教授比尔compston,同位素地球化学

Professor Bill Compston. Interview sponsored by the Research School of Earth Sciences (Australian National University).

教授威廉(比尔)compston是著名地球物理学家谁搬到地球科学的研究学校在澳大利亚国立大学之前,在澳大利亚西部的大学开始他的研究生涯指纹和约会岩石。他是一个主要研究者约会由阿波罗11号收集的是月球岩石样本,但对于他的作品开发敏感的高分辨率离子探针微(虾)。该虾是澳大利亚地质一个伟大的成就是最有名的,并用来识别世界上最古老的矿物,在澳大利亚西部发现。法案是在澳大利亚国立大学客座研究员,并获得了许多奖项,包括弗林德斯奖章,奖牌莫森和百年奖章。他是科学的欧洲杯外围的研究员,技术科学和工程的欧洲杯外围和伦敦皇家学会。


由大卫先生盐,2005年接受采访。

内容


早基金会

比尔,你出生在1931年在澳大利亚西部,目前其矿产资源的状态,你的母亲从西澳金矿来了。但我相信你对地质矿产连接追溯到进一步。

好了,我的母亲和我父亲的来路,我们知道去维多利亚金矿,但在寻找金而非学习的兴趣。他们都在同一年,1855年到了,下了船在波特兰。

你有生活在西方的任何早期记忆?

哦,他们很多。作为一个小的孩子,我住在一起,我的母亲和父亲在他的肉店。我的教育对我来说是快乐的时光。我总觉得我在学校做得很好,它并不需要太多的麻烦。 (我想我并没有尽可能多弄脏其他孩子。),但在第二次世界大战期间,我们不得不去toodyay,大约是50或60英里 - 在旧的措施 - 从珀斯,从脱身军队准备全面弗里曼特尔。

我的父亲在1943年去世,在这之后我妈管理自己的店铺,直到最后,她不能这样做下去了,她把它卖了。然后我们有一个假期探亲墨尔本。但我们,实际上,被困在墨尔本,因为虽然我们从珀斯有一列火车通过了墨尔本我们无法得到一回,是考虑到战争。

我相信你在你的学校几年发展起来的钢琴演奏和音乐的热爱。

是的。我开始学习钢琴时,我是大约七,八,仍住在我原来的家。那么它越来越小,因为我没有做我的做法,但我把它再次作为高中毕业证书的主题。这是一个有点不同,实践中使用了几个小时的每一天 - 而到了怨恨,我想,谁希望我在体育球队踢的是人在学校的。

你研究了在澳大利亚西部,在那里你第一次拿起了地质研究的大学科学学士学位。是什么吸引你到这个问题?

好了,我做到了,而不是做第四个主题,每个人都做了别人,这是植物学和生物学,因为我的哥哥让我感兴趣的话题。当我们在战争期间是在墨尔本,他也在那里,在部队。具有由西澳大利亚科学学士学位(地质学),他被连接到某些军械部分化解手榴弹之类的东西。但他带我轮在墨尔本的各种地质​​“纪念碑” - 知名摇滚乐露头,主要是化石 - 我发现很有意思。

我很喜欢在大学地质学。作为一个定性的主题是纪念岩石和矿物,例如,这是非常简单的所有名称的问题。我很喜欢的实地考察和现场营地。所以我一直这样做。

你有你的本科岁月的美好回忆,和你在一起的人?

哦,是的。所有的记忆往往会随着时间的推移得到红润。我做了一些很好的朋友和连接作为一个大学生。不幸的是,最好的朋友死了,这是扰乱。

通过我的妻子,谁曾到珀斯现代学校,我得到了来自那里的一群人。 (她是在同一年,因为我是在大学,从第一年开始。巧合的是,她的一个科目也是地质。),这是一组谁喜欢做的很好的人,这激励我要模仿他们。这是对我们所有人来说很不错,我想。我们彼此交谈大约在物理或数学问题相互 - 你怎么理解这个,那个的“? - 这就是最好的学习方式。

我相信你也起到了古典音乐很大声。

那就对了!在午餐时间,一周一两天,我们会 - 经许可 - 用大音乐系统Winthrop的音乐厅演奏由该组的一个谁是特别喜欢音乐和知识渊博的关于它选定的记录。我们会大声把它上升为可能,所以我们不能听到了什么声音。这是我们的越狱。而在他们的汽车是什么人做的这些日子,是不是?

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碳同位素变化

你的博士还曾在澳大利亚西部的大学,在岩石中碳同位素的变化。什么碳同位素的变化告诉你的岩石?

好了,工厂管理,以从大气“修复”碳:它们吸收二氧化碳2。但它们分馏光碳同位素,因此在植物中的碳的同位素组成比在海洋和大气中的平均同位素组成更轻。这成为一个“指纹”。如果矿物里面找到一丝一毫的东西,说的石墨,其中有一个很轻的同位素组成的,它可能有一个生物成因。所以这是利益。

这种研究的第二次世界战争,通过谁曾参与或芝加哥周边的曼哈顿计划的条纹化学家和物理学家主要领导后,才刚刚开始。在该程序中,他们一直在研究如何正确测量同位素比率,以及为什么这些人不同,因为他们完成了,又回到他们传播的,你可以想尽各种同位素比值做什么想法大学。

谁知道这一切的人之一是Mark Oliphant爵士,谁之际,在其原来的形式在澳大利亚国立大学的创始教授。他携带的消息,各个州的大学,如果我们想涉足,在那里既是物理和地质背景部门新的东西,那么这将是很好做的事情一样同位素测年和同位素指纹。和彼得·杰弗里,我的上司,拿起那个刺激。

你在这段时间有什么回忆你的上司吗?

