15
REVIEW REVIEW 腕腙腂腉腔腇腎腋腋腍腊腌腑腏腌腐腀腗腟腝腘腅腖腞 10 腜腒腚腅腗腟腝腘 Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry腏腡膴膚 Keisuke N6<6D 膡膑膡膵膹膬膘膟膗膡臐膺臋臱 Geochemical Research Center, Graduate School of Science, University of Tokyo, Bunkyo-ku, TOKYO, JAPAN 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 measure- ments 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(Received September 9, 2010; Accepted January 14, 2011) 1. 腆腃腈腄 腯腘膒膫腹臃自腚腵腌腳腱腵腂腠 腛腶腜腶腧膻致腢臟腦膎腢腌腶腩腂腠腹臮腦臹腚腵臏腼腥腑膢腚腵臞腨腬腣腺腤腥腐腟腝腢 腌腷腎臁膓腥腕腣腦膾臐腦腨腍腷腍腷腥膻致腧腑腖腭腗腭腥腤腹膗膡腓腶膐腦腲腟腡臞臚膦腦膧腘腡膗腘腡腍腵腕腣腑腸腐腟腡腒腝腸腶腸腶 腛腧腂腠腧膋腍腰膗腧腒腖腥腤腹腯腣腦腧臓腢腨腎腐腑腍腵腕腣腧腢腒腥腍腖腭腗腭腥臠腵腕腣腑腢腒腵腝腮腍腝膹膬臓膫膘膡臄臀膡膤膮膘膡腥腤腢腨膷腓腕腣腧腢腒腥腍 腯腧腣腥腟腡腍腵 1)7) 腖腳腦膌膡腭腝 腧臉腥腤臭膢腦臰腦腐腐腸腵膍腦腯臂腑腴 腠腠腌腵 1) 腍腊膫膘膡腦腏腍腡腨臑臩腧膪 腥膜腹臌膶腣腘腡腸腵腚腵腜腅2), 4)6) 腙膻 致腧臏膦腦腏腔腵臵自腰腝腖腧膋腍腹腸腵腘腝臏腧膳自膙腧膛3), 7) 腛腑膏腣腘腝腥腤 6) 腁腴腥膹膬腦腸腵腖腶腡腍腵腦腨腘腥腍膆腑腙腘腡腸腵腑腌腵 6) 腼腥腢臹腖腶腵腯腧腨腑腙 腲腴腯膿臨腹臰臹腘腝腬腎腑臦臺 腭腝腨臮腖腻腓臹腢腒腵腮腪臑臩腢腌腵2. 臜腢腨膼臊膞腣腘腡腧腏腲腪腂腠腘腶膐腦腠腍腡臙腫腵腧膻致腧臵自腹臫膠腐 腠臮腦臹腚腵臏腼腥腢腨腑腃臝腣腥腵腧臏腨腸腐腟腡腍腡腾膂腽膀膄腧臆腖 腚腥腸腞 腻腼膅膁腄膃膯腹臫膠腦臹腚腵腕腣腑臇腯臗腢腌 腾膂腽膀膄腧 m/z 腧膋腍腦臗腍腡腐腥臶腹膸臘腚腵腧臏腼腥腥腤腣膉腥腵 腢腌腵腼腥腨臲腃腓臼臈腣腛 腶腳腧臼臈腹臇腯臆膣腐腠臆臮腢臹腚腵臓腢腌 腍腸腱腵 膕臎腲腴腯 臖臎腎腰腚腵腌腵腷腖腧臆腍腂腥臯腹臅腎腝腮腦腨臝膻致膇膝腧臏腧膔至腐腳臒腴腥臏膂腽膀膄腹腵腲腎腦腻腼膅膽臯膥腻腼膅膸臘膨腧 腚腫腡腧腣腥腹臥膲腍臬臡腥臢腖腳腦腨 腼腥臯臷腹臬臡腢膖腖腧膗腧臛腥腍膤膮腦腓腥 腤腧腟腺腹膷腓腕腣腑腢腒腥腍Correspondence to: Keisuke N6<6D, Geochemical Research Center, Graduate School of Science, University of Tokyo, 731 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 1130033, JAPAN, e-mail: [email protected] 腏腡膴膚腀 膡膑膡膵膹膬膘膟膗膡臐膺臋 臱腀 腋1130033 腕腦膭膱731 J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. Vol. 59, No. 2, 2011 35

Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

  • Upload
    lamtram

  • View
    236

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

REVIEWREVIEW

��������� ������������� 10� ��������

Fundamentals of Mass Spectrometry�Isotope Ratio Mass Spectrometry�

����Keisuke N6<6D

��������������� ����� Geochemical Research Center, Graduate School of

Science, University of Tokyo, Bunkyo-ku, TOKYO, JAPAN

The basic physical aspects of atoms and isotopes, as well as the physical and chemical processes responsiblefor variations in isotopic ratios are overviewed. The major techniques in current use for isotope ratio measure-ments are stable isotope mass spectrometry (MS), noble gas MS, thermal ionization MS, inductively coupledplasma MS, secondary ion MS, and accelerator MS. The types of ion sources suitable for use in isotope ratio MSare electron ionization for gases, thermal ionization for non-volatile elements, inductively coupled plasmaionization for the majority of elements, and sputtering ionization by means of a high energy positive or negativeion beam for solid target elements. A variety of ion detection methods using a Faraday cup, a Daly collectorsystem, and an ion counting system with a secondary electron multiplier are capable of covering a wide dynamicrange of ion beam intensity, from�10�8 to�10�19 A. Methods used for data processing and for evaluating thereliability of data for the isotope ratios that are obtained using MS are described�

(Received September 9, 2010; Accepted January 14, 2011)

1. � � !

������������ !�"�#�$ �%& '()(#*+,-./�,�(0& �$ ��1�.2���"��3�%4���567�89:;<=,�>?� @A:B�.& C�.6D>D>:*+#�$ �%EFGF:� ���H.I<J& 5K& "& LM.N�J� �JD�B�%O;<JP=� O(O(6& '#�$ �#QDR� #�PE:9���.& �#S�,6?;%D��B�#,P:DEFGF:T����B�%,P�=U& �$ ��D=�S�6& ����& VW�& XY�:9,6Z[B�#,P:D�#�:<JD�1)�7)� E .& \�& ]�^��& F=_#`�a�:9\4.�b.;;O��c.�d%eff��1)� ����.gDJ6& �hi�$ #jk�:l��Lm��J ���!"2�2), 4)�6)& �n*+#"M.go��$ p�R#$#QD� ��="#q�r%#s&3), 7)& '�#�$ �(t��="

u):96)&*+:�. �E(JD���$ .6& l��:Dv��$ �& l��J�#�$ .�O��hi�$ %��6)� "��3�,2�E(��#6& v��$ �& �h,2�Ie�wx�-b2��=7?%yz.& F=61$.[2�,P��{/�hi�$ ,���

2. � � �

0|,6& }~���J#�$ & gI��$ �#�)�H.fDJ���� ��#*+#�$ p����;f1�.2���"��3�,6& 2�1��:��$ #"�6O;<JDJ& "������#�E ��:O��������$� ���.2���B�%����,�e& "������# m/z2#QD.�3�4DJ�F;:�1�$�����5�#"��3�:9��:�3,��� �$ "��3�6�1�:�$  ¡$�'( # ¡�����¢$;f�1$,2���S6,�e& DO!� £¤¥¦ Ie� £§¥¦ .7(���3�,��� ¨8$#�D�$ �3�©?=U.6& ª4« ��31�*+¬­#"#®¯; °e& v�:"���������I?.���±^�3²^�����³#��J#9��´µ$#.D¶·:¸:.;�& E .6"��3ª4« �¶·,¹$� #º:DXY.4[:9#<=�Z[B�%,P:D�

Correspondence to: Keisuke N6<6D, Geochemical ResearchCenter, Graduate School of Science, University of Tokyo, 7�3�1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113�0033, JAPAN, e-mail:[email protected]����& ��������������� �����& »113�0033 ��>?�¼0½ 7�3�1

J. Mass Spectrom. Soc. Jpn. Vol. 59, No. 2, 2011

� 35 �

Page 2: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

2.1 �������6), 8)

��������������� � ������������� ���������� ��������� !���"#$��%&�'��()� *+'����%,-, ��./&01�2 ������� �3�(�� 4&4&��5��6���%,-, �7�89:0� ;�� <�� => !?����@ ��� ���A�%&01�2 �B�� C��D!� ! C����EFB/� "G#$�$H����IJ0K� ��B/��6�./&�9��4B:01�2 LM%/&01�L�$� �&�$N��'&�@ ���'O�P1$$H��1�2 � 4 � $N?���(�@ �'��()� 7Q#'��LMR01��J� �(�)*�L� �+#,*��-S�%&�2T.$H���U�� 1912/� J. J. Thomson�VWXW01Y�)Z�210 Ne��(& 20W[\�]B$ 22�W[\�S����^�(:�2 9�W[\$3�04_75� (CO2)� 2`[a\DNe���7�(NeH2)�b6' !�78$S9�� ,� Ne:.$c10�;$ 20� 22W[\�d<=�e.�(�9� !B/� 7Q#>*��-�^ 1��(�@ �'��(��f?gh�2 i�j� Ne�0k (D�-� j$lm%&�@An�(�)Z$L��(�0k :. !$L)� �(& 22�$H��B+�ChD&/&�L�$ :�9)2���'�0�1Y (eo1.60217733p10�19 C)

