Японское агентство морских и земных наук и технологий, JAMSTEC Институт исследований керна Кочи, KOCHI
Институт исследований керна Кочи, КОЧИ
KOCHI был создан в октябре 2005 года как пятый внутренний центр JAMSTEC. С тех пор он высоко ценится во всем мире как уникальный исследовательский центр, который последовательно осуществляет обработку, хранение и передовые исследования выбуренного керна, возглавляя разработку технологий в области геологического, биологического и научного бурения. Эти работы выполняются в «Центре керна Кочи», который сотрудничает с Центром перспективных морских исследований керна Университета Кочи.
Миссия Группы изотопной геохимии состоит в том, чтобы получить высококачественные данные, совершить революцию в технических разработках и приложениях междисциплинарных наук, а также поддерживать инструменты в качестве объекта мирового класса. Их основные темы исследований - круговорот веществ на Земле, геологические процессы взаимодействия воды и горных пород, региональные и глобальные изменения окружающей среды и пределы жизни на дне моря. Это было сделано путем комбинации изотопного/элементного анализа с микроструктурным наблюдением с использованием ПЭМ сверхвысокого разрешения.
Комната установки аналитического TEM JEM-ARM200F с атомным разрешением
Объекты мирового уровня Группы изотопной геохимии
Лаборатория микроанализа, Группа изотопной геохимии
Заместитель руководителя группы Мотоо Ито, доктор философии.
Старший научный сотрудник Наотака Томиока, доктор философии.
Marine Works Japan Ltd. Ю Кодама, к.т.н.
Группа создала одну из самых полных лабораторий в Японии, состоящую из TEM, FIB, SIMS, (MC)-ICP-MS и TIMS, для удовлетворения различных потребностей ученых и поддержки передовых исследований.
Эта мощная установка мирового класса сделала микроанализ сверхвысокой чувствительности и сверхвысокой точности высочайшего уровня.
Доктор Томиока
Мы выбрали ПЭМ JEOL JEM-ARM200F, чтобы реализовать не только наблюдения с атомарным разрешением, но и одновременно проводить несколько анализов. Мы изучаем множество ценных образцов, полученных из буровых кернов или метеоритов, поэтому универсальность микроанализа (STEM, EDS, EELS и т. д.) была очень важным фактором для сведения к минимуму структурных повреждений или потери элементов в таких образцах. Еще одной причиной этого выбора стал пользовательский интерфейс JEM-ARM200F, улучшенный для экспоненциально высокой пропускной способности.
Помещение для установки JEM-ARM200F оснащено современными системами защиты от воздействия окружающей среды JEOL, которые обеспечивают стабильные и тихие условия окружающей среды, лучше всего подходящие для аналитических приборов высокого класса.
Современные системы противодействия окружающей среде
Доктор Ито
Мы запросили у JEOL полностью контролируемую операционную для JEM-ARM200F, потому что он имеет самое высокое пространственное разрешение в нашей лаборатории и является ключевым инструментом для наблюдения за микроструктурами в субнм пространственном масштабе. Компания JEOL предложила нам лучшие в мире средства защиты от вибрации, магнитного поля и контроля температуры. Благодаря этим системам высокостабильная среда для ПЭМ предлагает нам не только очень четкое изображение со сверхвысоким разрешением, но и высокую стабильность при длительном наблюдении и анализе, таком как картирование элементов EDS и/или EELS с атомарным разрешением. Мы высоко ценим эту комплексную экологическую контрмеру.
Доктор Кодама
У нас есть два прибора FIB, установленных в одной комнате. Подобно TEM, FIB требует стабильной среды для мелкой и точной обработки образцов.
Очень стабильная среда в помещении обеспечивает бесперебойную работу с образцами, и мы очень довольны этим.