还有,彼得·杰弗里监督很多,除了我的人谁是现在在这个领域。也许是知道的最好的是约翰·laeter和马尔科姆麦卡洛克谁在大学是一两年后我在物理系。 (都是本学院的同伴)。

彼得·杰弗里本人的孩子气的热情和良好的物理判断一个奇怪的混合体,用的东西,以及实用的知识。作为一个年轻的男人,你倾向于认为年长的人不知道的不多,它需要你一点点的时间才认识到,其实并非如此。我花了大约20年留下来欣赏正是他为我不允许我放弃当事情变得太硬,故意让我做一个技术性的简单的事情,所以我会了解他们做了。你看,我们从来没有在学校或超越书本学习大学任教电子,坐在长椅上,并采取讲义。这又是一回事进入实验室,并有固定的东西了,这是对很多事情,彼得向我们展示了一个。

彼得也是鼓舞人心的。他并不满足于任何东西,这是第二个最好的,而且他暗示它变成了我们,没有我们知道它,我们不得不一直尝试做最好的,不管任务多么微不足道了。他再也不想听到这个词“足够好”。

你获得了富布赖特奖学金每年在技术加州理工学院花费过,不是吗?

是。富布赖特是一个旅行奖学金,加州理工学院我获得了研究奖学金,因为我在那特定领域。在那里,我继续工作的指纹,这一次与氧同位素。中的碳和水文和大气循环的氧同位素都是由相同的过程分级,但他们都给出一个稍微不同的反应它,最好是让他们在两个出现一次,如果你能。

为什么是重要的是要有一个摇滚的定义良好的指纹,使用碳,氧同位素的变化?

它允许我们,在氧同位素的情况下,推断出在其中形成在过去方解石壳的温度。所以,如果我们回到2.5亿年,我们可以告诉大家,一定软体动物增长在一定的温度。甚至出现了思想,你可以跟踪水的气温范围,但我们现在知道,其他因素也会影响软体动物的体感温度:水的盐度的变化,然后,反过来,这样做的氧原子组成水。

我们的目标,虽然是制定出古温度。它是由当时已知的,或者非常不久之后,在过去曾有过非常大的全球气温变化 - 自然变化,而不是人引起的。 (它不是直到后来二氧化碳和全球变暖效应被指责。)

我要指出,我离开美国之前,我去跨越,并在卡内基学院的一个分支,在华盛顿花了三个月称为地磁(DTM)的部门。他们不再做地磁但他们使用现代分析技术,包括确定铀和铅,铷和锶,钾和氩气的,由各种敏感和准确的方法来约会岩石。我去那里学习这些方法,我是教一群人,如汤姆·奥尔德里奇和乔治·韦瑟尔。这个地方是由前科学家,梅尔·塔夫,谁也参与曼哈顿计划的领导。

卡内基学院,在那个时候,就像澳大利亚国立大学成立初期:从母组织块津贴资助,没有需要咨询其他人什么它会做。它选择指定的科学家,他们认为是对他们的科学能力,良好的投资,并允许他们做什么他们认为是最好的。

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在过渡讲师和研究员

然后又回到了澳大利亚西部,这次作为物理讲师的大学。但你也给工作如何日期全岩,用铷 - 锶比的研究任务。你能告诉我们关于这项工作的?

是。在珀斯设立我约会的技术,我在DTM已经学会。彼得·杰弗里本人曾经来过早,所以他感兴趣,而我得到的任务是发展元素铷,其散发出的电子成为锶87的放射性衰变。这成为geochronometer如果你能设法测量铷-87是左,所形成的新的锶87的量。

我们工作的地方的岩石 - 总是一个良好的开端,因为它们很容易访问和当地的地质学家都乐于帮助。但我们从分离的矿物得到的答案出乎意料。

我们制作的矿物质黑云母和白云母,这是云母,但有丰富的碱,包括铷。白云母,尤其是始终在低锶常见,所以这是为宗旨的好矿。它在技术上是很容易做了分析,但云母都给出错误的答案,根据地质学家。

我们不知道这是错误的,所以我们决定尝试服用了一套“全岩的样品代替。画面是,云母失去了放射性锶 - 它扩散出去,因为在岩石上留下深刻的印象后热事件的可能。但有多远都去了?如果它走进了附近的矿物质,它仍然应该封闭全岩样本。我们开始了,因此,测试全岩样品阵列将给予什么。你瞧,他们给了25亿年;云母了约600或7亿年;和地质学家,谁有这种本能的岩石应该是非常古老的,被证明是正确的。

这是我们的好运气,没有人在世界上实际上已经这样做了具体的实验。美国人都惊呆了,我想,他们没有做它或它的思想。事实上,南非人,在伯纳德价格研究所,已经开始对全岩的工作仅仅一年左右的时间,但他们不幸在未变质岩石的工作,其中在全岩云母的年龄是相同的。所以他们的结果没有指挥太大的兴趣,而我们做到了。我们的结果成为了一封信 性质.

我们不得不另一封信 性质 当我们发现,这是从云母失去了锶实际上保留相邻斜长石 - 你可以分开的长石和表明它在锶87严重富集。 (它必须在某个地方,它是在斜长石),这是在珀斯实验室一个良好的开端,并为自己为好。

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向东移动到澳大利亚国立大学和专职科研

你没有留在珀斯,但是。据我了解,积教授,地球物理学的阿努部门的负责人,在整个60年代初居然排和猎头您的澳大利亚国立大学。

好了,“猎头”是现代期限;它会在那些日子已经更为隐蔽。我认为这是我们在珀斯,导致教授积试图说服我去堪培拉和专心研究实验室的成功。

是你热衷于他的邀请?

是的,我是。阿努被认为带着几分敬畏的 - 人们还没有看到它作为一个大的竞争对手提供资金和学生。它有一个声誉作为一个伟大的地方去,因为它是在上升。的确是,所以没有太多的理由让我不要去那里。

我相信有家人在堪培拉已经包括你的兄弟谁原先被你地质感兴趣。

那就对了。我有两个哥哥和妈妈生活在堪培拉。

你能告诉我们你在上世纪60年代在澳大利亚国立大学的工作?