�':��B/ )� �'& (N)��& (Z)�E��& (A)�F�2 � 4 � AoZqN�(�2 i&r&���Gs�(�mno1.67493p10�27 kgcLtmpo1.67262p10�27 kg�(�2 �$=u081�'��L)v1wxyz{HI$(��J� JK�B+��L��� M|}N 10��1� 1~�{�������0�$�O��2 ���1Y�P3Q�0k$R�1S�1Y�' � �(��:��%11 �Gs�(meo9.10939p10�31 kgo0.511 MeV� ���$&T:0c)� ����0�1�#$�'�(�2 �7Q#'����1$L:0�,��J� i�1��&�R�1 Z�U�� ,��8%��'���V&��R�^��J� W&A��(&���2 $H��9&/�X��210�

A�?���� ,�� AZ�?����

�L�$YB&�2�(�JH�� �'� 12C�Gs�( ma(12C)

�210� ���L�$.�%&01�2muo1 uoma(12C)/12o1.6605402p10�27 kg

o931.494 MeVo1.49242 J

9�� 1���D�'��(mncLtmpL)�%1�(JH�� � 6���' 6�B/��%&01�12C��f�wxyz{��J�(�2 eZ$ Z���� N���'B/��%&����( mk

�� ���'��(�E����Dmo(Z mpqN mn)�mk

��(�[�11� f�wxyz{ DE� DEoDm c2�1� Einstein��(�wxyz{�R`\����(�299� c�]"���^ (2.99792p108 m/s)�(�2��(����L� Weiszacker�Bethe�M_�#�(����R�^�2

M(A, Z)o0.991955A�0.000840Zq0.018500A2/3

q0.10000(A/2�Z)2/Aq0.000750Z2/A1/3

qd (A, Z)

9���� ` 1��` 2�����(�EB/��f�wxyz{��a�������1�'�� ` 3��f�wxyz{��%1Fb��� ` 4���'���3�.&�f�wxyz{��%M ���� ` 5����$ �1�#cd��� ` 6�� A� Z�¡¢$L�T.'�£1����L�$F%&01�2

d�Ao¡� Zo¡�o�0.036A�3/4 ¤ ¥'T.d�Ao¡� Zo¢�oq0.036A�3/4 ¤ ¥'eT.d�Ao¢� Zof¦�o0 ¤ �H$T.

9���� �(& (A)� 15L)"^1���(�B )LM�R�01�2 ��T.'��$ �f��d%$L:0c)�§M(A, Z)�(Z mpqN mn)¨/A

(mpo1.0072765, mno1.0086649)

��%1]! 1�g�)�f�wxyz{�"^1�1©�2 ��T.'��& (Z)��'& (N)�¡¢$"^MªB�0c)� T.$H��&�� Table 1$«�L�$ Z� N�¡&�$H�� 165��¥'�M�Z� N�h,�¢&�L��� �(&��%12H, 6Li, 10B,14N� 4$H��¬�(�6)2

2.2 ����� �4&4&�i�j)�����?�$'$H�=�@ �'���&B+��2 ­k$®�¯�v°$®�¯�_� (18O/16O)D�� (2H/1H)� 1,�±�01�"��������l�$m�:01��������� (3He/4He)� ²n$³:01�´[µ¶\·�op¸�qr5�5� (13C/12C) !'i�s�(�2), 3), 7), 10)2 99��� $H�=�Ot��^89�u¹�1MOB���2

2.2.1 �����������Fig. 1�º»$�'& (N)�v»$�& (Z)��:��w11)�e��«��'��(�2 9�w�� (�?� �Z�e.� � N�@ �� � 4 º$x¼�1��y�P1$$H� (isotope)�1�2 ,�� ½��)zJ

Table 1. T.$H��&

�& (Z) �'& (N) �(& (A) T.$H��&

¡& ¡& ¡& 165¡& ¢& ¢& 55¢& ¡& ¢& 55¢& ¢& ¡& 4

­{ (2005)6)$L�2

K. Nagao

� 36 �

Page 3: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

45��������� � � (Z)��� � (N)����� �����A���� ���� �� !"#�$%& (isobar)�#'( a)*��4He�+ (Z,2, N,2)

�$-�� �+ . /01�234� Z� N� 2567�#�*8�2( + 9��� �:�; !/0�2 b�)*��� �� � 1<=>?� � 1<@A3$%& �B4C�� �*8�2( D���; !/0�2 bE )*F:� KG; !HI�2; HI)*��� � 1<=��� � 1<@A3$%&�B4JK��*8�2(�AL235U �M=N 7.04O108P� F238U �M=N 4.47O109P� �Q�R� 7S� 8S� a)*� 4S� 6S� b�)*!T?U��207Pb�208Pb��26)(V�WX3Weiszacker�Bethe�MYZ[\�]^!_>? b�)*�`#?aA2( ��^� A!b��2�A�c��de� d,0���� Z�fg? 1h�/i���2 (Fig. 2a)( /i��jklmn�o2U�� 1

g.pqg�#( A�r��de�� Z�r���Q�s� 2d56���2 Z�c�� 2h�/i���t2(Fig. 2b)( K�/i� �Z�r� �jklmn�o2u������� s�U��\��v#�w234��x��2 Z�c��y>�%#!T��2z���234�� )*�t�#y��pq�2( ��s'�{|�34�A� Z�r��$%&�u�pq�2����t26)(g.g� �� ������ b�!$}� 2</0g?� Z�c��!T�~���s�U�� Z�r���)*�2y�y�2( ��)*^!�% b )*(double beta decay)�##� )*���j4?v#34�����#M=N!y`��2( ��g?� 130Te

. 130Xe �M=N 7.5O1020P�F82Se. 82Kr �M=N9O1019P� ����26) (Table 2)( �% b)*���2����������\����� ��\��of�g?#234� Q�M=N!�42���i��[���34�o. ���?#26), 12)(%# ThF U��� a)*!T�g�#���[�� �3��� !��g?� !���( � ��

Fig. 1. � �� �� ¡ ��� �!¢g3+ £(� � Z�$¤��� ��¥�2+ !"#�$¦&�#'( �3� � ���� �������+ !$%&� �� ������ ��¥�2y�!$�� &�#'(

Fig. 2a. Fig. 1�$%&!¡ ��>3+ �\��§^£( A�c��de� /i��¨K©ªm��2 1<��U����� «�\��¬t#+ � b�)*F; HI (EC))*�s�U���*­1�2(

Fig. 2b. A�r��de� Z�rc�s� 2h�/i���¦®�2( Z�r��de�U��+ ��`pqg'2��¯g?� Z�c��U���pqg�#( Table 1�¢�� A� Z�r��U�$¦&� 165<pq�2��¯g?� A�r�� Z�c� �Nyc�� �U�$¦&� 4<g.pqg�#���¯°g?#2( �� 4<�$¦& (2H, 6Li, 10B, 14N)�Weiszacker�Bethe�MYZ[\�]^�m±��o�# A²15�³#+ ��2(

Table 2. �% b)*�2�Q�´

µ M=N �P�a) ´48Ca 5O1019 48Ti76Ge 1.6O1021 76Se82Se (1.0¶1.5)O1019 82Kr96Zr 2O1019 96Mo

100Mo 8O1018 100Ru110Pd 110Cd124Sn 124Te130Te 8O1020 b) 130Xe136Xe 136Ba130Bac) 2O1021 130Xe150Nd 7O1018 150Sm

·�+ (2005)6)�s2(a) ¸�l�3�¹�l( #�5�º���ly�2(b) Takaoka (2004)12)�»¼�s2(c) 2bE )*

$¦&�\��½

� 37 �

Page 4: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

����������� ������������������������ b������� Table 3 �!�"#� a ���$%&��� �'(�)�*�238U +", 244Pu �-./. 5.45010�7 1 1.25010�3

"#���2345�613)� 785.��9��":%*�;�<���9�=8 ���><'(?� �@�ABC����D��E�F�(16�� GH "#�I����*� �� JK �� �9��L� ���><'(���� �9�=8 M�NF- JK 'O��$�PQ�R�1?% �)S� �9�=8 ���><'(?�TUSUV��$���W��X5�Y��Z�5.%��1), 2), 4) ( "#��� �9� ��178�� �[\N� Table 4 �!�

2.2.2 ��������� ��������(.��*�9� �]S���\�%^%<�6� �

_ ����9�NF��JK�+�%E� 4��9�=8 ��6`W5.� ( "#��9�=8 ��*a1?%�9�V ]! M��'b?%+�� ]!c�d�9��"1?%#F.%�� ef�gC��?%�� 2 I��� h����

*ijk$�� (1/2)hn ���� - h�_ n *lm]! %&n�o'�� ( ��� ]! p���9��

qF.��� k$�� ���r9*s��9� �� i#6t��9�NF����"�Eu� ?�6:%� s��9�1t��9�NF��JK�vw 2 � ��6�9�xl%y���z��*� -./. �� �9�*{|N�p�� ( "#�gC�� ����}(5.��9���*� )~���6*�?% 2

