圧縮イオン源を用いた超高感度希ガス質量分析計の開発による新たな地球惑星科学の開拓
【研究キーワード】
質量分析 / イオン源 / 希ガス / 超高感度分析 / 局所分析 / レーザー抽出 / 同位体
【研究成果の概要】
本研究の当初計画では、高速回転する磁気浮上型のローターにより希ガスをイオン源に集めてイオン化し、そのイオンのほぼ全てを質量分解能を損なうことなく検出器まで導く、ガス圧縮機構と四重極静電レンズを備えた画期的な電子イオン源を開発し、数百個程度の希ガス同位体を検出可能な、従来を遥かに超える高感度の希ガス同位体質量分析を実現することを目的としていた。
昨年度での検討により、希ガスの圧縮機構をイオン源に一体化させるより、接合部に金属シールを採用した超低リークレートの磁気軸受型ターボ分子ポンプを質量分析計の分析管内に組み込む方が現実的であり、また振動等による装置破損のリスクが大幅に低いことが明らかとなったため、本年度はその製作を実施した。また完成したターボ分子ポンプを質量分析計に接続するための配管を設計・製作し、検出器からの微小なシグナルをノイズと分離して検出するための高速プリアンプを導入するなど、質量分析計のシステムとして完成させるための準備を進めたが、接続する質量分析計を他の研究に常時使用しているために、現在はターボ分子ポンプの組み込みのタイミングを計っているところである。
また並行して、近赤外ダイオードレーザーと顕微鏡を組み合わせた、微小試料からの希ガス抽出システムを構築した。これと昨年度開発した超低ブランクの希ガス抽出・精製ライン、既存の質量分析計を用いて、マントル起源かんらん岩中の流体包有物一つ一つの分析を予察的に実施したところ、本年度に開発した小型真空炉を用いたバルク分析で2つの異なる希ガス成分の存在が示唆された試料について、一方の成分がCO2に富む流体包有物に含まれていることが確認できた。
【研究代表者】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-07-30 - 2023-03-31
【配分額】25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円)