的第一件事是让质谱仪,这将是适用于固体样品的分析。耶格尔教授曾获得其使用由约翰·理查兹看铅同位素比值在galenas,在矿石矿物质谱仪。但是,像大多数质谱仪,是一种气机和决定是它完全转化为固态源工作,为铷,锶的研究。所以这是第一份工作。

我们买了从都市维克斯公司,在英国,这已经取得了质谱仪的改装套件。 (通过奥利芬特与英国原子能机构的联系,他知道这对于各公司做出什么,并且知道负责的人。和老同学关系网是非常强的。)

所以你在澳大利亚国立大学获得了良好的技术?

很好,很好,因为它是在那个时候任何地方。美国人会说他们是更好的,当然,不过这是在英国,相当于。

什么是你实际上做的同位素比值的过程?

第一,样品是否是一个整体的岩石或矿物分离,必须以化学溶解 - 用干净的试剂,在干净的大气环境。第二,你必须添加的同位素“追踪”已知量。这并不意味着放射性示踪剂但有一个特点同位素比率本身示踪剂,这样就可以使用它来确定的铷-87或锶-87的量。和示踪剂必须与样品完全混合。

那么你必须从锶和从溶解的矿物质一切分离出铷,以及通过离子交换柱完成。 (化学家做了很多化学和发现这一点。一切都被赋予由第二次世界大战巨大弹指)的过程中涉及到把样品上挤满了有能力的褐色有机树脂的玻璃柱的顶部以不同的强度吸收阳离子。但你可以刷新出阳离子逐步,像色谱去除。你倒在从顶部右侧常态的酸,然后启动样品离子向下移动,并且可以分离出铷和后来的锶。你收集这些不同的部分和干下来,而你留下与他们在底部白色粉末一点点。

测量铷和锶你必须选择这种粉末起来的一滴水 - 他们都是水溶性 - 并把它带,丝,金属铼。铼是最好的:它是一种贵金属,它是惰性的。挂载灯丝,通过点焊,两个金属插脚之间与你干一切向下通过用电流加热。整个组件装配到质谱仪,所以你可以把灯丝,与干涸的小粉一起,到机器和泵下来创造一个真空。

当你再次加热灯丝时,样品先融化在上面,然后开始蒸发。通过详细的化学,没有人假装了解哪些,最终碱和碱土金属蒸发,部分原因是由于离子的方式有很多的黑魔法。并且它是带电的离子,在真空中蒸发,使我们可以操作上。我们通过电场提取出来和大众对它们进行分析 - 也就是我们加快他们与按自己的气势,其弯曲的路径中的磁铁给他们,因此根据它们的质量将它们分开。

你获得了国际声誉为你做这么多阶梯的过程能力。

好了,我们很幸运。实际上,三四年后,我去了澳大利亚国立大学教授耶格我们买了一个更大的美国质谱仪。这部分由矿产资源局,其已经与教授积以帮助行为的协议的各种岩石的年龄,他们是映射的澳大利亚全资调查。你看,我们在澳大利亚岩石的绝对年龄不甚了解。除非有化石,没有人真正知道他们怎么老了。

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约会的月球岩石样本

在1969年的澳大利亚国立大学的实验室,与其他世界各地的少数一起,被选为承接关系由阿波罗11号月球采集岩石样本的铷,锶没感觉如何被选中参加本次比赛?

这是非常令人满意的,非常令人兴奋。我要强调的是单词“约会”。我是一小群谁被某些技术做月球上的岩石和矿物的约会和化学人主要研究者。在堪培拉等主要研究者 - 特德·灵伍德和罗斯·泰勒 - 曾在矿物地球化学等方面,通过其他技术。

我的理解是不同的实验室被告知,“你将被赋予月球岩石样品。你将有三个月的时间做你的分析,然后你来检查,都在一起,并口服10分钟或15分钟展示你的结果,对其他所有的实验室。”一个更好的国际科学竞赛我会很难-pressed识别。

这是一个了不起的比赛。我不认为有一个如此以来激烈。 (也许在火星样品回来会有一个类似随身携带的。)这是非常令人兴奋的,它使我们能够满足各种参与月球科学的方面著名的名字。我们很高兴与我们的结果,但它一直是斗争。而不是三个月,我们有更多的像两个。样品必须从月球样品处理休斯顿实验室发布;包有通过外交信使,在别人的武官袋出来;它然后必须由经批准的人员来传授给我们接收。同时,我们必须有一个安全的所有设置和准备,只有月球样品将被允许,没有别的。我们不习惯那样活着,但是这是我们必须做的。我们升级了我们的实验室,因为你必须有一个干净的环境,干净的试剂和可靠的质量分析器。

你是怎么在这个国际比赛吗?

它像一个紧张的考试,我很紧张,事前。但幸运的是,我们发现,我们有“正确”的答案,答案是同意与结果年龄由我们最好的实验室以及其他几个获得的月球玄武岩。因此,我们有信心,我们不会使自己的傻瓜,摆在首位。

我用老式的岩石术语“mesostasis” - 这美国人已经忘记了 - 这意味着低熔点部分:岩浆结晶的最后一个部分,因为它具有低熔点。这是铀集中在那里,和碱。我们意识到了,那里是铷必须是的,我们正在寻找这些月球玄武岩的丰富铷部分。而我们幸运地发现,这个mesostasis坚持钛铁矿,这是一个沉重的矿物,没有别的太多在里面。我们可以使钛铁矿精矿和知道,我们会有很多的mesostasis坚持它的,所以,这就是我们所做的。

那么,怎么老了月球样品?