�+ �,6�85.�1<�X�� -� �,��(5.�JK �9��E'(���� �,V� �9� M��W�?%%y6.85.�f� ���X�E/�5.%�� "[�$F.�JK+",�,=��{�*� �9��]f��1E�{.%�� JK���NF�0����3�����O1��7,�":%E�1��9���6><'(5.�(16#F.%��3), 7) ( "#�xl%y�+~��9���2*�3��f z� i#64<�6� 7��'(�"#����E 5��5��"#���*�.��� (.�6?%� ������� �7���� ��L

�� 2 � �9�6� ��S���- �86�{.%�[1< "#�9�o:�;�'(��9���E�� 2 � �9� i 1 j ]!� mi 1 mj� ��1�86�{.�� �9��-./. Rji 1 rji� �9� i �_� Ni 1 ni 1��1� G  "#�Q¡���" (Ray-

leigh fractionation) ¢�<5.�13) ln(rji/Rji)£[(mi/mj)1/2¤1]ln(ni/Ni)

( "#��9� ��*� ¥=>¦ §?NF��?�¨6�8©¨1?%�{.�6F@A ª�«���"#�� �@¬B� ¨ ­®�NN{�¨KS¯K �9��g1?%E`W5.�

2.2.3 ��������� ���� ������� ��� !��"#$14)

°C±V�*²³°C´ (galactic cosmic ray) 1µ¶.�� a1?%D�NF��u��� (·GeV)E�6

Table 3. �� �'(��� '

�� F¢a) �¸b)

232Thc) sf 1.40010�11

235U sf 7.04010�11

238Uc) sf 5.45010�7

244Pu sf 1.25010�3

252Cf sf235U nf

a) sf: &��� � nf:���GH�� b) Ozima and Podosek (2002)13)

c) ���I¹JKº*45�6� nf E'(�

Table 4. L»���1- M��� N¼U+",��F¢ '

L»��� M�� N¼U ��� ��F¢3H 3He 12.32 b�

10Be 10B 1.50106 b�

14C 14N 5,715 b�

26Al 26Mg 7.10105 b�, EC36Cl 36Ar, 36S 3.010105 b�, EC39Ar 39K 269 b�

40K 40Ar, 40Ca 1.270109 EC, b�

53Mn 53Cr 3.70106 EC87Rb 87Sr 4.8801010 b�

129I 129Xe 1.570107 b�

138La 138Ce 1.0501011 b�

146Sm 142Nd 1.030108 a147Sm 143Nd 1.0601011 a176Lu 176Hf 3.7801010 b�

187Re 187Os 4.301010 b�

232Th 208Pb 1.4001010 a235U 207Pb 7.040108 a238U 206Pb 4.470109 a, sf244Pu 131�136Xe etc. 8.00107 sf, a

§OI (2005)6) �½�

K. Nagao

� 38 �

Page 5: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���������������� 1 m���� ������� ��������������� ����� � !"������#$����%&� ���� ��'( �)���*�����+� �"� �������� !"���,����-�������� ./012�149Sm, 157Gd�3#� keV���4����5��+6���,��7 56� !+����-��������� ��%8����5%9��� !+�*�#� :�;3�$�5<�# =��+,� �������,>!5"�?@A�#� B��*�#,��C$D�+� ?@A�*��8(��%,E 3He

#� 1FGH����5 100&'("&) 1.5I10�8 cm3

STP .J7I10�13KL7 *� !+� ��%8�����#� M+�*�N&��C,-��*�O���5P�!� 10Be, 14C, 26Al, 41Ca, 35Mn�3#Q.�+R/S01234�5+ !+� �!�T678-�U�*��5+�+��5%&� ��,9:��,; !�<V5=4�+���WX .T678-'>7� T675��+?@�� 5%9��*�Y�5��%,$D�+���AB�"���Z[\� ,- $5%+]C�AB�"<V5=4�"DW .=4'>7 �3� ���E^5_�+ �)��FG,H�!+2)�

3. ��������� �1), 15)

�*�23�IJ#� K���L+�$���*�M��$D�L+��*��+1�`&� aB��+0123NO�bPJ�Q2#c�#:�;3dRS�`+� ET��*�#5+�IJ���c�aB !�+0123e#� UfVW�B"X�YfVWg%hZW�Mij'k"[\�Yf0123e�� 23�]$��23^45%9�a2l�!�+� bPJ5#� Z�[m2D5%+M+�*�5+�_[m2D5%+n�$�5+�%85� opLqr�`9"[m2����+[m2U5#� 012sa,"t 1,000���X�YVWf0123e,bcB�!�+� �!5���� de�juG\v�[f[m20123�%85[m2�opLqr�w,&,��Wj�gx�[m2,�D5���+Wj5#� hy[m2�012i��+E2sa,jz !+"{[\�Yf0123e,B�!� 012sa10,000���k��+NOO`+�[m2|;S#� }~G�r��u�[fZ�lm��B"noZo5+4��[m2��2��2F4�`+��"� [m2|;S5#� pq��*�[m2Zo��<�|;S�DXJ5r&s��5+�+O��� pq�|;S�B�pq��*��[m2�rHZo��D55+�+O�,`+� �t5.�"%85� �*�#5+�"{5#012i !�[m2|;S5uk�+B!�!��*��[m2Zo���T�vC5+�+��,wj�`+� ��"{5#� a) M+5�%vC[m2����+[m2U� b) VW�ZW��,M+���[m2�x�%,vC� sy��v�Y�"[m2�rH�[m2

|;S5uk k+0123Q� c) [m2�|;�%,EC�[\�"�� <z{5��+;{�n7��v|;S�3,jz !+� 01A���L�E �T�vC5+�+"{5#� |��}��}G����u��O<01A���L,H�!+�aO\j�`+� }G����u#� VW�"#ZW~��5�Y�"L+01�[m2�rH,�������rA����b9�|;S5k�+��5H�!+A���L����`+� ~�VW�ZW5������,`9�O� [m2�rH��5B�$�,c!�"{�M+�"Zo���5+,��+��*�#���55+�+"{5#� `+01qm��*�A���L�������[m2,01q,��+��01A���L5� �¡¢�£a�¤&�]�+��,\j�`+� ���,��C��+[<��*��5+�+Wj5� ������*�[m2��,����E�*��[m25hy !���55+���C�+IM����¥¦2§2A¨� (abundance sensitivity),B�!�+� �!# .01q m5gl+[m2Zo��7©.01qmª15gl+[m2Zo��7� �"#B�«q�+¬ !�g&� 01qm��*�5#��01q, 1tl��+�*���������+a{���

3.1 �����������*��0123#� �]��+$����D­J�0.n����[m2DopLqr��[m2�[m2�3(�5�&���37 �� n���52��+$��n�[m2D��23�+� $���;�TR��23�+�3�� �j�+23^4�0123NOO��+� �45� >J��*�012345<�� [m2D4�®{�.�+� 012i !"[m2�|;S#� �!�2345¯b�`+��� ��{�Q.�+�

3.1.1 ���������1), 2), 15), 16)

���0123e5ez��23�+^4�`&� [m2D5#bcZ�[m2D (electron ionization)[m2U�B+� ��^4�#� [m2U5ez !"�������J523�]$� .�"#2�7 �i�[m2D�+��,������� ¯��+23�]°���,23��0123e��D k+hyj�����C"{�bc#23�]$��2��i��;�TR��0123e5ez�+� ��%8�235#� �� (2H/1H)� ��(15N/14N)� ±� (16O/17O/18O)� �².K���34S/32S7�3��]��+� '³+M+�*�0123�?@A0123,`+2), 10)�����15)´ Z�[m2D[m2U#� Z����@A5 � k�°µZ��#��+��5%&��Z¶5[m2D�+O��`&� Nier,·v�"[m2U�`+"{ Nierf[m2U�O¸N!� E�¹��E�¹�º�P��+ (Fig. 3)� Z��opLqr, 70J100 eV

���5�C�$��[m2D��,����� �2FA�2�3�}�G»2�����+_Z��Z*¼70J100 V�R/��� ½�rH���[m2D ��¡Z*�b� k� �rHG[2�5`+@A�[m2

�*��0123

� 39 �

Page 6: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���� ������� �������������� kV������������� ���������� � �!"�������#$��%&'(�� 0.03 eV��)���������%&'(�����*+ #$��%&'(��,-������%&'(��./0������1+ �����2����/3 �4�� ����%&'(��./0+ 5�6����/�������./7�!���8"�"�����#$��9 �,-���:/%"� 9��&;��1�<'��( =>�$?@&ABC �)�+ ����/*D��+E�,���-#F$����G;���/�./�H�0"�./I8"JK���"�� 9����L1+ �����*D�)�2M��348��������)�����#$�N�O5��6�N�9 �P4��=7C ��/�./�H�0"�INQR8����1�+ �

�� �S9/:T������L;/6/� UV���:/4�� ����+E�GWG 10 mm<58��+ =>����INQR8�X?��Y@�� + 1APX?�8"KZ�9�+EGI���[K�

Fig. 3�B��4��������\]^� "K�_+ CDGI�� �������#$������`"���\]^���������$\AB���a���Lb�PcJK�Ed��� =>�e"��/\]^����c;I��Lb/��"�1+ �����J0`"����� O5/FZ��:/%*+ 5�6G"��������������$\AB�fK�H���fK/O5/6/��:/%"� I�J���KL�4�gM8���h5�N��1�+ OM������h5�iM�PZ+ ������� ��j�QkliM�PcJK8+ gM2M�m/KL�4����������� "dn�gMI�J���

