Transcript 微小宇宙物質の 高感度元素定量法の確立

微小宇宙物質の
高感度元素定量法の確立
福岡孝昭 (立正大学地球環境科学部)
野上謙一 (独協医科大学)
田澤雄二 (京都大学理学部)
鈴木善美 (山形大学理学部)
横田裕子 (青山学院大学理工学部)
平成15年度共同利用研究費査定額
校費
旅費
350,000円
50,000円
微小宇宙物質とは
重さ： 数μｇ～ｍｇ
大きさ： 数10～数100μｍ
Muses C (Hayabusa, Sample return)
隕石中鉱物
宇宙塵
（火山ガラス（テフラ））
（造岩鉱物）
（環境中“ダスト”）
微小宇宙物質の化学分析法の比較
IN A A
>1g
非 破 壊 ， 多 元 素 分 析 (Ir, Au に 高 感 度 )，
bulk 情 報
RNAA
>1g
破壊，多元素分析，
bulk 情 報
IC P -M S
>1g
(溶 液 )
破壊，多元素分析，
bulk 情 報 ， 汚 染
L A /IC P -M S
>10m
破壊，多元素分析，
局所情報
S IM S
>5m
破壊，多元素分析，
局所情報
SXRF
>1m
非破壊，多元素分析，
局 所 /bulk 情 報 ， 定 量 性
微小宇宙物質の分析手順
試
料
実体顕微鏡観察 (形, 色等）
INAA (化学組成, Bulk）
SEM (表面構造）
XDP (鉱物学）
EPMA (主成分, Micro area）
SIMS, ICP-MS etc. (同位体, Micro area）
微小試料のINAAの手順
試
料
｜
重量測定 (Mettler UMT-2)
｜
3x3mmポリエチレン袋中に融封
（ポリシーラー、実体顕微鏡下、ピンセット）
｜
中性子照射 (1.9x1013n/cm2sec;
＞5 min, JRR-3M, PN-3)
｜
Al板の穴の中央にポリエチレン袋ごと
セロテープで鋏み留め（ピンセット）
｜
γ線測定（2回）(Al, Mg, Ca, Ti, V, Mn, Na, Dy)
｜
ポリエチレン袋の除去
｜
合成石英容器にセット（１粒ずつ、実体顕微鏡下、ピンセット）
｜
中性子照射 (1x1014n/cm2sec,＞50hr; JRR-3M, HR-1/2)
｜
3x3mmポリエチレン袋中に融封（ポリシーラー、実体顕微鏡下、ピンセット）
｜
ポリエチレン板の穴の中央にポリエチレン袋ごとセロテープで挟み留め（ピンセット）
｜
γ線測定（2～3回）(Fe, (Ni), Co, Au, Ir, Os, Cr, REE, Sc等）
微小宇宙物質のINAAの問題点
１．肉眼ではほとんど目視できない
迅速取り扱い
２．Geometryの近い固体標準物質
３．測定感度の向上
標準試料
親石元素（Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, REE, Sc, Co, Ta, etc.）
岩石標準試料から作製したガラス片
JB-1（GSJ岩石標準試料）
JR-2（GSJ岩石標準試料）
親鉄元素（Ni, Os, Ir, Au）
Allende（隕石）粉末： ジオメトリー，均一性
隕鉄のチップ（Canyon Diablo）： 不均質
純金属線のチップ： Osの純金属線はない
IrやAuは照射後の放射能が強すぎ
真空蒸着したシリコンウエハのチップ： 不均質，蒸着面積
と重量の対応
合金の破片（田中貴金属工業社作製）： 均一性，元素濃度
高純度白金線（SRM 680a）： Au~1ppm, Ir~0.01ppm
Al/Au合金（IRMM-530）： Au 0.1%
シリコンウェファ上に蒸着
（Ni, Au, Ir etc)
井戸型γ線検出器を
利用することによる
高感度γ線測定の実現
Ge検出器
Ge検出器
K5100027
54 um
K5100031
54 um
K5100042
40 um
Table 1.
