高性能水素吸蔵合金を用いた質量分析装置内の水素除去に関する研究

高性能储氢合金质谱仪除氢研究

基本信息

批准号：
21K03700
负责人：
柴田智郎
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Fukuoka University (2022)Kyoto University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球内部の深部流体は、液体－岩石間の化学反応を通じて、多様な含水鉱物や変成岩、火成岩を産出するばかりでなく、岩石の強度低下をもたらすことから、火山噴火や地震発生のメカニズムに深く関係していると考えられている。そのため、深部流体の挙動を直接的および連続的に観測できる手法の開発が期待されている。なかでもヘリウム同位体比は、深部流体の挙動を直接的に提示する数少ないパラメータである。現在、火山ガスや地下水などの試料中のヘリウム同位体比の測定は、実験室の超高真空精製ラインと同位体質量分析計を組み合わせた装置を用いて行っている。試料中のヘリウムを真空中で抽出するが、地下水試料はもちろんのこと、火山ガス中に含まれている水分が真空ラインに混入し、真空ライン中の水素濃度が高くなり、分子量３の水素分子イオンが質量数３のヘリウムに影響を与え、ヘリウム同位体比の分析精度が悪くなる。四重極質量分析計においては、質量数４のヘリウムに分子量３の水素分子イオンのピークが重なり、シグナル/ノイズ比が低下する。そこで本研究の目的は、近年になり急速に水素吸着性能が高くなっている水素吸蔵合金を用いて、真空中に残留している水素を簡易かつ迅速に除去できる手法を確立し、質量分析装置内に残留している水素を減らすことである。令和３年度にはランタン－ニッケル系合金の吸蔵合金を用いて、真空中の水素除去を試みたが、残留水素の除去が十分でなかったため、令和４年度は新たに２種類のジルコニウム－バナジウム合金を用いて試験し、実際に採取した火山ガスや地下水試料を用いて、ヘリウム同位体比を繰り返し測定し、精度の向上を目指した。

地球内部的深水不仅通过液体和岩石之间的化学反应产生各种水合矿物质，变质岩石和火成岩，而且导致岩石强度的降低，使它们与火山喷发和地震的机理深深相关。因此，人们希望开发一种可以直接，连续观察深液的行为的方法。其中，氦同位素比是直接呈现深流体行为的少数参数之一。目前，使用将实验室超高真空纯化线与同位素质谱仪结合的仪器测量了诸如火山气和地下水之类的样品中的氦同位素比。样品中的氦气在真空中提取，不仅是地下水样品，而且在火山气体中包含的水分混合到真空线中，从而增加了真空线中的氢浓度，而氢分子离子的分子离子具有3个分子量的3个分子量，均为3影响氦气，质量为3，从而导致硫型硫基替型速率的分析。在四极质量光谱仪中，氢分子离子的峰为3个分子量为3个重叠的氦气，质量为4，导致信号/噪声比的降低。因此，这项研究的目的是建立一种可以使用氢储存合金轻松而快速去除真空中剩余的氢的方法，该合金在近年来迅速改善了氢吸附性能，并减少质谱仪中剩余的氢量。在2021年，我们试图使用灯笼 - 尼克利合金储物合金在真空中去除氢，但是残留氢的去除尚未充分去除，因此在2022年，我们测试了两种新型的锆 - 泛素合金，并反复测量了使用实际的火山气体和地面的氦同位素比例，以提高氦同位素的比率，以提高瞄准剂，以提高准确的范围。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Observation of the deep Indonesian throughflow using helium isotopes

DOI：
10.1007/s10872-020-00560-8
发表时间：
2020-08
期刊：
Journal of Oceanography
影响因子：
2.3
作者：
M. Escobar;N. Takahata;H. Obata;Y. Sano
通讯作者：
M. Escobar;N. Takahata;H. Obata;Y. Sano

Monitoring the magmatic activity and volatile fluxes of an actively degassing submarine caldera in southern Japan

监测日本南部活跃排气的海底破火山口的岩浆活动和挥发通量

DOI：
10.1016/j.gca.2021.10.023
发表时间：
2022
期刊：
Geochimica et Cosmochimica Acta
影响因子：
5
作者：
Nakajima Ma. Teresa Escobar;Takahata Naoto;Shirai Kotaro;Kagoshima Takanori;Tanaka Kentaro;Obata Hajime;Sano Yuji
通讯作者：
Sano Yuji

Monitoring the magmatic activity and volatile fluxes of Wakamiko Caldera in southern Japan

监测日本南部若见湖火山口的岩浆活动和挥发通量