+ R ��STo�pUD<�,-��VW8I�J�X8�Y)�qr�1"I��s0+ Zt�p�s"�ugMI�JZt�p (stable isotope geochemistry)v "K[\8]�^7�"�� gMI�J���Y�+ _`���#$ ab#$�cde�fw�g��xyz^\��*��{|����m�h���?'}~�������+ ab#$ �������JK�87�"� =McKinny2C2), 16)� 9��1�+ i�ijokjV��ij#$�kj#$ =CO2#$���9 P4�C �+ �J��lj�m��pU�n�o�o_`��#$ ��� p(����k��S�kjI�J�qM�+ ��r)�st������nP4�/+ 1 mg

<5���k�uv�1"�9 /����+ 3P_5�`"�n9�gMI�J���n�4�� 9�qM��1���k���pU�V��kj#$�N�K\/40+ ������m ����k�� BrF5�w1�V�+ xc�kjI�J�qM���n/y� 17�r)I��"��9�z{uvh��{��)� |U�V��uv�/���}~���2I�J����Y/+ 1990��GI��U�=1����1�� 9��)�+ uv#$xy\�#$ =*��\F�C ��:���xyz^\��*��}~U����m�h����� 9�JK���}~U�qM����I�J����e�����/I�J� 8�� 9��)��?B@^��) �1��1"I��9 /%*+ 9��:����p��I�J��}~U�qM��9 P3 8�3)� �����10), 17)� �#$ (He, Ne, Ar, Kr, Xe)P���������m�1"��J���n������� �G�+ 10�7GI 10�16 cm3 STP<5��*V��#$I�J��+ �#$�b�GI���Y��h��n[�+ 6r�gMI�J���n �8��1�#$���n ����"�� �#$ 5�j 23

�gMI�J+ �:�J7�37Ar 39Ar�p(����/��,m 81Kr8��JK8��dI�J��P�K� �#$p(o�(o�S8��Juv+ �����#$8���Juv+ ���i8� Juv��V��4�/����s0+ ¡�I�I�J�uv�,m�����¢��+ �:�J7��£P�8�� V���#$I�J��+ 3P��8¤�m�4���������`�¥� (¦10�7 Pa)��#$o�sJT_`�w��KK\/4�� �¥^���§$��$¨��$©+ �Juv����V���� v�4����'�ª\«¬�8��­¡�®[���#$�¢�P¤��«^��£��¯- 8��[�+V���\F� =10�8 cm3 STP°±C �²K�:+ �����\F�/#^$�¤D���¥^���¥�����¦³�1�+ #^$�§1�_.&;�9 P´\�4�� �#$°<�µd#$ =N2,

CO28�C �¨¶��_` 800·<5����� Ti�Zr�µd#$��I��Vo�:�N��K�_V���#$���©w8�n��K� 9��

Fig. 3. Nier2���m� #$ª�j�I�J��1"I�+ Nier2���m+ [����������m P����� ����n+ 70¸100 eV<5�����J�«¬�N�+ "dn�������(EI)�4�� �¹^º�B �����l���������������!��­�*D�������»7�®���/#$���� �����®��� =�- VGI�¯ VC �+ ��¼��$ ��l���P���� ������������¼�_�����������+ ��$�����$\AB�*D������� ���'���� §°/�½U�±�+ %&'(��²7������/NI���/³´�4��

K. Nagao

� 40 �

Page 7: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���� ��������� ������ ����������� � �������� ������������� ��������� ������� 1���� ���!��"#$ �� ��� %�� & 10�5 Pa�'#$ ( �)*��+��"# ,��� ��������� �������� 10�6 Pa�� �����-(�.�/#� � 0���!""#(�.#$�'#$ 12�-%3��4 ������&'�(056� 1057) 810�189:;�� ���<*+,.+��'�� =-"#>?@?A.�B�C��(0 103D�� Xe<*/+,EFG5�0#18), 19)$

3.1.2 ���������� ����� (thermal ionization mass spec-

trometry)1), 16)H0GI# TIMS�'��( �B�C��(0 E �012�J�����K65�0#$ 3L ��� M4�N5*OP*67QR8�S8*OT*�UV5#� 9W�P*�'#�� <*��(05�X�� :Y;<Z[�X0�=>*����� �\]�^_` (87Sr/86Sr)� aBb`8143Nd/144Nd*O;� c (204Pb/206Pb/207Pb/208Pb)*O.'#$�B�d�1��?1��@e�AB"#$ C[CD� ����Ef� T�>g_`Qh�i�j�kl�m�\�FG��� nHop =��B�d�qr\"#$ ���� 2IJstK���kl�m�\�2I�I�� W��Lu��v# 8Mw6�Nx2,500x��V�; ���OP��.QR�� y zS��B������L#$ ( �B��12%�{|� �B�d>�}~�T���B��?`������"#$/�U�B�C�a:�? %0�� 8RbQ K; *O�V��'#.� ����:Q��W��zX�FG"#(�����B�C�a:�? 10�� �E�/#��.'#$ o�� 2)YZ� 10�� 8Cl, Br, I, Se,

S*O; �[ �B�������"#(�E�/#$TIMS \]�� ng�����0)^� ���(0������ ��_E�� 10 (�0.01�)<*/+,.�/#(��'#$^����� , C[`A����� a("#bc�8����d�e ��*O �f� o��`A����/�(o5#+�g '#<*�h���i!#(�.#$�'#$ ( ,� \�^� � ,��� \h�j�o5 4�?�:?`Q\k*bc�C[`A�>"# ,� ��?h lm�.�n �o�Qd����p/L�q"#��.'#$ _rU���o5 ����ET���� �B�d st*>g_`kl�m�\*O�FGo5���B�d�qr\o5#$�������� (inductively coupled plasma

mass spectrometry)1), 16)� ICP-MS�K65�0#$ Tl�� (uv(��wo5�0#xy�z�'#xy�27.12 MHzV � 40.68 MHz 1xy2I (1�2 kW)�{|� p��{���: �|}��'5 \?^

���o5#p % ��� 8~���Ar; �� {���:R�"#1xy2���T¡�2)��a:�?�����1W ��}¢��"�£�"# (Fig. 4)$ ��}¢R���� _��1%w2*O�Ar����2)�R�op# 8�¤; #>.'#.� 0� �2).R�"#�� 1xy2���a:�?�����}¢�*#$ ��}¢ W�� 5,000�8,000 K� 2) W��8,000�10,000 K� 1015 cm�3�� 7)���*#$ C[`A�¥�ET�� �67�a3��@?�T����}¢@e���o5#$ V � P*67�>?@?��"#(����� �¦ +,@e 5����CQ^��C��§�_`*O ¨©�ª������ �ª]«:�����}¢@e��#(�E�/#$ ��}¢@e���o5 67�� ��}¢ 1W ,��)Q�)E�fo5��B��*#$ ICP \] z-�10�B�C��'�� �B�C�a:�?. 8 eV�� ���¬­ 100��B�Co5#.� 8 eV 11 eV�*#�-5� 90� 10����®�"#� �¯.'#$ICP �B�C���� ��B�C (TI)�/°#��,�10 89�3�� �z�B�C�a:�?� 7.1 eV�'�� TI�� 2,500 K� �B�C��.� 10�5;1)$ p % ��}¢� �B��±����i�B�kl�8�² 0.8�1.2 mm; �T���B� o5 @e�b³r\���I��� ( �|S.o��¨¢?�?� �´ 8�² 0.4�1.0 mm; �T���o� 0���� 5 ���S�I�"#$ ��� ( 10�B�C���EGµ� d����}¢� �B�.���S�T����B�¶����!"#·�� 1�� 1 100�� 1�"¸*0$ ���S���o5#�B��?`��a:�?�¹.�.'#(�����U��?`º���¸.'# ,� �� 10<*/+,��¢:^�>4h?�/ �= ¡J���&'�(0#20)$

3.1.3 ��������������� ���� (secondary ion mass spectrom-

etry)1), 16)H SIMS�K65�0#( ������� �����¢ kV�|£o5 �B� 8z¤�B�; �P*01�¥¦op �/� P*01�»�g7)�4��h?*O��E�w�o5#§[ �¤�B�����"#$ z¤�B�����Ar, Cs, Ga, O*O�¨L 

Fig. 4. {�¼���}¢(\?^$ ICP-MS �B�d�'�� ª:½�����©�o5�\?^���o5 67��.1W ª:½���}¢���B�Co5� �¨¢?��?��T���S���o5#$ ��}¢�� ��:�Io5#1xy2I�{�o5�R�"#$

