基礎から学ぶマススぺクトロメトリー／質量分析の源流第10回　同位体の質量分析

摘要

The basic physical aspects of atoms and isotopes, as well as the physical and chemical processes responsible for variations in isotopic ratios are overviewed. The major techniques in current use for isotope ratio measure­ments are stable isotope mass spectrometry (MS), noble gas MS, thermal ionization MS, inductively coupled plasma MS, secondary ion MS, and accelerator MS. The types of ion sources suitable for use in isotope ratio MS are electron ionization for gases, thermal ionization for non-volatile elements, inductively coupled plasma ionization for the majority of elements, and sputtering ionization by means of a high energy positive or negative ion beam for solid target elements. A variety of ion detection methods using a Faraday cup, a Daly collector system, and an ion counting system with a secondary electron multiplier are capable of covering a wide dynamic range of ion beam intensity, from ~10~8 to < 10~-19 A. Methods used for data processing and for evaluating the reliability of data for the isotope ratios that are obtained using MS are described.%1．はじめにもし宇宙と地球を構成するあらゆる物質中の同位体比が，それぞれの元素で常に一定であれば，同位体比を精密に測定する質量分析法が活躍する場はほとんどなかったであろう．幸運なことに，現実にはいろいろな元素の同位体比がさまざまな物理化学的要因によって，場所，物質，時間に関して変化していることがわかってきた．われわれは，その同位体比の違いや変化の大きさなどをもとに，他の手法ではうかがい知ることのできないさまざまな情報を得ることができるため，同位体を用いた研究手法は，宇宙地球科学，考古学，環境科学などでは欠くことのできないものとなっている1）～7）．さらに，生物学，医学?薬学，また食物の産地推定など生活に密接にかかわる領域にも広がりっっある1）．