器电压，从而易于将驱动器代码移植到驱动器电压上，从而允许灵活的分析优化。该系统通过将其连接到同位素显微镜上来确认该系统可以工作。 17o和18o的材料由磁铁矿和硫化铁组成，但Acfer 094几乎没有磁铁矿。因此，使用田间发射电子显微镜观察了11种类型的陨石，并根据每个陨石中包含的磁铁矿和硫化铁的比率差异获得索引以选择候选分析。