<* ���

� 41 �

Page 8: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

��������� ���������� ����� � �������������������� ��!"# �$� ���%& ���� '��(#��)*+�,% 0.1)*+��- ������./01�2��3& �������( � 1410 nm���35�� �! 6�����789:�� � !�"#$%��!&'3& � 1;���(������!&'3& � �(�����)*�<��=���!>+,�3&���������!�- �. � � � /��01?2����341�5'�! �. � �����@��A (6,��- @B�*7�(C!��-����8�9D ���(#:E�����-;�!<=� � 789:�3&�$%>�?@�9D �A� 789:�3&�"#$%�)%AF2<�G�@B����H�!�- � 3%�BI�sputtered neutral mass spectrometry (SNMS)JC��3&KK- � 5� DEF��GC�<�G��789:�������! 01?2L����H�!�- M�. � H/NIJ�A%&!� �JK �� .OPQLM@B��=3&!���R�ST�UV�7W@B�N%�XO3& ������( F)�PY �AZ@B�[�\]�^3&�N%@XO��JK��QR��� � (����ST?@� ?2"(_6?2�`a��?2UT2bVWX@B�Yc3& deWf9*7?gh �A QR�Z[��\]QR��i^j� �!_k� `a�- � �����������(�?1� �� �A ��?2"(_�$�b�<=�� l,#�@m ������n#�L@�%�3HcbJ<=�� � �������� ?2�(#(������!d%& ?2�Z�)o�!�mp@ � e2���������*7 q0rfZf@Bg����@#2��?2I��B��h�! sQt�g������������*7� u+v�@B)%�i�j- ?2�k�����!I�lmw& �

3.1.4 ��������� ����������������� (accelerator mass spectrometry)1), 16)x

AMS�yl& ��- /� &�# 14C�<=�!z�mn2o{�pq��r2st�|=� @Buz}~���v%&!� � ?2�JK QR,%5'�wxy�Zfz�{7��|3�V<9W��!����QR�0R���q3& � ���� :����>+{��� ��� 14C/12C�<=� *7����D �z�mn2}@B��S�QR,%5'3&�r2� ~�1�^����W��!Zfz�{7��V<9W��!������q� � ������ �� keVsQt���� (Cs�)�������!r2k����ST� ���(# k����@#�m� 14N����! 14C�6��- 14N:E�!������ � ���*�- �J�!m/z�12, 13, 14��:E��������

� >+{�. �!:�)�0)� d2 MeV��h 5�>+� � ����)���7"�J�3�!)%����# k���,%g�������!q�7)$5�>+� ���(# 3%�:�)�0)��Y./01��d � � /�6a@>�� �)����7�A��(# ���>+5����!��%�����%<�05���! 14C~%���:E��m���- � >+{�J���r2������� �*��C!���B���� dJK� 3oh L�3�� 12 C3��13C3�������r9��<=� �- 14C3��6����'{�M�� � ��'{�� �%���(C!��"�./01���@�� ���>��!:E�@ 14N3�@B�6����� ��H/� �$���_� 10¡�9J�  d���C!��-���$��¢m�-h �$�_�Bw��<=� �- /�-# �fft� (10Be /9Be) r2 (14C/12C) q0)£t� (26Al/27Al) r0Qt� (41Ca/40Ca) ¤t2 (129I/127I)@B�¥�$�_�<=3&!� � �&%10Be, 14C, 26Al, 41Ca, 129I@B¢m�-&�#�$�!��¦!§�� �!�����5��� ¨���( ©��ST©��- � ���Cª�ST���«¬�J`5& � �������!�­��@C!w��  st�<=� 01��®& 129I@B� �­�"`¡-����A *7�(C!��W��­�,%¤t2�5'� `a�- �

3.1.5 ������ !����"�#������$%��������� (resonance ionization mass

spectrometry)1)x RIMS�Jyl&!� �H/��¢=�%2%�¬./01�]$�£¤� DE<�G�¥� §�H3&�QR����!�¦1����H� H/�- � ¥%�¦1¯,�( 341,KB?@@���H�§° �A ��� ¨�?2",% h©?2L�ªBI�� � ���±��- l,#�@m DE�«K�²�<�G����!¢=�$�L���H� ��J±��@#KK- ���QR�<�G��>¬�7H�! �¦�<�G��01?2����H� ­/�(# �|��2�|QR®+@ JQL%&!� � 5� TOF-MS�`a¯�°{"�±i�A� 103³��¢m�- Xe�h�! �|�´�~¯q�<�G�>¬�7H"(_�¦���H�µ#²�!�$� �§ H/JNI3&!� 18), 19)� �¦���H�- /�w�J¶³NI´9�-# <�G�#�c9�µC!��¶·!�¸·3&!� �

3.2 ���&'����,%�'3&!�-;��-����i!¹���°%&�������� �- M¸���"�!6&º&,�� � »�$����)¹¼�� 6&º&¸�$���,&�[<*:�7f9W�J�� ���)¹�º» 5��¼�{�½��º¹)¹��!<=� � ���)¹¼��½�*7�����

K. Nagao

� 42 �

Page 9: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

�������������� ������ ��������������� � ���������� ������ �!"#$��%�&� '(#$$#)�*+!,�$-��./01��� �������� 2��3.4���5/�6�! ��7'(#$$#)�89��7 :7;�<+ =�> ?@�A-��� �B ��� �������C�� D��E��F G��H������ I���J���KLM&� N;���2���OP���� QR ���2��ST�2�A ?I��2��U#2�AB �7VV� W/X/ !,�$- '(#$$#)�YZ�7.������ D��EG��H [V\]���^L/� �� ���!,�$-����������� � =�> ?_-`��� �B �!"#�$%�� �a&�0b&��� �E!"#' � �%�N;��� �P =�>�();�%�c*�+d7� eD�;fg,-./7��� ���h��i0�*+1���h 01;jk�29&� !"#��������%�34�l7�0m�%�nL/��� =�>�W/X/ ������LM+��o56 7%��p0L/&V�

3.2.1 �������1), 15)

��=�>����������3q3 10�9 A

7V1r�&8s�tm� �C�0b&� 10�19 A ?19�� 1�: ���=�>���B �u�C*t� 10�15 A:I��� =�>���������;<i0;v=>�'w(x�y#)7?zh[�@;<>7 A{C|M�B���7�&��}�� L.�sV@A~-�CO��;D�;f ;<>�A{���� ;<L/�B���7�&� I������������ �������y�����A����� ���W/X/ =�>�+V&�E���� ����� (Faraday cup)� ��� �!"#$ Q��%3/� !"#$��%�������&F01;��*b�y#)G kH��&8m (Fig. 5)�y#) I�Fb��� ��,�����,��kH7�� ����J���K�t��� LM [V=�>7L/&V� F�������N� keV

��-���*b&V �� y#) O#�PQ�&R�Sb&���l7�0��, �TE� �� PQ�0mi./�CO���y#)3.U���l7������, �39' ;G��l� l/�V9���� 'w(x�y#)��NWV�G�*�� y#)Fm� X�Y �� ?�Z3. 100 V:B �)�#���r�%V&CO�� U�����L�&V�y#)�=>L/����[���\3/&�L/��Z]XI��� ^*_, ����¡|/&V��� OP

¢�) �@£'�0b&� OP¢�)�0V���¤`�ab&b|./�� �����[c¥?1083. 1011 WB���&¢�!����L/� W c¥ de�fg��H��L/� 'w(x�y#)��L/x�

g�� l /- ��¤` h�¦��i}v§j�&V� [c¥�zh�?vc¥k ¨©��lLV* � �H�=��¢�)�F��2�ª�!�[c¥�m�&Z-[v� ?zh�¨80����;«"'$�lLVl7��^L/�[¬;7%���=�>���[�_>�F/./&<¨�n�/&V�������� (secondary electron multiplier)� kH �o� Fig. 6�­�� CO�� p�®q�hV6""���«�)��r (Cu-Be);f3.; 103. 20� �r7� �r����:�s��� c¥� ;<L/�����am���r3.;� [[�3.t[[�I�%3/� ¯�r�� 100 V: ��:�s�./&V7� u��F������0b&fg��CO���� O�7 � ��:�G�L/&PQ�W/X/ ����� CO���fgLM� l/. CO���O �7 ��:�G�L/&CO���p��l7�°mS�7� 1� ��� r� (r±1) CO���p��/²� n� �r�³v�� rn� �� >w�I�;<L/��N r� 2´3, n� 15´20�; �� 1� �� �� (1.6µ10�19 C)�� 1063. 108D�;<L/�F����x��� ¶y���~z93.�Z~z9:�t� l �� >w�[���am��&();+��=��/²� F����T;V7}��� F����x¶���>w ·-!�¸�L/� F�����V�C�������*�B���7�&¸�L/� ·-!�� Qz�y�����A�� B����'w(x�y#)7�{ B���;<>���}��� 'w(x�y#)0m8s;���� ��¹@�t�CO��;D��� [� ¦Vº»�¡0�7�r |K��lm� ;< ?�Ezh�6-�;G�� I�� �V�����}����C*|K��v�

Fig. 5. 'w(x�y#)� ���m-~�¡0L/� kH�³*�K�tmLM ³*[V����=�>�t� y#)�Fb����;<>�\FL/&� ��7�&�L/� ���y#)�#�PQ�&p�L/CO���y#)���¼l7�0���� �39' ;G��½��� �)�#���Y ���n+�

��� g,-~

� 43 �

Page 10: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���������� �� � �������������������

������� ������� !� �"#���$%�����&'(� )�*���'(�+,� -+./����0�1 (1.523 kV)�34 )�*��5��,����6�7��8����9�:;<��

Daly���= �>�������<���?@���Fig. 7�A<3B�� )�*��58C��D��� EF�G�H�IJ�K�+���� � �0�1 (10

