試料温度制御下での鉱物のカソードルミネッセンス測定とその応用

• 研究課題/領域番号: 16K05614
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 岡山理科大学
• 研究代表者: 西戸 裕嗣 岡山理科大学, 生物地球学部, 教授 (30140487)
• 研究協力者: 草野 展弘 ; 大郷 周平
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: カソードルミネッセンス / 発光中心 / 温度消光 / 温度増感 / 発光メカニズム / 鉱物 / ルミネッセンス鉱物 / 試料温度効果 / 岩石・鉱物・鉱床学 / ルミネッセンス / 結晶化学

研究成果の概要

試料温度制御下で鉱物（炭酸塩鉱物、含水ケイ酸塩鉱物など）のカソードルミネッセンス（CL）を測定し、得られたスペクトルデータを波形分離解析して発光中心を特定するとともに、各発光成分に及ぼす試料温度効果を定量評価した。従来から報告のある温度消光効果の他に、昇温に対するCLの増感効果を示すものや異なる発光中心間のエネルギー伝達などの現象を見出し、それらの発光メカニズムをMott-SeitzやBarnett-Bailiffモデルを基に考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質に電子線を照射した際に発現するルミネッセンス（CL）を温度変化させ測定し、各種鉱物に内在する発光要因（発光中心）と発光メカニズムを明らかにしてきた。従来からこの分野の探究はほとんどなく、CLを用いた鉱物の結晶化学的研究に新たな方法を提示でき、鉱物のCLを指標とする地質温度計、地質圧力計および地質線量計への応用が期待できる。これにより、新たな資源探査や放射線被ばく線量の推定などへの実用も可能かもしれない。