我们得到了3.8十亿年中,38亿 - 本质上是相同年龄的加州理工学院组得到的,在3700余万元。但有并发症:有月球玄武岩超过一岁,也有许多样品为月球土壤,这是旧的岩石碎片的hotch-potch的。你会得到一个混龄出来的,这增加了混乱的。

因为我们住在这个计划了好几年,我们了解到,一些月球岩石,的确,4.4十亿岁。

这是什么告诉我们关于月球?

月亮,我们从岩石的历史教训,曾与刚刚超过440十亿岁为最初的原始地壳,主要由钙长石,钙一长石。 (如此丰富的这个长石,地壳岩石被称为斜长)。它漂浮在什么看起来是一个月球岩浆海,其冷却较快因为没有封闭在月球大气层顶部 - 它是在寻找出寒冷的空间。

玄武岩本身是后内部加热的产物,因为月亮,或它的下部的核心,将包含放射性元素。第一形成的太阳能系统时,有很多短命放射性。例如,铝具有在26质量是放射性的同位素,它衰变到镁-26,作为它这样做产生热。当这样的事情任何星球内部发生的热量必须建立,温度升高时,你可以有内部熔化的第二阶段。所以在月海玄武岩,在农历“海洋”,在稍后时间来如温度上升。

它被发现,月海玄武岩的范围从4.2大概十亿年下来大概到约3.2十亿。它总是知道,从天文观测和陨石坑的历史,该月海玄武岩较年轻,因为他们有陨石坑比所谓的月球高地的密度低得多 - 原来的地壳。但如何更年轻?这是人们想要回答的问题。广泛的观察发现,月球玄武岩情节被证实,但我们也发现,有他们的年龄整个层次。 (当然,我用“我们”的统称。很多人都对这个故事做出了贡献。)

如果旧的岩石分别为4.4十亿年,地球的大致年龄,是否意味着我们的地球一直有月亮吗?

好了,你现在远走高飞到理论。月球与地球之间的关系是,现在仍然是一个颇有名气的问题。特德·灵伍德和他的月球科学团体 - 特别是大卫绿色 - 与地球的特定元素的地球化学制作的月球作为一个整体的地球化学进行了比较。他们肯定觉得月亮可以从地球蒸发,并围绕它再凝聚的是材料形成。但在目前的理论一个巨大的,年轻的冲击器碰撞与地球和融化它,月亮剥离出来作为该事件的一部分。

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虾质量分析器

这给我们带来了虾。这是什么机器,以及它是如何得到这样的名字?

这是一个质量分析器,它的名字是从敏感的高分辨率离子探针微的第一个字母作为一种双关语的形成:而真正的虾小,我们的虾大。史蒂夫克莱门特我意识到,我们必须建造机器尽可能大,以高灵敏度同时实现高分辨率。

你能解释一下你的高分辨率和高灵敏度的是什么意思?

这样做,我要回去了一下。在休斯敦的第一个月球科学会议的时间,我们厌倦了保持对化学技术之上获得月球矿物质的微量分析干净的劳动。在那个时候,我们意识到一个新类型,使用的过程中,物理学家称之为“溅射”分析方法的。你直接离子要分析的矿物,并且该孔中的聚焦光束(以缓慢的速度,实际上)到目标的目标并且发射片段 - 离子以及中性分子 - 其可以是质量分析。如果你有一个质谱仪,如果你能够电提取这些带电粒子,并将它们发送到质量分析器,然后可以测量用于所述同位素比率 原位 即使是材料的极少量的分析。

这正是类似于电子探针的作品,发现不是很长,60年代中期之前,这是因为它让你把一个抛光薄片,把你的电子束在这个特色在月球样品分析了大量的方式,这和其他地方。大家都以为,“是不是很奇妙,如果我们可以做同样的事情的同位素比率?

电子束分析不能测量同位素比;它没有区分不同的化学元素的同位素。但质谱仪是专为这一目的。因此决定,这将是使用一个伟大的事情。

所以这种思维导致虾的过程开始于休斯敦?

是的,在某种程度上。这是我们听到有人正在为微量的工具,其使用的溅射工艺。他在第一次月球科学会议,但我们其实并没有见到他呢。 (顺便说一句,他没有公布他的年龄在月球样品,直到明年或后年,但他没有得到近似正确的答案。)

第一个分析中使用小型质谱仪来看看被溅射的离子,但如果你正在寻找铅,质量206,例如,你从它们具有相同质量的其他分子的干扰。铪和硅,锆和硅和氧的片段的片段,将在质量206你不能忽视他们所有的土地,你必须纠正他们。使用小离子探针的人纠正他们的“峰剥离”:他们看着一团,其中这些干扰占主导地位,并推断出了多少的主要干扰的必须是邻近的铅峰下。这项技术做得很不错,如果你在你试图分析目标有大量的铅。但人们发现很快就会没有地面岩石和矿物,这是年轻,没有足够的放射导致脱颖而出,这些干扰远高于工作。

所以我们意识到 - 与其他代表一样,毫无疑问,世界各地的 - 你必须有一个 高质量分辨率 文书,利用原子核的一个非常方便的特性:不同元素的原子核略有不同的质量。这意味着,铪和硅的分子将不具有完全相同的nuclidic质量作为铅-206。如果你有在约5000分辨率操作质谱仪,你可以将二者分开,这是去代替峰值剥离的方式。

那么我们有质谱仪公司说,当“哦,是的,我们的机器可以做到分辨率5000只买我们的机器之一,它连接到你的源和样品处理机构,你会得到你想要的东西。”史蒂夫克莱门特和我看着这个问题,但是,我们意识到小型商用机器不会有足够高的 灵敏度.