S am ple
w eight
IN A A R esults of U nm elted A ntarctic M icrom eteorites
F97A G 008 F97A G 013 K 5100027 K 5100030 K 5100031 K 5100033 K 5100035 K 5100040 K 5100041 K 5100042 K 5100043 K 5100044
JB -1
µg
1.9
0.25
1.7
3.8
6.8
4.8
2.1
1.2
1.2
1.5
3.7
2.4
55.3
Na
%
0.77
0.13
0.45
0.42
0.45
1.22
0.58
0.50
0.77
0.69
0.01
0.23
[2.07]
Mg
%
15.2
42.4
16.4
15.5
7.70
15.6
10.9
9.47
11.3
14.8
20.2
9.42
[4.67]
Al
%
1.54
5.85
2.17
0.93
1.98
1.18
1.60
2.08
2.07
2.09
0.047
1.17
[7.69]
Ca
%
3.27
1.50
1.94
1.87
5.38
4.71
1.90
Sc
ppm
15.1
0.358
8.31
14.0
31.8
8.64
10.7
Ti
%
0.28
0.21
V
ppm
89.5
317
101
131
64.4
75.0
99.1
104
123
101
10.3
74.9
[212]
Cr
ppm
4370
835
4090
6480
3710
3410
4260
4070
4060
5570
778
1750
[414]
Mn
%
0.279
1.16
0.290
0.364
0.196
0.364
0.206
0.230
0.106
0.281
0.331
0.166
[0.124]
Fe
%
26.2
4.50
30.3
10.9
26.8
16.9
27.8
24.9
42.4
33.2
18.3
9.57
[6.30]
Co
ppm
531
76.0
416
15.3
162
107
293
175
336
471
17.4
147
[39.1]
2.19
0.642
1.06
[38.8]
1.8
[63]
0.067
[5.02]
IR M M -530 SR M -680a
129.9
883.7
elem ents
La
ppm
(1.42)
Ce
ppm
4.9
Sm
ppm
0.320
Eu
ppm
Dy
#
1.03
0.860
5.3
3.0
0.231
0.195
ppm
(6.6)
Yb
ppm
0.155
Lu
ppm
0.048
0.018
0.045
Au
ppm
0.080
0.166
0.060
Ir
Os
9.1
ppb
ppb
(0.143)
5.21
3.19
9.08
5.86
#
#
0.032
16.4
14.6
2.40
3.82
#
0.326
0.428
(1.04)
4.2
2.5
3.9
6.1
5.3
0.689
0.156
0.227
0.415
0.386
0.248
0.15
0.198
0.214
3.3
0.358
0.220
[1.59]
0.029
#
[4.20]
0.383
0.130
0.133
0.113
0.030
0.033
[2.40]
0.288
0.198
0.031
0.063
0.090
0.012
0.106
0.049
0.105
0.047
0.184
0.448
0.106
29.8
+
21.3
2.37
9.14
5.74
9.44
11.25
3.56
11.5
*
8.74
2.99
1.69
3.90
3.89
1.14
E lem ents except A u, Ir, O s w ere determ ined by JB -1.
[28.9]
[1.00]
0.591
(2.1)
[6.60]
2.11
10.9
99.89
[0.370]
[1000]
A u and Ir w ere determ ined by IR M M -530 and S R M -680a, respectively.
+: O s w ere estim ated by using ratios of neutron activation cross sections for Ir 191 (n,γ)Ir 192 and O s 190 (n,γ)O s 191 , and isotopic abundances of the respective
elem ents for K 5100030, firstly.
#: experim ental errors larger than 50% .
[10]
Relative Abundance nomalized to C1
1000
JB-1
#01
#02
#04
#05
#06
#07
#08
#09
#10
#11
#12
#13
100
Sam ple / C 1
10
1
0.1
0.01
0.001
Na
Mn
Cr
Mg
V
Ca
Eu
Yb
Ce
Sm
La
Ti
Dy
Lu
Ele m e n t s (de c r e asin g Vo lat ilit y)
Sc
Al
Au
Co
Ir
Os
Fe
まとめ
１．微小宇宙物質試料の迅速取り扱い法は、
ほぼ完成した。 (既報)
２．標準物質について
親石元素用は準備ずみ。
親鉄元素も見通しがついた｡
３．井戸型Ｇｅ検出器の使用で測定感度（分析精度）を
あげることができた。測定時間も短くなった。
４．１μｇ以上の微小宇宙物質の
化学分析が放射化分析 (INAA)で
ほぼ行えるようになった。