Date: 16:00 – 18:00, Friday, January 14, 2022
発表者：鈴木敏弘
Speaker: Toshihiro Suzuki
題名：LA-ICP-MSを用いた、2次元、3次元分析結果の画像表示法
Title: Imaging data processing of 2D, 3D analysis by LA-ICP-MS
固体試料の組成分布測定が各種分析機器を用いて行われ、結果は画像として表示される。質量分析計を用いた測定では、一般的にはレーザーアブレーションとの組み合わせにより、試料表面をレーザーで走査しながら2次元測定が行われている。EPMAによる2次元分析の場合、電子線の照射とほぼ同時に試料からの蛍光X線が測定できるので、試料位置と測定値の照合は容易である。一方、LA-ICP-MSの場合には、レーザーアブレーションと質量分析計が通常は独立に動作しているうえに、アブレーションされた試料が質量分析計で測定されるまでには数秒の遅れがある。このため、測定データから2次元分布図を作成するには、試料位置と測定値の照合には注意が必要である。得られた2次元データは疑似カラー・イメージ等を用いて定性的に表現されるが、画像の合成法により「印象」が異なる可能性があり、表示方法等にも注意が必要である。
2次元測定を繰り返し行いそれを積み重ねれば、3次元分布データが得られる。しかし、2次元測定の場合以上に注意点が増加する。まず、深さ方向を変えて測定する方法については、「試料を一定の深さだけ研磨しながら測定」「一定の厚みで試料をスライスして測定」等が考えられる。これらの方法の場合は、各「層」の測定は別々に行われるため、各層の測定条件を統一すると共に、位置（縦、横、回転など）をどのように調整するかが問題となる。また、試料を固定したまま「レーザーで掘り進める」方法も可能であるが、この場合には「深さの絶対値が求め難い」、「試料が均一に掘れるとは限らない」、等が問題となる。こうして得られた3次元データは2次元平面上で表示する事になるので、どのように3次元分布を表示するか、にも工夫が必要である。
発表者：平田岳史
Speaker: Takafumi Hirata
Title: The Core Competence in Mass Spectrometry Measure what is measurable, and make measurable what is not so. — Galileo Galilei
Inorganic mass spectrometer such as ICPMS, SIMS, TIMS, or AMS have been widely used for elemental and isotopic analyses of trace-elements in various geochemical samples including rocks, minerals, marine or river waters. Among the inorganic mass spectrometers, we are currently using the mass spectrometer utilising an atmospheric pressure plasma as an ion source (ICP-MS) that is likely to become a major analytical tool for major to trace-elements in samples. The laser ablation sampling technique combined with the ICP-MS technique (LA-ICPMS) is now widely accepted as one of the most sensitive and rapid analytical methods on various solid materials (Tanaka et al., under review; Niki et al., under review; Nakazato et al., under review).
Despite the obvious success in obtaining precise and accurate elemental and isotopic data from geochemical samples, we are not able to extract the principal information concerning the chemical status or chemical form of the elements. More importantly, with the current mass spectrometers, neither biological functions of the elements nor interactions with the biomolecules could not be derived. To extend the capabilities of the inorganic geochemistry to organic geochemistry or biochemistry, new mass spectrometric techniques for detection of organic compounds or biomolecules must be developed. To do this, we are currently developing two mass spectrometric techniques.
(a) Development of a new organic mass spectrometer utilising a barrier discharge ion source (BDIS)
(b) Sensitive and quantitative detection of molecules through a “tagging” of nanoparticles
The BDIS is an in-house designed atmospheric ion source, and were applied for the organic mass spectrometer aiming at comprehensive imagings of amino acids, sugar, vitamins, or peptides from meteorites or biological tissue samples (Khoo et al., under review). This technique is effective to evaluate the contributions of secondary alterations or weathering of meteorite matrix, and thus, the technique can applied for defining the sampling/extraction areas for the pre-solar grains (cosmic-nanoparticles) from meteorites. Another important technique is the LA-ICPMS technique combined with the tagging of nanoparticles. Because of high-affinity of Au with sulphur, the Au NPs have been widely used as a key tag for specific amino acids or bases within DNA/RNA strands. We already developed killer techniques for detection of small- or large-sized NPs (Yamashita et al., 2019; ibid., 2021; 2022), chemical composition of NPs, and isotopic analysis of NPs (Yamashita et al., 2019; Hirata et al., 2021), and thus, sensitive and quantitative imagings of biomolecules can be made directly from biological tissues.
With the series of unique mass spectrometers and laser ablation systems, we are going to develop completely new analytical systems aiming at creating a new research fields in both geochemistry and biochemistry. Potential capability of our research group over the traditional geochemistry facility will be highlighted in this talk. — Nessun dorma, Turandot.