以获得高的分辨率,你有一个狭窄的缝隙对象,然后你的光束聚焦到一个狭窄的检测狭缝。但每次你缩小缝隙的时候,你是在截断梁的危险。如果你切断了很多的光束,你只是没有被检测到每秒非常多的离子。所以你真的需要一台机器一样宽的对象的狭缝成为可能,和集电极的狭缝是足够宽的,所有这些离子要经过进入直流放大器或您作为检测器使用离子计数器。

史蒂夫克莱门特,作为一个物理学家,应用一种技术,粒子物理的人已经开发了名为束流输运理论。这是很清楚的是,为了避免截断,你必须非常小心,因为到缝隙的大小,发散角和质量分析器的不同部分的相对位置。导致我们特殊的设计理念。我们意识到,你必须有尽可能大的磁铁的质谱仪。当时的正常大质谱仪是30厘米转弯半径,而且我们做到了百厘米 - 这可能是没什么用现今的物理或工程的标准,但在70年代初是我们觉得我们可以工程师最大的。

用于磁体的要求是,所述间隙必须是均匀的以一个在10,000和铁必须是均匀的磁性。这些都不是,当然简单的事情。

所以通过决议案你所谈论的准确识别原子质量的能力?

是。并且将它们分开。

和灵敏度是指这样的事实,只使用少量的原子,使这个决心?

是。你需要高感光度来获得精确度为好。的任何东西,你每秒可以得到更多的计数,精度越高会。

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建立虾

你想创建一个名为虾机,在理论上是可行的,但很难做出和以前从未完成的。而你自己并没有磁铁制造商。但你给予反超,试图把这个玩意儿在一起。这是一个相当大的赌注,我会说。

好了,我们已经建立了自己的以前的质谱仪。而史蒂夫克莱门特在这里作为一个博士生,他用束流输运理论摸出小质谱仪的最好的排序,我们可以为我们的月球样品分析。我们用它。

我认为,虾反超是由我们的主任,教授安东·黑尔斯对我们的信任问题。我们不得不反对意见打他的人谁说过我们将永远无法做到这一点了,和质谱仪制造商们忙着各自说他们的机器会产生高的分辨率和它应该工作。我们不得不说,“好了,这样那样的原因,我们不接受。我们觉得有必要继续前进,这样来做“。

在澳大利亚有多少其他大学的院系不得不走上这样一个赌博的能力?

没有地质部门,尽管它们在岩石地球化学,年龄很感兴趣,是矿物和岩石的年龄化学分析的主要用户。他们通过让其他人,像我们这样的实验室,做他们的年龄为他们启动。然后他们毕业,自己买质量分析器 - 小型质谱仪 - 和做自己。但他们没有厂房能力做的工作是这样的。

我们曾经有过物理科学学院的一部分很大的优势:它是物理学家,他们有一个大车间的传统,他们的业务是建立实验装置(这是他们做的非常好)。当我们从物理科学分离,该装置的一部分,是我们将采取他们车间的一小部分,因为教授积和默文·帕特森是车间大用户。他们有需要的建筑和大量的工程维修高压和岩石变形的设备。

澳大利亚国立大学是澳大利亚唯一的地方,在70年代初,在这个建筑企业可以这样做。出现了自那时以来的巨大进步,但是。

建立虾是历时五年一个真正重大项目。什么是你必须克服的最大挑战?

因为我们在建设我们没有意识到的磁铁,例如没有经验,多少磁场取决于电流通过磁铁的绕组上一个周期。我们知道滞后的问题,你必须总是接近你从相同方向要的领域,我们总是这样做。但还有另一种现象是烦人。有效磁场的形状与场本身的绝对值略有变化。更好的磁铁,少就是这种效果,但一开始我们只是没有意识到这一点。所以我们不明白为什么,虽然我们的磁铁是完全集中在,比如说,200质量,当我们起身质量254(铀氧化物),这将是稍微失焦。这也许是整个演习的士气最低点,因为我们无法看到我们在做什么错。

但是,我们并没有放弃。我们发现,如果我们把一个机械波纹管集电极缝隙和机器的其余部分之间,驱车收集槽 - 与所有的检测就可以了 - 来来回回到预设位置,它留在焦点。焦点仍然很大,但我们无法应付它。

那么,我们了解到,商业制造商知道这个问题。它们中的一个,至少,装配在磁铁和检测器之间的静电透镜,并根据该磁场,以保持聚焦改变其强度。但他们没有告诉任何人,因为他们认为这可能被视为在其磁体设计缺陷。因此,我们一直忙于重新发现车轮。它减缓我们失望的,当然。

我们首先测试了器械不与溅射源,但与热电离源,固体源。化学研究学院非常亲切地借给我们,我们变成了固体光源的废弃电子轰击来源之一,而我们使用的热离子检查出的重点。在1979年左右,我们意识到,这实际上是实现希望的性能。

但也有一大堆的机械的东西,我们只好走了太:进出真空的获得样品重复性,让视觉光学工作 - 你必须要能看样品,而它的目标,我们有一个高倍率反映显微镜固定在仪器上,这是我们不得不去正确聚焦。所有这些小东西在技术上是可溶的,但每一个需要一定的专业知识。这意味着实践和试验,如果我们要得到的一切的顶部。

我想,建设虾像你一样,而不是买它为来自不同制造商五个黑盒子,这意味着你必须解决问题的能力。

那就对了。人们害怕拆开任何的生产和销售作为工作的事情 - 而我们,因建的每一个位,把它连同自己,以阻止它,让在空中拉出全部拆开只有很少犹豫。我们不得不。

没有虾辜负它的承诺?

