Development on nano-scale multi-element isotope microscope and an application for nucleosynthesis based on the meteorite analysis

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18805
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 寺田 健太郎 大阪大学, 理学研究科, 教授 (20263668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河井 洋輔 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90726671)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2023-03-31
• Keywords: SIMS / 局所分析 / 同位体分析 / イメージング分析 / 隕石 / 岩石

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ポストイオン化を新機軸としたナノスケール同位体質量分析装置を開発し、1μm以下の地球外鉱物中の微量元素の同位体分析を 行うことを目的としている。

昨年度までは、天然鉱物ジルコン(ZrSiO4)中の微量元素であるウラン及び鉛の局所同位体分析手法の開発を行なってきたが、本年度は新たに、隕石中にしばしば産出する天然鉱物アパタイト(Ca5(PO4)3(F,Cl,OH))の2μm領域におけるウラン及び鉛の局所同位体分析の実現を目指し、Pb濃度が53ppmのアパタイト標準試料（PRAP）、および17ppmの天然アパタイトのPb同位体分析を行った。試料表面のラスタリング条件およびバックグラウンドイオンの原因を再評価し、空間分解能を先行研究より十倍近く向上させた条件下で、誤差の範囲で一致するPb同位体比、および207Pb/206Pbモデル年代を得ることに成功した。この結果をもとに、月隕石 Northwest Africa 4734中のアパタイトを用いたPb-Pb年代分析を行った。分析領域2μmの高い空間分解能で、先行研究と誤差の範囲で一致するPb-Pbアイソクロン年代を得ることに成功した。
並行して、東大のNanoSIMSを利用し、ビーム径5μmで炭素質隕石中のアパタイトの年代分析を行い、鉛同位体比の基礎データを取得した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナの感染拡大による研究活動の自粛を余儀なくされた。また装置開発のコアメンバーである研究分担者の異動が重なったため。

Strategy for Future Research Activity

同位体イメージング像を取得するためのイオンビーム走査機能、広い質量範囲の分析を行うために必要なパルスタイミング制御、および定量性の高い分析を行うために必要な新規スペクトル取得法、鏡面研磨した標準試料を用いた複数の元素をスイッチしながらの連続測定、バックグラウンドを軽減するサンプルのラスタリング方法といった、本計画を達成するのに必要な開発要素 の一つ一つは出来上がりつつある。IMSの使い手である新メンバーを4月1日付けで共同研究に加え、引き続き研究を推進する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナ感染拡大に伴い、所属大学や学外での研究活動の自粛を余儀なくされたため。また、出席予定であった国内外の学会が、相次いでキャンセル、もしく はオンライン学会になったため。