215 kV)�./'(+L!� (Daly knob)�MNOP%(�Q��� "#� )�*��&<�� R(% )�*�� Daly knob��8$���S�H�T�@�U�VF�G�MNOP%(�Q��� �W<�� R�W�%&�'����6X�(��W�*��5?��<�R8�34� )�8��*�<�� -+� �>����+�,Y� � Z-�.�U�VF�G�/��[\�]^�_0?*�?N�� R�`&7 � �����*�1a<� Daly knob���0�1�./<�+,� �b������c<�23�@��� ���H]�FHd�3B�L!�/��ef4<�+,5g�h8i9���jk?l��6�� `&7����*��+�m�noI�F�p � W�*��5�78� B8Rq�9N�� :r�s�����*��,Y�3B�� 0���;�23���<t�u/=��vw�x��>�)?7�@�W�*��5�uyz� 107A;�m�noI�F�p�B%(�+,� ���[\�]^�_8C/<�R8�34 10{"|�}+�����s;�[~�<�R8�?N�21), 22)�

3.2.2 �������� �����*�<�,Y� `&7��DT��E+4�������#�F���G%��+,� U_n�s;�G%��@�� ���#��H���m��G%��$�� � ��F��� n�1/2 �n [\�J# ��?��>�����*���������'�<�+,� [\�J# �*��� ���23�@�� -+� `&7�����F�� �����`&v�8*�+�l�;���<��3����G���?� l�;�@�>��F���`&7�/��R8�� I;�0�*���B+,�2J�K�?@�� L � R�3B�G%��@�"#�MT�H��J��U_n���4N�*��,Y�3w� 100�"| ��� O#�MT�:*�+�B�� R(%�F����P��Q�+�R�S��9��,�� MT�:�*�+8*���8��T<� MT�:�*�U���88e� F��1g����,Y� � Q�+? ��¡��¢0?�,+XV+�9�£/<�R8e@������������ (ion counting)= 1W��`&7�XY<�����#� 100Z�A;"# (¤10�13 A)�3B��>����¥����¦�*�<�� � ���§�[I¨? �P?@�� '%��>�����[*��� )�*��5�)�©�ª?u/�+4Daly`&7�/��e� S�¨������W�*��5�x��:;<���F���+,� 10�17 AA;-?�v;?@�� |«�+3B�� �����#�¬��,Y� )�*��5�&\ ������$Z��­�H�����?� ­�H�#y�R8������#��#<�R8���� R�3B�­�H[\�J�]® � Fig. 8�A<3B���?*��9�^_?¦`����� Fig. 9�­�Ha0^b (pulse height distribu-

tion) � )�*��5$%�&\­�Hs;8c;�A���4� &\�0�U_n��¯°�������#�$Z����� >�&\ )�*��5���dU��$%�&'(� )�*���'(+e�?x��e

Fig. 6. )�*��5� ���§�[I¨?�¦�*�?N��>������*�<�+,���78��/��� ���� ^±f²�/�� 100 VA;��T��g+(� ³�����+����34hi<� )�*�)�����´P�/j'(��R�3B�����'(+�*�¡µ��EF�G��¶,%(���7?�8��*�'(��'%��>������,Y� � EF�G����<��*k �·�������$Z��­�Hl���+,� ­�H[\�]^�_0?�����#<�R8�?N�� m��ª$%�&'(+ )�*�)�m��ª�´$B¸m � ��5�¹l�m��ª���T�?º-�»?�n��

Fig. 7. Daly`&7� s;�>����¥���*�<�+,���78��/��� ���+��� �0�1�$P+L!o�1a���Q���"#� )�*��h'¼�� R��* S�H�T�@�U�VF�G�´$w�/j'(� Q���U�VF�G��W'¼�� R�W�W½��%&�'����6X��$(+W�*��5�(N� �����[8��*�<�� )�*��5Mp�� �>�����­�H[\�]^�_�eu/?N��

K. Nagao

� 44 �

Page 11: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���� ������� ������������������������������� ��������!��!�"#$�%�� ���$ Fig. 9

�&'(�� (���)�* +�� �����,����-� �.��/0� �1������!����2�%�3� S/N�$�� �,��$�%�� ��$45�����6 ,�,������!"�� 7/8���� 100#9 1:$%;�(�� 10

#9 1:$% (<10�20 A)�=&'/0������)>(����/0�������')� 2:�/0�$*+99?�,-�3#% @�,-�3/0�$./�%(A(�)���� B0�/0��1CD3���$2� E3�(,'F 4�/0�$,-��# 5����#4�����G6�%H 1:����#��67��3� 7I8#�$J"�� "�&'(G6��./�%(,+99?�9K+9 (t: dead time)#,, :L�6

7;�9K+9�<=��>?$��� B)@A(<=�;��&'(B�M'�

NNNm/(1OtNm)

""� N# Nm�<=@P&Q��RD367; S:7/

#T t�:� �C ��,�D4�EFGU# V�����HW��67��67X�YZ[39K+9S#T ��\ I��72�7#����"�&' �����J�/0���]%$]A(�#��^%����KA##) D4�EFGU�L_�M��3� �`� DalyaX(b#N ��c,��d��ef���$�O���������� gh�&P������,Qi2j�k�l�RS# "DC� ,30mn�o (operational

amplifier)�T(p�#�qr� ��$�Qi��D�L��st������UJ�MZD�,�� "D ��� /0�#��uvwlf VWRD��x�u�y�z XY�� V�XY+9#u�y�zZ[��s�����)��\${�CD�� "�UB���X#��]^_�|�}6$�\ 72`aq��&b���cd%�A����e~�6�X��r3#,r�)���(,$ �f�f)f1�gh����-� ij�CkI3� ����� l�_��~�m��n_R[�]^u�y�z� ,�o�c����c� n�� ]^mp7H��!�Fq��"# &\&'����7/8�a��)����� "�UB�r)� 1st%$t,"##�Qi J���uv�$(,"#���� B� "�&'(�xXYJUB$�oRD�%�P\ !,�w3 �3�T(&P�}6$gD�"#$�xRD��

3.2.3 ���� �����������y�z��� P,�� uvwlf {|��/0���]%� �� �},RD3~�5���/0�_RD3� ����%���$ �����zP&Q�������z�/0��F� &��9�x�%�n_(b�3� /0���C��%��; ��UgP&Quvwlf���2�/0���;$n_��"#$��� "�&'( o�T�C�HD$J"�/0�]%�d�Mr3�}y���\ ��� (��$���� RC /0��(b�9�� &�/0�]%�j���q3��� (+9n_)�}y���\ *C %����� /0�� P¡��H/0�]%�+9 n^� ���uvwlf &��}y��� ��� ���$ ¢�£uvwlf������7��}y/0��6¤ �+ ����"# &\ V�n^������%��,�����"#$�%�� B���A¥�RD3¢�£uvwlf��I3�j| ICP-MS��¦q�,§�$ ¢�£uvwlf�� T��¨r�,��

3.2.4 �������6 },RD����z�~��C���fRD3)�)��$ SIMS�vf©f ICP-MS(b�&' �����z;ª��z)�+ },����J)�������6���� «��/�x¬ ��) /0���

Fig. 8. ��������!"�­H� 1#9 100�:$%;��&'/0��� (®10�14 A)�����jY ,�� 1:�/0��D4�EFGU(b�I��Fq� �7��E�¯#��7I��D4�EFGU����� �� ",3�to�n�o�I�� S/N ���°3�F FqX±�Wn�o±7/8#����G6�������) £²�³�n�j/©f�I�� @}+9 {|���s�������lf�7I�� u�´µfl����lf��¶�� 67+9���� V�9 {|�3����7��!·¸� 7/8v¹���,D4�EFGU�FqX�C'"# &\ 10#9 1:;��&'(=��&'(/0��6�)>(����

Fig. 9. ���p���� Fig. 8�FqX�I��RD��s���� @}+9�3\�:7#VDºD������s���� �������������$�� 1^��,�jY � "���&' D4�EFGU�CFqXq����»� J����7���s���$�h��� ~U D4�EFGU /0�$ 1:,-�3jY� V�� �FqRD3]%�],���$FqX�FqRD�3� V�Fq% 1�3�s��,���$RD�� £²�³�n�j/©f� ��#����s����� "�9� ¼¡½ �I�������!�¢£�����lf ���

�}y�����

� 45 �

Page 12: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

���������������� ����������� ������������������ ���� ����������� ! �"#$%�&�' Table 5���&�()��� (isobar)

#$% �*#$% ��#$% � �'��+�������,�&�-�./012����3,�#$%�4��! Table 5� 5� �!�6"7 ' � ���#$ (M)�� ���#$��"#$%�#$��� (DM)89���8 %:�#$%�#$� �!#$��;��6"8�!&<�'�� � '�(= )���'�*+��"#$%�&� ,�- >#$��;�?@���A.�/0BCDE%FG. H�������/IJK�4L �MN�123� ICP-MS�?@�ODPQ�R4STU%VW�MN�123 XVW#$��;�#$%YBCDE%F= 56 CO2�Ar�4���&�() �! ���Z���8[A.$�7��8\�' 9[:����"#$%����� �]��;^8[������_���� �� ` =�<=8>?@!��! �ab XVW���]�� 20Ne]?c 22Ne��"�� CO2� 40Ar� 2*#$%-A�' d�e��'�8� &� 1*� 2*�64� H40Ar2f/40Arf� CO2

2f/CO2fL� Ne��g�

40Arf]?c CO2f�#$%-A�= hB�! N�

ICP-MS8 Ba����� 8\ 138Ba���8�138La�138Ce��"��!CD23)' ODPQ�ij2�E����?� klm�� La� Ce�no3�&���#$F�k@�pBF�� Ba�� �qr�Ga�3����H&�!

