負イオン表面電離型質量分析法によるハフニウム同位体比の高精度測定法の開発と応用

• Project/Area Number: 15654076
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Geochemistry/Astrochemistry
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 牧嶋 昭夫 岡山大学, 固体地球研究センター, 助教授 (70219301)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 栄三 岡山大学, 固体地球研究センター, 教授 (80201672)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: ハフニウム / 定量 / イオン交換 / 同位体比精密測定 / 同位体平衡 / フッ化カルシウム

Research Abstract

本年度は負イオン表面電離型質量分析法によるハフニウム同位体比の高精度測定法の開発と応用の第2年度として、ハフニウム負イオンを生成する条件の検討を行なった。フィラメントに白金を用い、100ngのHfを塗布し、イオン化のアクチベーターとしてバリウム、ランタン、トリウムと硝酸銀を塗布し、フッ化水素酸を最後に塗布してビームを出した。その結果、ハフニウムフッ化物イオンをファラデー検出器で、数ミリボルト1分維持することに成功した。
また、試料をフッ化水素酸で分解し、四重極型ICPMSを用いる、B-Zr-Hf-Nb-Ta-Sn-Sb-Mo-Wの同時定量法を確立した。
さらに、この定量用の溶液から、ハフニウムを分離する方法の開発をおこなった。陰イオン交換樹脂AG1X8でチタン・ジルコニウム・ハフニウムに分離し、さらに、U/TEVAという樹脂を用いることによりチタンとジルコニウムを分離することに成功した。この方法により、ハフニウムを80mgの玄武岩試料から回収率87%、ブランク3pg以下で回収することができた。
さらに、スパイクされた試料に対して、マルチコレクターICP-MSを用いたハフニウム高精度同位体比測定法を開発し、上記の方法で実際の岩石試料からハフニウムを分離し、同位体比を測定する方法を確立した。
別に、ハフニウムのフッ化錯イオンは樹脂に吸着しにくいために、あらたに、フッ化水素酸なしで、王水で試料を分解することを検討した。この目的のために容器これをデザインし、特許申請をおこなった。
また、イオン交換樹脂を用いる元素の抽出に関しても新しい方法をデザインし、岡山大学に発明届を提出した。

Research Products

• [Journal Article] Mg and Ca isotope fractionation during CaCO_3 biomineralisation (2004)
  • Author(s): Chang, V.T.-C., Williams, R.J.P., Makishima, A., Belshaw, N.S., O'NioNS, R.K.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 323 Pages: 79-85
• [Journal Article] Determination for lithium contents in silicates by isotope dilution ICP-MS and its evaluation by isotope dilution TIMS. (2004)
  • Author(s): Moriguti, T., Makishima, A., Nakamura, E.
  • Journal Title: Geostandards Newsletter 28 Pages: 371-382
• [Journal Article] Lithium, Boron and Lead Isotope Systematics of Glass Inclusions in Olivines from Hawaiian Lavas (2004)
  • Author(s): Kobayashi, K., Tanaka, R., Moriguti, T., Shimizu, K., Nakamura, E.
  • Journal Title: Chemical Geology 212 Pages: 143-161
• [Journal Article] Lithium, boron and lead isotope and trace element systematics of Quaternary basaltic volcanic rocks in northeastern Japan (2004)
  • Author(s): Moriguti, T., Shibata, T., Nakamura, E.
  • Journal Title: Chemical Geology 212 Pages: 81-100
  • NAID: 10019865923
• [Patent(Industrial Property Rights)] 試料分解装置、及び元素分析前処理法 (2004)
  • Inventor(s): 牧嶋 昭夫, 中村 栄三
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人岡山大学
  • Industrial Property Number: 2004-046500
  • Filing Date: 2004-02-23
• [Patent(Industrial Property Rights)] イオン交換樹脂を用いた元素の定量分析のための元素濃縮方法と元素濃縮容器 (2004)
  • Inventor(s): 牧嶋 昭夫, 中村 栄三
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人岡山大学
  • Industrial Property Number: 2004-117938
  • Filing Date: 2004-04-13
• [Publications] Tanaka, R., Makishima, A., Kitagawa, H., Nakamura E.: "Tanaka, R., Makishima, A., Kitagawa, H.and Nakamura E.(2003) Suppression of Zr,Nb,Hf,and Ta coprecipitation in fluoride compounds for determination in Ca-rich materials"Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 18. 1458-1463 (2003)
• [Publications] Chang, V.T.-C., Makishima, A., Belshaw, N.S., O'Nions, R.K: "Purification of Mg from low-Mg biogenic carbonates for isotope ratio determination using multiple collector ICP-MS"Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 18. 296-301 (2003)
• [Publications] Nakamura, E., Makishima, A., Moriguti, T., Kobayashi, K., Sakaguchi, C., Yokoyama, T., Tanaka, R., Kuritani, T., Takei, H.: "Comprehensive geochemical analyses of small amounts (100mg) of extraterrestrial samples for the analytical competition related to the sample-return mission, MUSES-C"The Institute of Space and Astronautical Science Report, SP. 16. 49-101 (2003)