2018 Fiscal Year Annual Research Report
Cathodoluminescence measurements of several minerals under a sample-temperature control and its application
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16K05614
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
西戸 裕嗣 岡山理科大学, 生物地球学部, 教授 (30140487)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カソードルミネッセンス / ルミネッセンス鉱物 / 発光メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今般、室温度下では全く発光が認められなかったMnを高濃度に含む炭酸塩鉱物では－150℃以下において顕著なCL発現を見出した。従来の研究では、高濃度のアクチベータは濃度消光を誘起しCLを抑制するとの定説であったが、今般低温度下において温度消光が全く解消することが判明した。このことから、アクチベータに作用する励起電子の移動距離が温度に依存していることを示し、波形分離解析により発光機構を定量評価することができた(AGU2018)。特異な発光メカニズムを示すタングステン酸塩型鉱物(scheelite, powellite)は、基質のWまたはMoの固溶に対し、それらのCLは劇的な変化を示す。これは、Wイオンに関係する電荷移動による発光が、Moイオンの侵入で室温度下において温度消光してしまうためと長く信じられてきた。しかし、今回各種W-Mo固溶体鉱物の試料温度制御下でのCL測定から、両イオンでは温度消光効果は異なることを明らかにし、新たな発光メカニズムの構築に至った(AGU2018)。構造内に水分子を持つ含水ケイ酸塩鉱物について、水分子は低温度下では物性挙動が大きく変わることから、試料温度制御下で各種含水ケイ酸塩鉱物(zeolite, kaolinite)のCL測定を試み、新たに構造欠陥に起因する発光エネルギーが水分子の結合エネルギーと相互に交換することで、複雑なCLの減光と増感を説明できることを示した(AGU2018)。これら研究を通して、各種造岩鉱物(feldspar, quartz, apatite)についてのCL発光に及ぼす不純物発光中心ならびに構造欠陥中心の帰属ならびに発光メカニズムの新たな解析方法などについて多くの知見が、例えば長石の衝撃圧力計への開発などに繋がった(Meteoritics & Planetary Science, 2018)。
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[Journal Article] Cathodoluminescence of high-pressure feldspar minerals as a shock barometer2018
Author(s)
Kayama, M., Sekine, T., Tomioka, N., Nishido, H. Kato, Y., Ninagawa, K., Kobayashi, T. and Yamaguchi, A.
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Journal Title
Meteoritics & Planetary Science
Volume: 13092
Pages: 1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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