4. ���� � �����������

#$��'�= I ��'s���Jt#$%-AuK��8 �� �v21= �������LJ$�M[N�' wx�?@� �3:=��!�OP[�@!8�!

4.1 ���������w&h�[�?@� ��#$���]��'���Q&�R�RS&�� ��#$��;�T�&� d������ ! #$��;8'� ��#$%o&�U8�-8��VyW�zX�{���?�

#$�|���#$%�d�e�y}��|�������{���! ~Y� ��#$%o�VyW�zX�����Z����� �[�����= I �|����#$%-A�Jtp��TuK��' #$��;�T��������������|�! ���#$��;�]�#$���� (mass discrim-

ination e#ect)��� ��� �'#$�����>?&���8���b� ��! #$��;�����Z8��#$�����?��hB��'\��'1�"��8 ����]�^RA.�� ������4�?�>?$�hB�!#$��������&�' ICP-MS�ODPQW8�����������m�ODPQ_�= `)�� a#$%o8�����bc��BCDE%F= d5 -���#$%Y�]�� #$%��e���#$%�2K��}� �2WQ���F�U8��f8�K�#$� �g� %�-�hi+�jk��l#$%�zX$�|��� %�-���m �n�¡@ �4�() �! #$��;8�� ��o�k¢�]��� ��A.= ��Jp��q��64�Z� #$%Y��T��Z8����"r��!>?=���&�' WF£%¤JK���� �?@� )l�Y���s������t¥&�4�A.8�u¦��m§ ���¨�{�� 86Sr� 88Sr�p��TuK�� ©���ª� ����86Sr/88Sr«0.119424)��?@�#$�����>?<=��H�v>? internal fractionation correction��@L!���J&� ����]�^RA.�w]A.� �o¬�� &�#$�����>?&�� ICP-MS�?­TQIJK� ��� ����?����§=���V®JK�x�&� d�� �= I�#$����>?¯F�­TQIJK�Qf20) 2y�%:���� $&�°\&� ±����]² �Wi#0�A.�°\&�� & ±�]��² �� ��_��zm³´TWi#0=�4�<=��! N� µ ��#$��8' A.VW�^RVW�¶·�¸�{&#$��;�T�&�� &�^RVW�� ��A.VW�� ����& ^RVW����= �_��|�nHvT1�L 8,��}~8�!��?@�>?<=�¹v>? (external fractionation correction)��@!Table 6�����©��^RA.�H!%:w&����}�#$�����¡�' wx�?@��3:=��8º»���� H�ab Beker,

20071)L!Rtrue/Rmeas«(1fepow)Dm (power low)

Rtrue/Rmeas«exp(eexpDm) (exponential low)

Rtrue/Rmeas«(1felinDm) (linear low)

��8 Rtrue]?c Rmeas'����V���� � epow, eexp, eli' 1#$���¡��J#$������[� Dm'%:���}�#$F��8�!

Table 5. �"#$%�#$� �!'���6"��

�"#$%� � �� �"#$% � �!�6"�

��#$% 87Sr� 87Rb� 285,000204Pb� 204Hg� 456,00014C3� 14N3� H�#$%���8� L

�¼#$% 20Ne� 40Ar2� 1,78021Ne� 63Cu3� 1,210

���#$% 17O� 16OH� 4,7103He� H3

� 40321Ne� 20NeH� 3,27056Fe� 40Ar16O� 2,500

�: ½M/DM½

K. Nagao

� 46 �

Page 13: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

��� ���������� ���������������������������� !" (massdiscrimination)�#$�% &'�( Fractionation)mass bias�*+,�-./��*�0 �1(% 2.2.22�3�4+� fractionation(�&�����56�*�78���% mass discrimination(% �������92����% ����:���������������������������;<�=>��*�0 <?/@% fractionation�4����(MS2��<3A�&�BC��*���2D������% mass discrimination(E�!"�����?F<3A�G�?���2D�0

4.2 ����������H��IJ�K(% ����L �!"�#$�M����92�N%�&O�'?&O������?*()2P���A�% Q*��R"5�����2DS% */T�UVKWJX�Y2D�0 IJ�K�������M+M�������3�,Z2A?*-[(% IJ�K����<�C��./2D��\% IJ�K�0]<�12(DMT����2P/��*�0L !"3^2(% �4H4_5?`�67�a9��L % 5M�(8b9c)&de�:+;�M-�M5��L �% ���M�!"L �f[����g<�����56�h=>�D�0 -[�4��(% C�4+?i?�����Mj@5��L ���j�C�-D�0 C�4+?!"#$3^�H��i?�A���\�% BC�k*�4)5�&de25M�#$��.D<�C�)% &deE�-��Klm�nmo��pq�M�i?�r2A��sE���*�0 t �������H*�(FuE�-��G/?i?v�?�-[�H*�2% IwJ���J2���KL�P+0 M�xF

N��yt ���2(% 10�7 Paz{�Iw�|}<�C��.O�P~2DS% Iw���QR��m������<�0 S��������?`2(% i?5����TU�DM��\����mo2(�V�����WX?���Y"56���������\�0 C�4+?59�9?�Z�B�<�IJ�K�������������ABC��&d� �?��\% [\C�k*�����P++�2IJ�K�0](r\�]/2DS&d�^�_`�����C�2-D�0

4.3 ��� ����:2��5�������mo��C�(�a���bc�#CQFd���% L���J�a�<���e���;��(*?*0 �f�g��gh���<� K-Argh���4+�% �fJ�a�<�M��L (Ar)����E�iC �e��� �./�<�-[�D�0 ��jk(% �Ck��y>k�F 2A�0�Ck(% �M��jk2�����l�������mn�C�% '�������ol�������mn�C�����% E��C��Mol�����e����\�jk2DS% �mK���k (peak

height comparison method)�#���C�-D�0C�jk�pq(% ol��g<����a<��rj���2A�C�2DS% <3����59�9?/��4��a�C�����M��sfJ�yt ��?`��tD*M��*�0 uq(% �����C��y>k��3�`�C�2DS% ����v�&5(wx���C)yz���ol������Z�H���*?`���M��0 yt ���H��e������ ( 5�10 ZC��{-M��*�0

Table 6. �¡'yz|��}

L �� yz�� T¢

H 2H/1H yz£5 (Standard Mean Ocean Water) V-SMOW, SLAPLi 7Li/6Li �4 Li2CO3 L-SVEC (NIST SRM8545)B 11B/10B B(OH)3 ¤X¥ �NIST, ~¡yz�^¦� NIST SRM 951C 13C/12C ~¡�§�J�¨�% �©ª PeeDee�� Belemnite

f (Belemnitella americana)PDB, NBS18(CaCO3)

N 15N/14N Fu� yz£5 (Standard Mean Ocean Water)

N2(atm.)V-SMOW

O 18O/16O ~¡�§�J�¨�% �©ª PeeDee�� Belemnitef (Belemnitella americana)

VPDB

Mg 26Mg/24Mg «�Mg NIST SRM980Si 30Si/28Si f¬­ NIST NBS-28S 34S/32S Canyon Diablo�sfJ�®��J�® (FeS) VCDTCl 37Cl/35Cl yz£5¯ SMOC, NIST SRM975Ca 44Ca/40Ca �4 CaCO3 NIST SRM915Cr 53Cr/52Cr �4 Cr(NO3)3 NIST SRM979Fe 56Fe/54Fe Fe IRMM-014Cu 65Cu/63Cu Cu NIST SRM976Sr 86Sr/88Sr �4 SrCO3 NIST SRM987Pb 206, 207, 208Pb/204Pb �4 PbCO3 NIST SRM081

°± (2007)3)% �k²�� (2002)8), �³´&dk (2010)17)�µ�0IAEA¶ ¡'·¸27¹NIST¶ ~¡yz�^º»qIRMM¶ ¼n½myz|�:�º»q

������

� 47 �

Page 14: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

������4), 21)��� ������ ��� �������������� ��������� ���� !"������#�$�%&� � '�(���(��)�#����*�+ ��� ������,�-�./0��������� ��������!���������+ �����12�� 3�(4��5"�����(���6�-7������� �!����*&� ��(!6/������(�((��(!6/�8�#�" -#�+ ��������(��(6/�(�9$%��#���"��+ rx, rs,

rm��:�� '�� ����� � '�������� !�'�(��� “0”�#���� “1”(� [X0]

� [S0]�� '�1%;����(��� “0”(&���#��� ���<!"=>(%��<?-*�+

rm@([X0]rxA[S0]rs)/([X0]A[S0])

[X0]=B�C � D�����E��#���[X0]@F{(rmFrs)/(rmFrx)}[S0]

