SHRIMP (Sensitive high-resolution ion micro probe)
SHRIMP (Sensitive high-resolution ion micro probe)
Strumento analitico d’avanguardia da cui sono derivate alcune delle informazioni più importanti sull’evoluzione iniziale della Terra, in particolare sulla crosta primordiale (ca. 4,3 Ga) e sul bombardamento meteoritico che la stessa subì nei suoi momenti iniziali (4,47 Ga, vale a dire solo 0,09 Ga dopo la formazione iniziale del pianeta). Questo strumento è un adattamento altamente perfezionato dello spettrometro di massa di ioni secondari (SIMS), reso idoneo a determinare non tanto gli atomi maggiori che costituiscono i minerali (determinabili con maggiore precisione con la microsonda elettronica, EMP) quanto piuttosto gli elementi presenti in tracce (fino a poche ppb) che sono indicatori più sensibili della storia geodinamica. Alla base del metodo SIMS vi è l’erosione (sputtering) del campione da parte di un fascio di ioni primari (Ar−, O2−, Cs+, Ga+...) che provoca l’espulsione di ioni secondari. Questi possono poi essere analizzati in maniera quantitativa con uno spettrometro di massa, le caratteristiche del quale sono tali da permettergli di determinare di precisione differenze di massa anche molto piccole e in quantità molto basse. Come il SIMS può misurare anche isotopi, così lo SHRIMP può fornire misure assolute e rapporti isotopici utili a determinare l’età del minerale analizzato con una risoluzione molto elevata. Il campione, che di solito è un minerale di alta densità e di notevole energia di legame per non risultare completamente decomposto dall’analisi, è anzitutto studiato in tutti i suoi particolari, perché l’analisi SHRIMP è distruttiva e non ripetibile. Quindi il campione è accuratamente levigato e reso conduttivo rivestendolo con oro o grafite. Viene poi spruzzato con gli ioni primari che erodono sulla sua superficie crateri larghi in media 20 μm e profondi 2 μm. Di tutto ciò che si è volatilizzato soltanto una porzione dell’1%, proveniente dagli strati più superficiali (1÷10 nm), è eccitata in forma ionica. Questa parte viene aspirata dal sistema di vuoto spinto e diretta nello spettrometro di massa, dove è analizzata. Prima di essere convertiti in valori quantitativi i risultati dell’analisi devono essere corretti per numerosi effetti interferenti. Per questo si preferisce spesso riportare, più che i dati in valore assoluto, i rapporti tra gli isotopi di uno stesso atomo, oppure si sceglie di misurare atomi di numero atomico vicino. Lo SHRIMP è diventato il metodo preferito della geocronologia, per gli eccellenti risultati che dà su minerali come zircone, titanite e monazite (datati con il metodo U-Th) e su granati (datati col metodo Sm-Nd).