| 研究課題/領域番号 |
20K20529
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
角野 浩史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90332593)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
|
| 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 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究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。これを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に応用し、マントルにおける微小な希ガス同位体比の不均質と、それをもたらしたマントル内物質移動について探る。本装置の開発により局所同位体分析の分野に、希ガスという新たなトレーサーを導入することができ、地球惑星科学の広い範囲に新たなブレークスルーをもたらすと期待される。
本年度は質量分析計内のイオン源に試料ガスを集める圧縮機構を、質量分析計メーカーと磁気軸受メーカー、ターボ分子ポンプメーカーとの相談の上で検討した。その結果、当初想定していた、イオン源の近傍に高速回転するローターを設けることは、完全磁気軸受にすることが難しくベアリング軸受からの大量の脱ガスが避けられないこと、振動に対してきわめて脆弱で地震が頻発する日本国内での運用は現実的ではないことなどから断念した。そこでガス圧縮機構としては、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こととし、その製作を開始した。並行して超低ブランクの希ガス抽出・精製ラインの開発にも着手し、小型真空加熱路用タングステンバスケットのテストやゲッターポンプの新規導入などを実施した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の核となる圧縮イオン源の開発に一年間ほどかかることを想定していたが、2020年10月の課題採択からの半年間で、ガス圧縮機構の検討の結果を踏まえて超低リークレートの磁気軸受型ターボ分子ポンプの製作に移行しており、2021年8月頃に当該機器は完成する見込であることから、順調に進展していると判断できる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
希ガス質量分析計の分析管内に磁気軸受型ターボ分子ポンプを組み込み、そのガス圧縮機構による希ガスのイオン化効率の向上を確認するとともに、顕微鏡で集光したレーザーを用いた微小試料の局所加熱による希ガス抽出システムと、超低ブランクの希ガス抽出・精製ラインの構築を進める。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
当初計画では初年度中にガス圧縮機構の設計・開発と必要物品の導入を完了することを想定していたが、ガス圧縮機構の仕様の策定が完了したのが年度末に近く、またメーカーにおける製作にも時間を要するため、実際の開発費の支出は翌年度となった。翌年度はこの開発を完了させるとともに、並行してレーザーを用いた微小試料からの希ガス抽出システムと超低ブランクの希ガス抽出・精製ラインの開発を進めていく。
|