-'G��+$(H/GI/�%�� rm������JK�LMNO(����(�� �����JK"� '�(������� !�P�� ((�����)*����9��Q+E-R,��+ -.�!"�� ����SD�������T����SU� '�V/(�������E��+ $(�9� � '�V/(������#��9�� �G����� ��0W(���(X��!�����-YI��$�-*�+ 1KZ� [2( K-Ar$%��1�"�� [2��40K/G\3!"45���6]^_ 40Ar(��-)*�*�+ $(�9�[2�( 40Ar/36Ar���� �)*-*��9�38Ar�`a 100bD���!���������21)+

5. ��������� ��

5.1 ������������ ���������#�78��DcD�*�-� 9:#��� ������(%������(&���d9�" �� ef(*g�3h!����(3h��d9�" -*�+ �i�(" �� ����j%���;k��T�*�+ ����j��� ���<=��>?��������-�lMh��� @m��A"no"��pB#�q��( �����-�C���+ $�GDE(����r#�stuOv����!"� ���q(wE�*����x)#�+ $(%����F�� y&G!��z{M|}HI#�~J���� KL�;k^g!"@F/G�M8i����-NO#��9� ��(9E��P�!"EF�!"Q!� ��!�����&��(6/���#74�!"�#25)+������� WR�����F02G������ ����j>?���'��y&G!��!"'G��#ES(���/Gd9�T�FU�VWX��� ���:��(YZU�!6��� '��#��{M�(������5����(�*�+

1KZQ[AC�����j (TIMS)�\>� N{������j (ICP-MS)��� VW'��y&G!��!��E(Mj���!"VW���

� �(RFRi)2

n(nF1)

���"�� �]^�������+ $$�� Ri, R�����y&G!��!"'�wf(����(T�F�n����'����(wE�*� ��� n�100�+D�� �TVW'�����_�1�"��!"� �:�(���'�T�F(���(`���

� �(RmFRmi)2

nF1

�Q# �B^�������+ Rmi, Rm�wf(T�F�(T�F� n�T�F(wE�*�+������� 'G�����-@(�����`�ab�-7���F�*�-� � '�(@(����I/G��(�� � '�(���2/G6/G!���5��$��!�c�*�+ WR�VW'��� '���Wd��y&G!��!� 'G����F�VW'�(efF�(�1%;y&G!��(�����g!"6/G!��EF�!"Q#+ ��F-@(F/G�M8i��*g�� ��'��h:!"ij#�k�/G����j%��������D�(N���(�lE�,#�+ ������#�jm�� �n��0'�SD���(���-I/G���9�(�� (�����2/Gab��op#�$��!�c�*�+ !�-�"� #E( ��� ¡(��¢%�"%.<5G��VW'����#�$�%&� £�(��N����,#�qrs�W0i0¤¥#�$�-9t�*�+ D�� O¦§M��-¨K�©ªOu!"�� «I¬q­��^$#�c����,#�(�� ®¯¡]VW'����Wv('���(�JK"°¦±(����§²³�#�$�-� ab�(7����°¦±�I´#��K�w*�*�+ $�!"'������� KL(�c���¢(µc�¶X!���F(ab��Q#+ ·�D���.� x���F���M8����¸y!� /0y&G!����7�©ªO�uz!"���(�*�+

5.2 �������������� ������¨�����j�������1%;���%�" ��"1&� ��(��� ����#�� ����� KL(�c� ��Y���� �����lM¹����8�#�+ Table 7��$�G(%Q8�1�D�9��(�*�+ ®º*d������(�����78%�"� ��+ Table 7��I/�%�� {�8��������(7�(�Q[AC�����j (TIMS)�*&������ 10�5=>�o"�\>� N{������j (ICP-MS)�� 10�5,

McKinney�4��������j� 10�4� |»�lM����j� 10�3� J}¼����j�� 14 C/12 C@10�12`����!�" 0.5½10�2`�(����

K. Nagao

� 48 �

Page 15: Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass ... · PDF fileREVIEW ˘ ˇ10 ˆ ˙˝˛ Fundamentals of Mass Spectrometry Isotope Ratio Mass Spectrometry Keisuke N6

�14C������� 50���� ����� TIMS,

ICP-MS� ������ ���� ���������������������������������������� TIMS ICP-MS����!�����"�#$���%���� #&�'�(��� �#)%�����*���� 3He/4He*)+ 14C/12C

���,#!"�#� ������$%-%#�������&'#����.�/���

6. � � �

��� (�)������01�23���� � #4)�*�+56� 7,*)+"-�8�./�9:�';�)0�� <#=>12?@8A#B��C�� 34��5D8EFG@8EH68E78#92:��,;I�./�JJK��L�5�<�6MMN� =>��� 7,"#����7,"O?#-��@P�A.�=� BC�*����?D�Q��R������#E���M��FG�� ������� HI���SJ K�#TL� (��23M��BU�(5V5�N(�4)(��� ����� OP�QK�����MJ#�R������� (#ST� �� �������W#XYZ[*)+XYZ$�� #7��ST�U\�� OP#� �*��VWK�J����#X�#Y]�� K�Z[\^J� �]�5�#_^ `abcdeZfJ#_g#hi�`a� � � ��b�cL�dMjklk#��� � mE#��%efn#gh�`a� oi��-%�H��jp� i��-%#qk'6�,�01� ��� �� rn�ls�(�'���#)%��W#t�mn���� uoJMpv�Ep��E�q�*)+�q�L� �Mr��jklk�wkxk#stJ#4)�u����

� � �#�v�w�yz�x{��|(�5��y��8}z#{~�|}~�� =v�5���%{�E���wZ������M��#�r����|�5������v��5�

� �

1) J. S. Becker, “Inorganic Mass Spectrometry,” John Wiley& Sons, Ltd. (2007).

2) p~��� ��2?�8A#B��� ����b��w��k� �� ��� ��w� (1983), p. 143

3) J. ���� ��2?�8#0��� ���� n��,�� ����Z�kE���Z (2007).

4) �~��� ��������� ���8��z (1998).5) “Radiogenic Isotope Geology,” ed. by A. P. Dickin, Cam-

bridge Univ. Press (1997).6) ��7 �� ������8�� �8� (2005).7) �� �� ��� � ����2?�8 �� 3���� ���8��z (2003).

8) 4p �� �� ¡� ¢£¤�� No. 1, 2 (2002).9) F. W. Aston, “Mass-Spectra and Isotopes,” New York

Longmans, Green & C. London Edward Arnold & Co.(1933).

10) p~��� ��O¥�8�� 10�>12?�8�� =�¦��� §�¨ z¡ (1976)� p. 444.

11) “Nuclides and Isotopes (5th ed.),” General Electric Co. &KAPL, Inc. (1996).

12) p~��� J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 52, 159 (2004).13) M. Ozima and F. A. Podosek, “Noble Gas Geochemistry

(2nd ed.),” Cambridge Univ. Press, Cambridge (2002).14) =�¦�� �SJ�� |¢£ (1977).15) �����b��w��k�� �� ��� ��w� (1983).16) �2?�8O¥(�� �¤ ¥E©�¦§ª�� 4=2?�

8z/«¨� ©ª¬ (2010).17) M. Kusakabe, S. Maruyama, T. Nakamura, and T. Yada,

J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 52, 205 (2004).18) J. D. Gilmour, I. C. Lyon, W. A. Johnston, and G. Turner,

Rev. Sci. Instrum., 65, 617 (1994).19) S. A. Crowther, R. K. Mohapatra, G. Turner, D. J.

Blagburn, K. Kehm, and J. D. Gilmour, J. Anal. At.Spectrom., 23, 938 (2008).

20) {�­«� 2?�8� 31, 35 (1997).21) K. Nagao, A. Ogata, Y. N. Miura, and K. Yamaguchi, J.

Mass Spectrom. Soc. Jpn., 44, 39 (1996).22) N. Ebisawa, H. Sumino, R. Okazaki, Y. Takigami, N.

Hirano, K. Nagao, and I. Kaneoka, J. Mass Spectrom. Soc.Jpn., 52, 219 (2004).

23) T. Hirata, J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., 52, 171 (2004).24) R. H. Steiger and E. Jager, Earth Planet Sci. Lett., 36, 359

(1977).25) ¬­ \� ¢£¤�� No. 2, 56 (2002)

Keywords: Mass spectrometry, Isotope ratio, Ion source, Ioncollector, Data evaluation

Table 7. ��� (�)�������#�

� �� ��® ��� � $�® �������

���Z¯e° 87Sr/86Sr 0.7 TIMS Faraday cup ±10�5

²Zc�³Z 182W/183W 1.85 ¯!´ ICPMS Faraday cup �10�4

°J 18O/16O 0.002 McKinney´MS Faraday cup 10�4

°J 18O/16O 0.002 SIMS 16O: Faraday cup 10�3

18O: SEMµ�� 3He/4He 10�5¶10�9 ±²D´MS 4He: Faraday cup 10�2

3He: SEM���³J 14C/12C 10�12¶10�16 AMS 14C: ´XYZ$�®

12C: Faraday cup �5·10�3

TIMS�Rµ¶�´��� �¸ ICP-MS�·¸r"�d¹���� �¸ SIMS�¹ºXYZ��� �¸ AMS�º»®��� �¸ SEM�¹º¶,¼½»¸¼½ -%/��®

�#���

� 49 