2017 Fiscal Year Annual Research Report
ウラン－鉛年代測定法の新展開：年代サイトメトリーに向けた次世代質量分析技術の開発
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26247094
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平田 岳史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10251612)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 正一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60397023)
折橋 裕二 東京大学, 地震研究所, 助教 (70313046)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ウラン-鉛年代測定法 / 高精度年代学 / 年代サイトメトリー / デイリーイオン検出器 / 放射非平衡 / 高感度多重イオン検出 / プラズマイオン源質量分析法 / レーザーアブレーション法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分析技術の進歩にともない年代情報の質や量は飛躍的に向上し、今では高品質かつ大量年代情報が議論の客観性・信頼性を左右するまでに至っている。本研究では、最も精密な絶対年代情報を与えるウラン―トリウム-鉛年代測定法に注目し、年代データのさらなる高精度化と、適用年代範囲・適用可能試料種の拡大を図る。この目的のために、本研究ではウラン-鉛同位体比測定の高感度化・高精度化が可能な新しいイオン検出器（デイリーイオン検出器）の開発と、年代データの系統誤差の原因となる放射非平衡の補正法を確立した。これまでの研究により３個の小型デイリーイオン検出器を独自に開発するとともに、製作したデイリー検出器をプラズマイオン源質量分析計（MC-ICPMS装置）に取り付け、実践的年代分析を行った。デイリーイオン検出器を用いることで、これにより従来は計測ができなかった1000万カウントを越える強いイオン信号でも正確な計測が可能となり、これにより年代測定の適用範囲を大幅に拡大することができた。さらに本年度は、本研究を通じて開発した「放射非平衡の補正法」を実用化することに成功し、若いジルコン（<50万年）から正確な年代データを引き出すことにも成功した。また本年度は、多重検出法の利点を最大限に活用することで、分析時間を大幅に低減するとともに、試料のごく表面層から正確な年代情報を引き出すことにも成功した。これにより、一粒のジルコン粒子から、表面、リム、コア、の3部分から異なる地質学的意味をもつ年代情報を同時に読み出す（マルチクロノロジー）ことも可能となった。これらの研究成果はいずれも国際学術誌に発表することができ、さらに国際学会主催を通じて国内外の研究者に直接アピールすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、昨年度までに実用化した計3基のデイリーイオン検出器を実践的ジルコン年代測定に応用した。さらに、同じく本研究を通じて開発した「放射非平衡の補正法」を組み合わせることで、本手法の年代分析適用範囲を飛躍的に拡大することにも成功した。本年度は、特に古環境変動指標として重要な「若い」ジルコン試料（10万年～300万年程度の年代をもつ試料。これまで正確な年代分析が困難であった）に対して年代分析と得られた年代データの信頼性の評価を進め、地質学的議論に耐えうる十分な年代分析精度と分析処理速度が得られることを確認した。本研究に得られた研究結果は、国際学会で招待講演・基調講演として発表するとともに、英国RSCが発行するJAAS誌, Quaternary Geochronology誌といった1級の国際誌に発表することもできた。
一方でこれまでの研究成果を用いて研究の主流化・国際的波及を図る目的で、国際会議（第7回アジアー太平洋地域プラズマ分光分析国際会議）を主催し、研究の意義と波及効果を広く国内外の研究者に知らせることができた。
研究分担者である折橋が、平成30年4月1日より東京大学から弘前大学へと異動となることが決定していたため、今後も密接な研究協力体制を維持できるよう共同分析体制の構築を進めた。具体的には、共同研究の円滑な推進を目的に、東大にある分析装置を遠隔操作できる制御システムを開発し、分担者が直接分析を行える分析体制を構築した。これにより研究連携体制に大きな支障は生じないと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、新たに３基のデイリーイオン検出器を設計・製作するとともに、多重検出器型ICP質量分析計に組み込むことで、精密同位体分析において、数々の優れた分析学的特徴、つまり(a) 長時間安定性、(b) 早い応答性（不感時間）、(c) バックグラウンドの安定性、(d) 広い入力出力直線性（ダイナミックレンジ）、等を実現した。
研究最終年度は、これまで年代分析が困難であった「若い」ジルコン試料に対して年代分析を続け、更なる長時間安定性や高圧部品の劣化の評価と、誰もが活用できる計測システムへと完成化するために、操作・データ解析ソフトウエアの開発を進める。さらに本年度は、研究分担者である折橋博士と伊藤博士らとの共同研究を通じて、これまで分析が困難であった1～2ミクロン領域からの年代測定や、表層薄領域（深さ1ミクロン以下）からの年代測定を試みる。こうした年代分析では、元素の二次的移動や表面汚染の可能性が大きく、分析前に試料表面の厳しい評価が必要となる。このため本研究では分析に先がけ、鉛・ウランの広領域二次元マッピング分析を行い、慎重に分析部位の選定を行う。さらに、分析可能な年代分析レンジの拡大やジルコン以外の鉱物の年代分析に向け、標準物質の選定・評価を進める。これらは、デイリーイオン検出器でなければ実現できない高度な同位体計測であるため、本研究の実用分析に対する中核的な研究要素となる。ここで得られた結果は、国際学会で招待講演・基調講演を通じて発表するとともに、積極的に国際誌での公表も行う。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Quantitative elemental bioimaging protocol using femtosecond-laser ablation-ICP-mass spectrometry coupled with glass standard reference material2017
Author(s)
Yoshiki Makino, Seiya Ohara, Marina Yamada, Sho Mukoyama, Kentaro Hattori, Shuhei Sakata, Yuki Tanaka, Toshihiro Suzuki, Atsuko Shinohara, Takehisa Matsukawa, Kazuhito Yokoyama, Takafumi Hirata
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Journal Title
Metallomics : Recent Analytical Techniques and Applications, ed. Yasumitsu Ogra and Takafumi Hirata
Volume: 1
Pages: 93-106
DOI
Peer Reviewed
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