二次元高分解能二次イオン質量分析計 (NanoSIMS) を用いた鉛とストロンチウム同位体測定 "Applications of Stable Isotopes in Life Sciences". Lead and Strontium Stable Isotope Measurements by Using a High Lateral Resolution Secondary Ion Mass Spectrometer (NanoSIMS)

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著者

    • 佐野 有司 SANO Yuji
    • 東京大学海洋研究所 先端海洋システム研究センター Center for Advanced Marine Research, Ocean Research Institute, The University of Tokyo

抄録

二次元高分解能二次イオン質量分析計(NanoSIMS NS50)を用いた約5μmの空間分解能での鉛とストロンチウムの同位体測定法を開発した。これらの元素には<SUP>206</SUP>Pb,<SUP>207</SUP>Pb,<SUP>87</SUP>Sr等の放射性起源の核種が存在するので,天然における同位体比の変動が大きい。そのため空間分解能を上げても,測定誤差の範囲を超えた有意な同位体比の変動が見られた。モナザイトのウラン-鉛年代測定では,約4nAの酸素一次イオンビームを照射し,二次イオンを引き出してMattauch-Herzog型のイオン光学を持つシステムで質量分析した。イオン・カウンティングの多重検出器で<SUP>140</SUP>Ce<SUP>+</SUP>,<SUP>204</SUP>Pb<SUP>+</SUP>,<SUP>206</SUP>Pb<SUP>+</SUP>,<SUP>238</SUP>U<SUP>16</SUP>O<SUP>+</SUP>,<SUP>238</SUP>U<SUP>16</SUP>O<SUB>2</SUB><SUP>+</SUP>を同時に検出できるように配置した。試料の<SUP>206</SUP>Pb/<SUP>238</SUP>U比は年代既知の中央マダガスカル産の標準試料の<SUP>206</SUP>Pb/<SUP>238</SUP>U比と比較することで求めた。一方<SUP>207</SUP>Pb/<SUP>206</SUP>Pb比は一つの検出器により磁場スキャンで分析した。台湾で採取した砂岩から分離した44個のモナザイトの<SUP>238</SUP>U-<SUP>206</SUP>Pb年代と<SUP>207</SUP>Pb-<SUP>206</SUP>Pb年代を測定し,電子線マイクロプローブ法により求められたU-Th-Pb化学年代と比較した。その結果,十分な一致が得られた。次にNanoSIMSにより天然の炭酸カルシウム中のストロンチウム同位体比(<SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr)を分析した。多重検出器は<SUP>43</SUP>Ca<SUP>+</SUP>,<SUP>80</SUP>Ca<SUB>2</SUB><SUP>+</SUP>,<SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP>,<SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP>を同時に検出するように配置した。次に第4番検出器が<SUP>85</SUP>Rb<SUP>+</SUP>,<SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP>,<SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP>を順番に,一方第4b検出器が同時に<SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP>,<SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP>,<SUP>88</SUP>Sr<SUP>+</SUP>を検出するように磁場スキャンを行った。Caダイマー,<SUP>87</SUP>Rb,<SUP>88</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr比より見積もったマスバイアスなどの一連の補正を行った。標準試料JCP-1の繰り返し測定の結果,<SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Srは0.3‰の精度と確度で分析できた。この手法を淀川で採取されたアユの耳石に応用した。耳石の中心部のコアーは高い同位体比,外辺のリムは低い同位体比となり,湖で生まれ,川を下り海で育ち,川を遡上中に捕獲されたアユの生態に沿った同位体比の変動が得られた。

The method of Pb and Sr isotope measurements at about 5μm resolution was developed by using a high lateral resolution secondary ion mass spectrometer(NanoSIMS NS50). Since the both elements have radiogenic nuclides such as <SUP>206</SUP>Pb, <SUP>207</SUP>Pb, and <SUP>87</SUP>Sr, natural variations of isotopic ratios are large. It is possible to detect a meaningful variation in a terrestrial sample, even though the experimental error is relatively large. In the case of monazite U-Pb dating, a 4 nA O<SUP>−</SUP> primary beam was used to sputter the sample and secondary positive ions were extracted for mass analysis using a Mattauch-Herzog geometry. The multi-collector system was modified to detect <SUP>140</SUP>Ce<SUP>+</SUP>, <SUP>204</SUP>Pb<SUP>+</SUP>, <SUP>206</SUP>Pb<SUP>+</SUP>, <SUP>238</SUP>U<SUP>16</SUP>O<SUP>+</SUP>, and <SUP>238</SUP>U<SUP>16</SUP>O<SUB>2</SUB><SUP>+</SUP> ions simultaneously. Based on the monazite standard from North-Central Madagascar, we have determined the <SUP>206</SUP>Pb/<SUP>238</SUP>U ratios of samples. <SUP>207</SUP>Pb/<SUP>206</SUP>Pb ratios were measured by a magnet scanning with a single collector mode. 44 monazite grains extracted from a sedimentary rock in Taiwan were analyzed. Observed ages were consistent with the U-Th-Pb chemical ages by EPMA. Then NanoSIMS has been used to measure <SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr ratios in natural calcium carbonate samples. Multi-collector system was adjusted to detect <SUP>43</SUP>Ca<SUP>+</SUP>, <SUP>80</SUP>Ca<SUB>2</SUB><SUP>+</SUP>, <SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP>, and <SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP> ions at the same time. Magnetic field was scanning for the EM#4 counter to detect <SUP>85</SUP>Rb<SUP>+</SUP>, <SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP> and <SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP>, while the EM#4b can measure <SUP>86</SUP>Sr<SUP>+</SUP>, <SUP>87</SUP>Sr<SUP>+</SUP>, and <SUP>88</SUP>Sr<SUP>+</SUP>, respectively. Repeated analyses of a coral skeleton standard(JCp-1) show that <SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr ratio agrees well with the seawater signature, after the series of corrections such as Ca dimer, <SUP>87</SUP>Rb, and a mass bias estimated by <SUP>88</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr ratio. The method is applied to an otolith from ayu (Plecoglossus altivelis altivelis) collected from the Yodo river, Japan. The spatial variation of <SUP>87</SUP>Sr/<SUP>86</SUP>Sr ratios was consistent with amphidromous migration of the fish, namely, born in the lake and grown in the coastal sea and finally collected in a river.

収録刊行物

  • Radioisotopes  

    Radioisotopes 57(9), 579-591, 2008-09-15 

    Japan Radioisotope Association

参考文献:  37件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021914834
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00351589
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    REV
  • ISSN
    00338303
  • NDL 記事登録ID
    9652130
  • NDL 雑誌分類
    ZM35(科学技術--物理学) // ZN36(科学技術--原子力工学・工業) // ZP2(科学技術--化学・化学工業--物理化学) // ZS45(科学技術--医学--放射線医学)
  • NDL 請求記号
    Z15-20
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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