是。我们希望允许2的安全系数,并着眼于全透射万分辨率工作。事实上,它在约5500分辨率全传输,这是非常好,相当充足操作。我们似乎失去只在整个传输操作所提取的二次离子的非常小的一部分。并且它比任何小质谱仪非常更高的灵敏度。

我们的竞争对手,在此期间,曾得到了与商业小质量分析会,但他们原来有太少的灵敏度。他们也被限制在使用旧的锆石,它有着比我们可以得到更精确。所以我们的机器或多或少自动识别为正确的解决方案。最终连商业制造商接受了我们在说什么,并内置大离子微探针。

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锆石,理想的虾食品

据我了解,虾的建立是为了找锆石。你所提到的利用矿体或岩石中发现的,随着时间的标记锆石。是什么样的锆石用于此目的的特殊?

几件事情是特别的。首先,铀原子可轻松放入在晶格中的锆石的网站。它们具有相同的离子半径为锆,所以当锆石结晶,即在熔融铀任何原子将滑入生长矿物。

相比之下,铅不合身。它有不同的离子半径和不同的电荷平衡。所以锆石矿物强烈不包括铅。这是一个非常好的功能,因为我们要衡量的是在我们的分析正确地获得放射性铅矿物的共同含铅量。离子探针测量的引线207的总质量,总铅-206,但每个这两个同位素的开始与的公共引线-207一点点的共用导线-206一点点。越少,你有共同的带领更好,这就是为什么锆石是这样的好事。

另外,锆石是艰难的物理和化学性质稳定,所以也没有低档变质过程中溶解,并站起来向被风化的火成岩并河流跚跚而来下来到海滨砂矿,它是在年轻的岩石成立。还有人分析,现在沉积岩中的锆石年龄,以获得一组岩石,正在风化,也就是说,3个十亿年前,当一个给定的砂岩沉积的想法。

是什么能够锆石年龄的重要性?

好了,这是你发现的岩石多大年纪的方式。从通过常规方法的锆石的研究中,某些锆石看上去好像他们单粒内为多青睐。确实非常普遍认为,岩石称为片麻岩,其中许多是原来的沉积岩,但被重新熔化,内部的锆石必须是老锆石,并在再加热时形成的年轻锆石的混合物。传统的方法是不适合这些 - 他们不得不使用大量的锆石,并从旧的让人们不得不试图找出新的锆石,精心选择出来。这是一个非常繁琐,通常是不成功的过程,所以这些锆石的方法进行了实际测量的矿物质和结果年龄是不三不四的其它年龄段的混合物。

我们迫切需要做的是单一的,中粮分析。我们发现,在一个单一的锆石是和一个老核心的混合物年轻的锆石后的衣钵,也许十亿年后非常早。但我们不能提前告知这一点。后来另一种成像技术,阴极发光,是由不同的人开发的 - 用电子轰击你发光兴奋 - 我们发现的锆石的不同部分luminesced不同。单锆石中的这些概括复杂的增长模式。

所以一些锆石实际上是一个古老的核心,周围是一个年轻的皮肤的复合材料,以及虾可以挑选出来,分析单个颗粒的位,并告诉你那些谷物多大年纪,铀的比例领导?

是的,这是所有真实的。我们没有意识到的虾会是怎样一个巨大的成功为锆石,当我们建立它。虽然我们做了主要应用于它锆石定,我们也应用它的硫同位素比值在矿体的研究和一系列其他地质问题。

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寻找最老的片大地

已经虾导致你的任何标题生产的发现?

是的,作为再次造化的结果。德雷克·弗罗德,来自新西兰,在做我的博士学位,我给他的是看在澳大利亚的太古代所有的旧沉积岩,得到锆石在他们外面,找出是否有比老问题约3.7十亿年。 (当时,那些在世界上已知最古老的火成岩或沉积岩。)因此,他收集的岩石,与各种其他地质学家,谁知道区域地质调查合作。在安装narryer,在西澳大利亚默奇森地区,约内陆鲨鱼湾100公里,他想出了一条变质岩石有大量的锆石,其中之一是约4.1十亿岁。这是惊人的。此外,指挥世人瞩目,这确实一个巨大的好,为实验室的量 - 和每个人的自我!

我记得有一天,当矿物进行分析。有运行的仪器,我们选出了一个24小时的基础上运行更多或更少,因为有这么多的工作要做几个学生,因为我们仍然得到它的控制之下。你不停地运行它,除非出了问题,你必须停下来解决它。你肯定没有停下,并关闭它有在晚上吃晚饭;你有别人来运行它。

当德里克看到,计算机输出表示4.1十亿,他简直不敢相信,他起先不告诉任何人的情况下,他做了一些错误的。于是他再次做到了。这一次他得到了相同的答案,然后他发现一对夫妇他人,并十分自信地认为这是正确的。和另一名学生,运行他本乐器的同时,也打在这些中的一个。这是很大的刺激。

这件事发生在80年代初,刚刚经过机器真的开始运作,并发表在1983年就产生了巨大的影响 - 大众以及科学家遍及世界各地似乎是有意的世界纪录,这是最古老的矿物片段中发现。所以它喧腾遍及世界各地。

作为最古老的片大地?

是。我们甚至钻进了 纽约时报 当沃尔特·沙利文,一个著名的科学记者的时候,写了一篇关于它的文章。

几年之后,我们搜寻这哪里是metasediment发现当地,看是否火成岩依然为9,年龄。但我们找不到任何东西。如果有什么是有史以来现在发现,它只会是偶然的,因为它不会成为地质学家来看看不同。它并没有在澳大利亚,当然。这可能是从印度或南极老片麻岩的条子。

但同一地质序列的另一条子发现进一步向北部和安装narryer东部,杰克山丘。这是一个游客我们有,鲍勃·皮金,谁在山上插孔的区域与现场地质学家西蒙·王尔德地质工作的工作。阿西莫夫的科幻小说作家和科学记者,写了那篇关于发现 - 的措施,我想它的全球利益。年龄纪录,目前是由该网站锆石举行。

人们仍在努力非常古老的锆石。最古老的锆石,我们现在大概知道是约4.4十亿年;它已经攀升。似乎有锆石的4.2左右十亿个大丛,然后几个那舒展出4.4。我们无法找到那些五花八门的锆石之间的任何化学差异,但他们都非常感兴趣的人在做地面地球化学的是,由于锆石本身在其中封闭等矿物质随着他们的成长而这些其他矿物质给你的东西是一个味道岩浆。

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商业化的虾

虾,很明显,是我们这个星球的最早年龄的理解很重要。我们谈论“虾米”,就好像它是一台机器,但我认为,现在,在几十年来,有几个虾。那正确吗?

