TÖMEGSPEKTROMÉTEREK SZEREPE A FÖLDTUDOMÁNYBAN. Palcsu László MTA Atommagkutató Intézet (Atomki) Környezet- és Földtudományi Laboratórium, Debrecen

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "TÖMEGSPEKTROMÉTEREK SZEREPE A FÖLDTUDOMÁNYBAN. Palcsu László MTA Atommagkutató Intézet (Atomki) Környezet- és Földtudományi Laboratórium, Debrecen"

Anikó Nemesné
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 TÖMEGSPEKTROMÉTEREK SZEREPE A FÖLDTUDOMÁNYBAN Palcsu László MTA Atommagkutató Intézet (Atomki) Környezet- és Földtudományi Laboratórium, Debrecen

2 Miről lesz szó? - Előzmények - Meglévő, hamarosan beszerzendő specifikus tömegspektrométerek sajátosságainak bemutatása

3 Az atomok tömegei a hidrogén tömegének egész számú többszörösei William Prout ( ) Az atomok moláris tömegei a hidrogén moláris tömegének NEM egész számú többszörösei Francis W. Aston ( )

4 Tömegspektrumot kellene képezni! Tömegspektro/GRÁF/SZKÓP Joseph John Thomson ( )

5 Tömegspektrumot kellene képezni! Tömegspektro/GRÁF/SZKÓP: Ezek a berendezések olyan műszerek, amelyek az egyes részecskéket tömegük alapján különböztetik meg. Mindhárom műszer alapja az, hogy a beléjük eresztett elemeket ionizálják, majd pedig az egyes ionokat fajlagos tömegük (= tömeg/töltés) alapján szeparálják egymástól. Joseph John Thomson ( ) A szeparált ionok detektálása azonban eltérő a háromféle műszer esetén. Tömegspektrográf: Tömegspektroszkóp: Tömegspektrométer: fotolemez fluoreszkáló képernyő elektronikus mérőeszköz (detektor)

6 Tömegspektrométerek felépítése Elektronika Ionforrás Vákuum Analizátor Vákuum Detektorok -Elektronbombázás -Ion-atom ütközés -termikus ionforrás -ICP -Mágneses eltérítés -Kvadrupól -Time-of-flight -Faraday-kalitka -Elektronsokszorozó

7 Elektronbombázásos ionforrás

8 ICP ionforrás

9 Cézium-bombázásos ionforrás

10 Tömegspektrométerek felépítése Elektronika Ionforrás Vákuum Analizátor Vákuum Detektorok -Elektronbombázás -Ion-atom ütközés -termikus ionforrás -ICP -Mágneses eltérítés -Kvadrupól -Time-of-flight -Faraday-kalitka -Elektronsokszorozó

11 Tömegspektrométerek felépítése U = I R U q = ½ m v 2

12 Tömegspektrométerek felépítése: kvadrupól tömegspektrométer

K/Ar tömegspektrométer Gyorsítófeszültség:

Érzékenység: 1,35*10-4 A/mbar Kimutatási

13 K/Ar tömegspektrométer Gyorsítófeszültség: 2 kv ( 40 Ar: 49 km/s) Háttér: 40 Ar 7*10-10 ccstp (<0,1 ezred mm 3 levegő) 40 Ar/ 36 Ar reprodukálhatósága: 0,8% Érzékenység: 1,35*10-4 A/mbar Kimutatási határ ( 36 Ar): 7*10-11 ccstp (3 femto-mol, 2 milliárd darab)

14 Új argonmérő tömegspektrométer

15 Stabilizotóp-aránymérő mérő tömegspektrométer (Hertelendi Ede féle)

16 Stabilizotóp-aránymérő mérő tömegspektrométer (Hertelendi Ede féle) d 2 H, δ 13 C, d 15 N, d 18 O, d 34 S

17 Stabilizotóp-aránymérő tömegspektrométer: Delta PLUS XP - Pontosság: 0,05-2!!! - 5 féle elem - Sokféle anyag

16 O/ 12 C 16 O 2 arány - 5*10-5 - Pontosság: jobb mint

19 Clumped isotope tömegspektrométer (+Kiel-IV): MAT-253-plus (2017-ben, MTA Atomki, GINOP) - 13 C 18 O 16 O/ 12 C 16 O 2 arány - 5* Pontosság: jobb mint 0,01 (0,1 ε-unit) Ω-os ellenállású Faraday-kalitkák

20 A legmodernebb gyorsítós tömegspektrométer (AMS) 14 C gyorsítós tömegspektrométer 14 C mérésre: MICADAS (AMS), MICADAS (MIni radiocarbon DAting System) 2011 ISOTOPTECH-ATOMKI

21 A legmodernebb gyorsítós tömegspektrométer (AMS) 14 C mérésre: MICADAS +200 kv még 820 km/s Nitrogén felhő, töltéscsere +200 kv pozitív C ionok még 820 km/s -40 kv negatív C ionok ( 14 N kiküszöbölve) 360 km/s 440 kv pozitív C ionok 1200 km/s MIni radiocarbon DAting System: (ETHZ Zürich, CH Vitalea Science, USA)

22 Ahogy 12 C-nyaláb áthalad a nitrogénfelhőn másodpercenként 12-szer A legmodernebb gyorsítós tömegspektrométer (AMS) 14 C mérésre: MICADAS

23 Baradla-barlangi cseppkövek 28,87 pmc 29,26 pmc <0,25 pmc 350 mm 25,15 pmc 21,77 pmc 19,16 pmc 0,56 pmc 456 mm <0,24 pmc

Nemesgáz tömegspektrométer: VG5400 - Folyamatosan getterezett (alacsony HD-H 3

24 Nemesgáz tömegspektrométer: VG Folyamatosan getterezett (alacsony HD-H 3 szint) cm 3 - Nagy felbontás (600 a 3 He-nál) - Érzékeny elektronsokszorzó

25 Hélium fluoritokban és karbonátos kőzetekben (Czuppon et al. 2014)

26 Szeged környéki felső-pleisztocén víztartó

27 A víztartó Ny-K-i metszete

28 Nemesgáz-eredmények

30 Dél-alföldi vizek nemesgáz-hőmérsékletei a 14 C- tartalom függvényében ,4 C NGT ( C) ,1 ± 0,8 C C C (pmc)

31 NGT a vízben oldott inorganikus szén radiokarbon korának függvényében

32 Új nemesgáz-tömegspektrométer: Helix SFT (2017-ben, Isotoptech Zrt., vállalati GINOP)

33 ICP-MS (Agilent 8800 Triple Quad)

34 ICP-MS (Agilent 8800 Triple Quad)

35 Példa ütközési cella előnyére

37 A cirkon kristályok lézer ablációja B e ü té sszá m Idő, s Mérési eredmények 40 μm

38 A kor eredmények kiszámítása Ma Pb/ U Ma ~320 Ma Ma Pb/ U Szalatnak-3 fúrás 1962 (Mecsek, 515 m) Rb-Sr kor millió év

39 Képalkotás lézer ablációs technikával 1 cm 4 cm

40 Képalkotás lézer ablációs technikával

41 Képalkotás lézer ablációs technikával

42 MC-ICP MS: Neptune-plus (2017-ben, MTA Atomki, GINOP) - U/Th kormeghatározás - U/Pb kormeghatározás - Nem-konvencionális izotóparányok (pl. 87 Sr/ 86 Sr, δ 56 Fe)

44 100 μm Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében Molnár M., Rinyu L., Palcsu L., Mogyorósi M., Veres M. MTA ATOMKI - Isotoptech Zrt. Hertelendi Ede Környezetanalitikai