2007 Fiscal Year Annual Research Report
同位体計測高度化のための誘導結合プラズマ共鳴イオン化質量分析法の開発
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17206099
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井口 哲夫 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (60134483)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河原林 順 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80283414)
渡辺 賢一 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30324461)
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| Keywords | 同位体 / 質量分析 / 誘導結合プラズマ / 共鳴イオン化 / レーザーアブレーション / 波長可変レーザー / 同位体シフト / ドップラーシフト |
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| Research Abstract |
本研究は、同位体理工学における最も重要な要素技術である質量分析技術に関して、誘導結合プラズ々質量分析(ICP-MS)とレーザー共鳴イオン化質量分析(RIMS)の測定原理を結合し、それぞれの長所を活かしつつ弱点を相補うことで、超高感度でほぼ万能の新しい質量分析法:「誘導結合プラズマ共鳴イオン化質量分析(ICP-RIMS)」の概念を構築し、その成立性の実証と共に、分析能の最適化に向けた系統的な基礎実験と実用化のためのシステム設計提案を行うことを目的としている。平成19年度は、以下の研究項目を実施した。
1.長寿命準位を経由する新しい共鳴イオン化スキームに関する検討
ICPにより励起可能な長寿命準位を経由する新しい共鳴イオン化スキームをCaおよびSrを例として検討した。その結果、準安定準位を始準位とする共鳴イオン化スキームは十分成立し、共鳴イオン化用レーザーの波長に対する要求を緩和することが確認された。このことから、長寿命準位を経由する新しい共鳴イオン化スキームは、ICP-MSとRIMSをカップリングする場合、有用であるという知見を得た。
2.プラズマ源とレーザーイオン化部のカップリングに関する概念設計
共鳴イオン化用のレーザーには、イオン化効率、汎用性等を考慮するとパルス発振レーザーが適している。一方、ICPからは連続的に試料原子が真空容器内に導入されるため、ICPプラズマ源とレーザーイオン化・質量分析プロセスのカップリング効率が重要となる。ICPプラズマにより生成される原子のイオン化と電場による輸送過程を模擬したシミュレーション計算の結果、10kHzの繰り返し率のレーザーおよび垂直引き抜き方式飛行時間型質量分析器を採用することで約10%の効率が得られることがわかった。また、これをもとにレーザーにより生成されるイオンを引き抜くための電極の設計および試作を行った。
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