連続フロー質量分析法による<5μgのCaCOサンプルの高精度安定同位体分析

High-precision stable isotope analysis of <5 μg CaCO samples by continuous-flow mass spectrometry.

• Hubert B Vonhof
• Stefan de Graaf
• Howard J Spero
• Ralf Schiebel
• Suzan J A Verdegaal
• Brett Metcalfe
• Gerald H Haug

抄録

ラショナル:

有孔虫やその他のCaCOサンプルの酸素(δO)と炭素(δC)の同位体分析は、60年以上前から古海象学や古気候学の研究において重要な技術となっています。例えば、単一標本の板状有孔虫や歯のエナメル質の小さなサンプルを分析したいという要望から、これまで以上に小さなCaCOサンプルの分析が必要とされています。

RATIONALE: Oxygen (δ O) and carbon (δ C) isotope analysis of foraminifera and other CaCO samples has been a key technique for paleoceanographical and paleoclimatological research for more than 60 years now. There is ongoing demand for the analysis of ever smaller CaCO samples, driven, for example, by the desire to analyse single specimen planktic foraminifera, or small samples of tooth enamel.

方法:

我々は、10から3μgの間の重量範囲でCaCOサンプルを分析するために、サンプルCOのクライオフォーカスを使用した連続フロー質量分析技術を紹介します。これらは、現在利用可能なほとんどの標準的な装置で達成可能なサンプル重量よりもかなり低い重量です。この技術は自動化されているため、サンプルスループットは1日あたり60サンプル以上になります。この方法では、サンプルバイアル内のブランクCOの蓄積による機械のドリフトを除去するように設計されたオンラインバイアル洗浄ルーチンが含まれています。

METHODS: We present a continuous-flow mass spectrometric technique, that uses cryo-focussing of sample CO to analyse CaCO samples in a weight range between 10 and 3 μg. These are considerably lower sample weights than achievable on most currently available standard instrumentation. The technique is automated, so that sample throughput lies at >60 samples per day. The method involves an on-line vial flushing routine designed to remove machine drift due to blank CO build-up in the sample vials.

結果:

一連の実験では、ブランクCOの蓄積の影響を定量化し、クロロブチルセプタからのアウトガスが原因であることを特定しました。改良されたフラッシングルーチンと分析にクライオフォーカシングステップを使用すると、分析の安定性と感度を提供することが実証されている10と3μgの間の重量範囲のCaCOサンプルを≤0.1‰の精度（1s）でδOとδC値の両方の値のために分析することができます。この技術は、小さな歯のエナメル質サンプルの構造的炭酸塩分率の分析においても、同様に正確な結果をもたらします。

RESULTS: In a series of experiments the effect of blank CO build-up is quantified, and outgassing from the chlorobutyl septa identified as the source. An improved flushing routine together with the use of a cryo-focusing step in the analysis is demonstrated to provide the analytical stability and sensitivity to analyse CaCO samples in a weight range between 10 and 3 μg at ≤0.1‰ precision (1s) for both δ O and δ C values. The technique yields similarly precise results for the analysis of the structural carbonate fraction of small tooth enamel samples.

結論:

この研究では、連続フローアイソトープ技術を使用して、5μg以下のCaCOサンプルで高精度の酸素と炭素の同位体分析が可能であることを実証しました。重要なのは、1)サンプルガスの損失を大幅に削減するコールドトラップの適用、2)長時間の自動サンプル実行中にサンプルバイアル内のバックグラウンドCO蓄積の増加を排除するための変更された洗浄体制です。

CONCLUSIONS: This study demonstrates that high-precision oxygen and carbon isotope analysis is possible on CaCO samples smaller than 5μg, by use of a continuous flow isotope technique. Of key importance are 1) the application of a cold trap that drastically reduces sample gas loss, and 2) a modified flushing regime that eliminates increasing background CO build-up in sample vials during longer automated sample runs.

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