Доктор Томиока
Наши образцы часто химически и структурно неоднородны. Поэтому для исследования таких образцов требуется точно скоординированный мультимикроанализ. Неожиданное изменение положения цели может быть вызвано нестабильными условиями окружающей среды. При наблюдении за образцами, отобранными из глубоко пробуренных кернов или астероида «ИТОКАВА», повторный анализ затруднен из-за их малых размеров и количества. Стабильное состояние окружающей среды, реализуемое за счет эффективных мер противодействия окружающей среде, будет большим подспорьем в обеспечении достоверности получаемых данных.
Перспектива будущего
В настоящее время JAMSTEC занимается проектами глубоководного бурения дна океана с помощью глубоководного научного бурового судна «CHIKYU», целью которого является сбор материалов из мантии Земли, до которых никто никогда не добирался. Как только это будет достигнуто, это станет эпохальным событием для наук о Земле.
Образец керна отложений, который фиксирует историю изменений климата
ПЭМ-изображение особого кристалла граната, образовавшегося под сверхвысоким давлением, вызванным столкновением с метеоритом.
Глубоководное буровое судно «ЧИКЮ»
Доктор Ито
Это основная причина, по которой мы обустроили мощную лабораторию. Мы проведем широкий спектр анализа в масштабе от макро до нано, помогая понять (1) изменение климата и океана, (2) границы биосферы, (3) связи с Землей: глубинные процессы и их влияние на окружающую среду на поверхности Земли и (4) Земля в движении: процессы и опасности в масштабах человеческого времени. Мы также готовимся к анализу ценных внеземных материалов, полученных космическим кораблем «ХАЯБУСА-2», который вернется на Землю в 2020 году сразу после Олимпиады в Токио. Наше исследование не только понимает прошлое Земли, но и предсказывает будущее Земли. Наши исследования способствуют технологическому прорыву для решения глобальных экологических проблем, что может внести значительный вклад в достижение целей устойчивого развития.
Доктор Томиока
Различная информация, такая как происхождение Земли и Космоса, прошлые изменения климата и история развития жизни, может быть получена из пробуренных кернов или образцов астероидов. Каждый природный образец имеет свои особенности, поэтому необходимо тщательно продумать аналитическую схему образцов. Чтобы исключить неопределенность анализируемых данных, необходимо наблюдение в абсолютно стабильной среде. Изображение кристалла граната, показанное на прилагаемой фотографии, было получено путем наблюдения за образцом метеорита в нанометровом масштабе. Этот метод позволяет нам получить кристаллографические и химические характеристики очень небольшой интересующей области. Таким образом, это будет основная технология анализа проб как при глубоководном бурении IODP (Международная программа исследования океана), так и при миссии по возврату проб астероидов «HAYABUSA 2» Японского агентства аэрокосмических исследований.
Доктор Кодама
Помимо исследовательской деятельности в КОЧИ, я иногда сижу на «ЧИКЮ» и анализирую образцы бурового керна. После того, как «ЧИКЮ» выйдет в море, экспедиция будет продолжаться несколько месяцев, и судно иногда остается на одном месте бурения на дне океана в течение месяца. Обычно образцы керна анализируются или наблюдаются бортовыми исследователями во время экспедиции, потому что некоторые образцы быстро портятся, и анализы на месте необходимы для определения распределения образцов керна для следующих анализов. К сожалению, из-за нестабильной обстановки на борту в настоящее время на судне отсутствуют высокочувствительные приборы, такие как ТЕМ. Мы хотим наблюдать за такими образцами в свежем виде на месте, поэтому было бы замечательно, если бы на судне можно было установить аналитические приборы, такие как электронные микроскопы, обеспечивающие такие же характеристики, как и на берегу.
JAMSTEC был основан в 1971 году как Японский центр морской науки и технологий. Основной целью JAMSTEC является содействие продвижению академических исследований в дополнение к совершенствованию морской науки и техники путем продолжения фундаментальных исследований и разработок в области морской среды, а также совместной деятельности в области академических исследований, связанных с океаном, на благо мира и человеческого благополучия.