哦,是的。原来的虾是做得很好,但即使我们使用它全时从来就没有足够的时间。我们意识到,这将是很好的为我们自己目的的二次仪表。商业质谱仪制造商正在进入的行为 - 法国人提供他们的机器,英国人提供一个 - 事情就向我们提出,我们也许应该建立一个商业原型。

约翰·laeter,谁是在西澳科廷大学,说,他认为他能得到的资金买了虾,如果我们将建立一个。因此,我们决定建立一个商业化,那就是当我们anutech,谁建立了一个名为为宗旨澳大利亚科学仪器公司联络。

我们开始设计这个第二机九年左右的虾后,我开始工作,所以我们能够把各种工程和电子的变化。你必须认识到,电子产业巨大的改变。虽然有在70年代中期晶体管,当我们在研究学校电子集团设计虾我和东西充满了旋钮您手动扭曲,计算机控制的量是很小的,其实只是控制磁铁通过其自己的专用计算机。电子集团意识到,对于商用机,他们不得不重新制定的电子产品,不是简单的时髦,而是因为你不能 购买 旧零件了。他们不得不以设计为使用,如果他们失败了,可能被替换的部件,以及为未来可能的手段。

同时,人们这几天想的一切计算机控制,因此而我们已经 考虑 把所有的事情在计算机控制下,现在我们实际上 没有 它。和电脑不断变化,且速度更快。我们利用所有设计虾II这种变化的。

所以虾二是商业原型。还没有出现过,因为另一个版本?

好,虾II是我们销售的一个。我们有另一种模式叫做虾RG,意逆几何,当前不供出售。它正在被全时间,但它是比较复杂的,我们还是要掌握其中的某些方面。

什么是“逆几何”是什么意思?

这是一个设计功能的重要成分,给我们很多的相同的灵敏度更大规模的分辨率。它由日本理论家,松田源于相当近期的工作。我应该提到的是,质量分析仪的详细设计是基于他的设计。在1974年,他首次出版质量分析仪,其中一个他建立以表明它的工作的家属的理论设计。他们实际上满足我们的所有要求,但我们面临寻找使用所谓的静电分析仪的最佳解决方案的问题。

这是必要的,因为我们要构建的机器都是双聚焦。被从靶溅射的离子具有范围开始能量高达100电子伏或更高的,并且因此需要的能量分析器 - 本质上,该弯曲以特定方式光束和静电冷凝器使能谱在其输出。

有使用我们就这么叫球形质量分析器,但你不得不对这些板块的曲率优势;他们都是球面的分数。这是很难做出,这是非常难的机器在1975年,而圆柱形质量分析会在加工方面更容易处理。 (现在你可以得到电脑控制铣床,这将产生一个圆柱形的分析。)

无论如何,这是第一个约束,我们必须克服,以及这里的静电分析器,磁体的转弯半径,该束的漂移长度的转弯半径的各种组合和那里 - 所有这些离子的光学组件影响光的形状和分歧。因为松田已经发现如何预测最佳组合,我们决定采用他的解决方案之一。我们写信给松田和他的帮助下,我们说干就干。

回答你关于新模式的问题:他当时产生了以后为重点更高的机器,并没有失去敏感性的解决方案,我们决定尝试。他们被证明是多棘手的管理。

这是件好事,那些人不是他想出了在首位的人。

那就对了!

所以虾RG是现有技术的当前状态,但作为研究工具,弄清楚如何才能更好地被提供商用之前完成。你的商用机,但是,现在存在于世界各地实验室。多少虾有哪些?

我们现在已经卖出了两到西澳大利亚,我们有三个自己,计算的新模式。并且将有另外六个海外。

我想,让在澳大利亚国立大学技术商业化的成功案例的仪器之一,也是这类工作的标杆。

那就对了。疯狂的,因为它看起来,“虾”现在是正式的地质词典中的动词。

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退休和反思

虽然你已经退休,你仍然有虾项目积极关注。我相信你竟然从时间运行它的时间。

是的,我已经退休,因为它操作了很多次,虽然不是在过去的几年里。我现在正忙着撰写的结果和评估数据,它的精细结构,性质在仪器的影响方面,我们都需要了解获得更高的准确度和精密度。我给你举个例子。

虾操作为老式的火焰光度计用来操作:您有一个标准样品,并且给出了一个信号,那您比较你的样品的信号,即信号的高度,二者的比值基本上给出的量在样品中的元素。这就是我们的虾是如何工作的。基本上,作为主要的标准,我们使用标准的锆石,其年龄已经通过其确定年龄的绝对值的唯一准确方法老式同位素稀释法测定。

我们已经注意到了最近颇是,如果您绘制的标准和样品随时间变化的所有年龄段,对于一些样品他们都去向上和向下随时间缓慢。这是我们以前没有注意到的不必要机效果。 (这取决于你如何放出来的数据,你可以在掩盖这一办法做到这一点。)我们之前已经包含在标准的变化的影响,以及所使用的标准偏差为运行质量的度量。

