What’s Isotope Microscope

このページでは，同位体顕微鏡の初歩(何ができるか、どんな試料は分析できるか)を説明します。

同位体顕微鏡とはなにか

同位体顕微鏡システム（Isotope Microscope）は，SIMS（Secondary Ion Mass Spectrometry:二次イオン質量分析法）の技術を発展させ，物質中の同位元素の３次元分布をイメージング可能とした世界唯一の装置です．隕石や月の石など、主に地球外物質を分析するために開発され、探査機はやぶさの持ち帰った小惑星イトカワ試料の分析にも用いられました。後継の探査機はやぶさ2や米国NASAの探査機OSIRIS-RExの分析も行う予定です

同位体顕微鏡は何がすごい

1. 常温・クライオ環境下で，マイクロ領域の同位体のイメージングができます．
   SEM-EDSやEPMAでできる，化学元素の表面分析(同位体マッピング・定量分析)を思い浮かべてください．そのとき，イメージング・定量できるのが化学元素だけではなく，同位体だとしたら，何を分析してみたいですか．
   同位体顕微鏡では，同位体のイメージング・定量分析が可能です．例えば，安定同位体をドープして元素の動きをトレースしたり，拡散を見ることが可能です．その利用範囲は，物理・化学・地球惑星科学の領域にとどまらず，材料や生物にも広がっています．

2. 分解能・精度・下限濃度が抜きん出ています．
   本システムは濃度１ppbまでの同位元素に対し横方向200nm・深さ方向10nmの空間分解能があります．500倍の濃度差をもつ同位元素において相対誤差0.5%の分析精度で同位体比分析可能です．同位体顕微鏡システムはマイクロ領域における同位元素の３次元分布を高精度イメージングにより可視化できる唯一のソリューションです．

3. 水・水素，リチウム，ボロンなど，通常の表面分析では難しい元素も測れます．

どんな試料なら測れるの？

• 分析成功の可否を握るのは，試料表面の平滑性や平行度です．
• 25 mm x 25 mm x 5 mmの固形試料ならホルダに入ります．現在整備中のクライオ装置群で調整すれば，常温で液体の物質や生物試料の分析も可能です．
• 一度に測定できる領域は，100 μm 四方です．

詳細は，資料準備の方法と形状にまとめました．

参考文献

1. 坂本直哉, “同位体顕微鏡で探る太陽系”, 日立ハイテク　技術機関紙 SI News リンク
2. 圦本尚義, 同位体顕微鏡―高感度 2 次元イオン検出による結像型 SIMS―, 顕微鏡, 41, 134-137（2006）リンク