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アパタイト結晶の水素拡散と水素同位体組成から探る月の水の進化史

从磷灰石晶体中的氢扩散和氢同位素组成探索月球上水的演化历史

基本信息

批准号：
18J13729
负责人：
東佳徳
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13729/
关键词：
水素 AFM-IR アパタイト水水素拡散水素同位体組成月

项目摘要

本研究では二次イオン質量分析計(SIMS)を用いた月岩石中の含水リン酸塩鉱物であるアパタイトの高精度水素同位体比分析に取り組んでいたが、目標としていた分析精度を十分達成することができていなかった．この要因として、二次イオン質量分析法の空間分解能不足によるコンタミネーションの影響が考えられた．本研究の目的を達成するためには、高空間分解能で水素同位体分析を行うことが必要な課題となっていた．そこで本年度は高い空間分解能が期待できるAFM-IR(Atomic Force Microscope-Infrared Spectroscopy)という手法により分析を行った．AFM-IRは、原子間力顕微鏡と赤外分光分析計を組み合わせた装置で、ナノスケールの空間分解能で赤外分光分析を行うことができる．赤外分光分析は原理上、水酸基とその同位体置換体を検出できるため、本研究で目指している高空間分解能での水素同位体分析ができる可能性がある．天然のアパタイト結晶からデータを引き出す事前準備として、AFM-IRによる水素分析の基礎データの取得を行った．試料の重水素濃集領域において重水素と酸素の結合に由来すると考えられる赤外吸収を検知することができた．重水素の濃度は数百ppmであり、この程度の濃度の水素であれば検出することが可能であることが示された．一方で通常の水素と酸素の結合の赤外吸収は、試料表面の吸着水や大気中の水成分の影響により優位に検知することができなかった．水素量を正しく分析するには窒素雰囲気下や真空中での分析を行うなどの工夫が必要になる．空間分解能は24-56nmを達成しており、従来の水素分析手法よりも良い空間分解能で水素の分布を観察することができるようになる可能性が高い．

In this study, the secondary mass analyzer (SIMS) was used to analyze the high precision water isotope ratio in rocks. The main reason for this is that the spatial decomposition energy of quadratic mass analysis method is insufficient, and the influence of quadratic mass analysis method on the spatial decomposition energy of quadratic mass analysis method is examined. The purpose of this study is to achieve the high spatial resolution energy of water isotope analysis. AFM-IR(Atomic Force Microscope-Infrared Spectroscopy) is expected to be used in this year's high spatial resolution energy analysis.AFM-IR is an atomic force Microscope-Infrared spectrometer. In this study, the possibility of high spatial resolution energy for water isotope analysis was discussed. The preparation and acquisition of basic water element analysis for natural crystallization The concentration field of heavy water element in sample is studied. The concentration of heavy water element is hundreds of ppm. The effect of absorption of water on the surface of the sample and the water content in the water content of the sample is studied. The analysis of water content is necessary in the vacuum and in the air. The spatial resolution energy is 24-56nm, and the probability of water element analysis is high.