但我们可以做的更好,因为你可以让很容易在一段时间的变化,甚至是一个相当复杂的一个,通过对分散的数据中寻找精细结构的数学方法。这就是我们现在写起来。

我相信你也退后一步,看着我们一般地质年代学的理解 - 从最早起岩石的时间 - 并试图欣赏我们不同的约会计划的影响。

约会一直是关于理解在地质记录已经上。古生物学家在认识了许多全球灭绝事件在过去的6亿年,我们已经制作的最新的东西是二叠纪动物群的灭绝,在二叠 - 三叠系界线。这是已经看到了很长一段时间的现象,这个问题正是时候发生的,并花了多长时间。

有很多与之相关有趣的锆石的问题,因为在约会这些沉积物你看互火山岩的年龄,但火山岩本身可以有并发症。它们可以包含在火山岩的源区继承锆,或火山岩可能是火山凝灰岩,或骨灰,与旧的碎屑物质混合在一起。你必须要能够分析单一晶粒得到答案。

有这样做的标准方法,它现在可以在单锆石正统同位素稀释的化学工作。但使用这种方法的人并没有意识到有多么复杂,这些骨灰。其次,实验室之间的系统误差似乎显示出来 - 他们还没有收到他们的同位素示踪剂校准,以及他们认为。

所以它是生活在锆石定这种精细结构一个有趣的时刻。

我相信你放在科研无私合作的一个非常高的价值。不关你的月球样品约会在海外工作的同事,但是,在国际竞争中透露他们的结果公开。这证实了一个长期持有的信念,我认为,有些方面更科学的不是合作的恶性竞争。

对,就是这样。而且越来越多所以现在因为要求获得外部资金,这意味着人们都嫉妒他们说什么,他们会做他们赞美自己的声誉,尽可能。它往往使人们更加孤立,少交际。

您的科研生涯已经布满了成果和突破,但你描述你的职业生涯已经是一个“幸运”的。你是什​​么意思?

我觉得我们很幸运找到了很旧地面锆石,例如。相比之下,我的英国同事吉姆 - 长,在离子束聚焦并应用到地质学的先驱之一 - 只是他选择的样本平原不幸的,结果被牵制在分析沥青铀矿。沥青铀矿是极大兴趣矿床的人,如果他们想的铀矿,但它很容易因此失去了它的年龄很容易recrystallises。难的是从你可能在你的开发离子探针分析作出的错误解读的目标之内,这些年龄的损失。但他用自己的主柱和成像和定位工作,并配有小型商业质量分析器,他就死在灵敏度低的问题。这个问题是我们在另一个方向去的原因。我们已经平反。

你知道你正在采取的艰难的道路在创作虾,所以我想这是好事,平反。但我有,你觉得幸运在你的职业生涯的时间,而不仅仅是样本中,你在看的想法。

这是正确的。首先有一个与曼哈顿项目结束的时候,那些科学家又回到大学在第二次世界大战的结束和蔓延,你可以用同位素做他们的知识的连接,如何更好地衡量他们 - 这一切都是新的,我走过来只是后已经开始发生。所以这是幸运的。

我们非常幸运我们总岩RB-SR的分析发现,而南非是不幸,并没有使用正确的样本。并没有一个美国人曾经想过做总岩的工作。 (当我们做到了,他们看到了它的价值和很多实验室花了它。)

我不会说我们很幸运能得到正确的年龄月球样品。我们做的很好的是,它得到了回报。

我认为我的当选本学院是我们在西澳和澳洲国立大学铷,锶工作的结果。虾来了之后,嗯,我想我们是幸运是在像澳大利亚国立大学的地方,有这么大的车间容量。否则,不会有足够的信心,我们可以做到这一点,它根本就不会开始。

然后,是的,我们很幸运找到老锆石。

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家人的支持和自由探索的可能性

您的科研生涯一直共存与您的家庭生活。当你在做你的博士,你结婚并有了一个孩子。会作出了一个非常繁忙的博士学位。

是。我给的建议三点我的研究生时,他们初来乍到:如果你正在做的博士不会结婚;如果你不结婚,从来没有生孩子;永不离开大学,而无需实际编写和提交论文。我设法违反所有这些规则!当我去海外的富布赖特奖学金,我在一定的时间,以便在当年的一批去旅行。但我没有提交我的论文,所以我不得不在技术,半秘密的加州理工学院完成它,在我的业余时间。并没有太多的空余时间,我可以告诉你。

我告诉我的这个研究生,他们认为这是有趣的。他们不明白为什么一个人会想要做的那些事,无论如何,但是他们经过三,四年发现,他们非常高兴地完成他们的论文。

我相信,在整个职业生涯,你的妻子和家人都起到了重要的支撑作用。

是的,绝对至关重要的作用。我的妻子是自己是一个科学家,在物理和数学,以及地质教育,这样她就可以欣赏一下我们对抗,我们试图做什么。她是非常有益的和容忍的那家是必要的缺席。压力可以摧毁当然婚姻。好了,她不让它破坏 我们的 婚姻,我永远都对此表示感谢。

而我的妻子是强烈忠实于我。如果你要采访她,她会告诉你,非常热切地对我职业生涯的某个“政治”的事情,我不想听到你的声音!

可能你已经猜到了这一切,当你的学生在一起吗?

哦,我没想到那么远。我不是那种非常有组织的人谁铺陈的职业生涯,他们将不得不之一。我希望我是。

曾经你做,虽然,你可能已经错过了你的一些机会。

那就对了。我想你得有追求一种可能性的自由。如果您遇到过严格的时间表,按照程序 - 因为人们在现在做的危险 - 那么你可以错过的东西。我们曾在澳大利亚国立大学环境允许我们探索新频道,通过自己,通过学生。如果它被视为完全风险太大,太傻,你不涉及学生。但“笨”的东西需要探索,因为他们不是都傻。

比尔,我认为,澳大利亚国立大学,澳大利亚和年代学的世界是非常幸运的是,你在这个领域发挥如此重要的作用。感谢您今天给我们的时间来谈论它。

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