研究成果

• [雑誌論文] Cathodoluminescence of high-pressure feldspar minerals as a shock barometer (2018)
  • 著者名/発表者名: Kayama Masahiro、Sekine Toshimori、Tomioka Naotaka、Nishido Hirotsugu、Kato Yukako、Ninagawa Kiyotaka、Kobayashi Takamichi、Yamaguchi Akira
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 53 号: 7 ページ: 1476-1488
  • DOI: 10.1111/maps.13092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 重晶石に含まれるストロンチウム濃度が与えるk値への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 京極恒友・豊田 新・藤原泰誠・西戸裕嗣
  • 雑誌名: ESR応用計測 巻: 34 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Composition of Asian dust from cathodoluminescence spectral analysis of single quartz grain (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, K., Nishido, H., Kayama, M., Kurosaki, Y., Ohgo, S. and Hasegawa, H.
  • 雑誌名: Geology 巻: 45 ページ: 303-312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cathodoluminescence petrography of P-type jadeites from the New Idria serpentinite body, California (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Tsujimori, T., Kayama, M. and Nishido, H.
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 112 ページ: 291-299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cathodoluminescence of synthetic zircon implanted by He+ ion (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, Y., Kayama M., Nishido, H. and Noumi, Y.
  • 雑誌名: Geochronometria 巻: 44 ページ: 129-135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cathodoluminescence color zonation in the Antarctic meteorite (enstatite chondrite) of Yamato86004 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohgo, S., Mishima, M., Endo, M., Ninagawa, K. and Nishido, H.
  • 雑誌名: Geochronometria 巻: 44 ページ: 136-141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent magmatic activity on a lithosphere-scale structure－Crystallization and deformation in kimberlitic zircons (2017)
  • 著者名/発表者名: Tretiakova, I.G., Belousova, E.A., Malkovets, V.G., Griffin, W.L., Piazolo, S., Pearson, N.J., O'Reilly, S.Y. and Nishido, H.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 42 ページ: 126-132
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recurrent magmatic activity on a lithosphere-scale structure: Crystallization and deformation in kimberlitic zircons (2017)
  • 著者名/発表者名: Tretiakova, .I, Belousova, E., Malkovets, V., Grifin, W., Piazolo, S., Pearso, N., O'Reilly, S., Nishido, H.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 42 ページ: 126-132
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cryptoperthitic and replacive intergrowths with iridescence in monzonitic rocks from Cerro Colorado, northern Chile (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakano, S., Kojima, S., Makino, K., Kayama, M., Nishido, H. and Akai, J
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy 巻: 28 ページ: 355-374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cathodoluminescence and Raman Spectromicroscopy of Forsterite in Tagish Lake Meteorite, Implications for Astromineralogy (2016)
  • 著者名/発表者名: Gucsik, A., Gyollai, I., Nishido, H., Ninagawa, K., Izawa, M., Jager, C., Simonia, I., Ott, U., Szaniszlo, C. and Kayama, M.
  • 雑誌名: International Journal of Spectroscopy 巻: 2016 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2016/1751730
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cathodoluminescence characterization of feldspar minerals from granite- syenite rocks in Iwagijima Island, Ehime Prefecture, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Maki, S., Ohgo, S. and Nishdio, H.
  • 雑誌名: Naturalistae 巻: 20 ページ: 13-18
  • NAID: 40020826037
  • 査読あり
• [学会発表] Cathodoluminescence characterization of minerals with changes in sample temperature (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature effects on cathodoluminescence of Ba-feldspar (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, Y. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature effect on cathodoluminescence of high-Mn carbonate (2018)
  • 著者名/発表者名: Asano, A., Taguchi, C. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Cathodoluminescence characterization of apatite for U-Pb dating (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Cathodoluminescence of Mo-bearing scheelite (2018)
  • 著者名/発表者名: Kariya, R. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 温度制御CL測定から何が解るのか (2018)
  • 著者名/発表者名: 西戸裕嗣・蜷川清隆
  • 学会等名: ESR応用計測研究会・ルミネッセンス年代測定研究会 合同研究会
• [学会発表] 河川堆積物の細粒化が石英のカソードルミネッセンスに及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大郷周平・長島佳菜・西戸裕嗣
  • 学会等名: 2016年度ESR応用計測研究会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2017-03-01
• [学会発表] 炭酸塩鉱物の構造欠陥による青色カソードルミネッセンス (2017)
  • 著者名/発表者名: 草野展弘・西戸裕嗣・能美草太・大郷周平
  • 学会等名: 2016年度ESR応用計測研究会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2017-03-01
• [学会発表] Temperature effects on cathodoluminescence of enstatite (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohgo, S. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of the grade of mylonitic rocks using cathodoluminescence of quartz (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiku, K, Kawamoto, K. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Shock pressure estimation in basement rocks of the Chicxulub impact crater using cathodoluminescence spectroscopy of quartz (2017)
  • 著者名/発表者名: Tani, R, Tomioka, N., Kayama, M., Chang, Y., Nishido, H., Das, K., Rae, A, Ferrire, L., Gulick, S., Morgan, J. and the IODP-ICDP Expedition 364 Scientists
  • 学会等名: AGU2017 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Cathodoluminescence color-zoning in the enstatite chondrite of Yamato 86004 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohgo, S., Mishima, M., Endo, M., Ninagawa, K. and Nishido, H.
  • 学会等名: 8th Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] 炭酸塩鉱物におけるカソードルミネッセンスの特異な試料温度効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西戸裕嗣・草野展弘
  • 学会等名: 日本地質学会西日本支部例会
• [学会発表] 炭酸塩鉱物におけるカソードルミネッセンスの特異な試料温度効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西戸裕嗣・草野展弘
  • 学会等名: 2016年度日本地質学会西日本支部例会
  • 発表場所: 宮崎
• [学会発表] Temperature effects on CL emissions in Mn-activated carbonates (2016)
  • 著者名/発表者名: Kusano, N., Nishido, H. and Noumi, S.
  • 学会等名: AGU2016 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] ns2 type luminescence in Pb-bearing carbonates using cathodoluminescence (2016)
  • 著者名/発表者名: Noumi, S., Kusano, N. and Nishido, H.
  • 学会等名: AGU2016 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Cathodoluminescence study of secondary minerals in basaltic eucrites (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru, R, Yamaguchi, A. and Nishido, H.
  • 学会等名: 7th Symposium of Polar Science
  • 発表場所: Tachikawa, Japan
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] ジルコンのカソードルミネッセンスに及ぼす放射線損傷の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋裕太・鹿山雅裕・西戸裕嗣・能美洋介
  • 学会等名: 日本地質学会2016年年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] CL emission mechanism of Pb-bearing carbonates (2016)
  • 著者名/発表者名: Noumi, S., Kusano, N. and Nishido, H.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Provenance study of Asian dust using cathodoluminescence spectrum of single quartz grain (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, K., Nishido, H. and Kayama, M.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Cathodoluminescence study of silica minerals in eucrites (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanamaru, R., Nishido, H. and Yamaguchi, A.
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 石英の衝撃誘起ガラス化とカソードルミネッセンスの系統的変化：新しい衝撃圧力計としての可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 常 昱・鹿山雅裕・田近英一・関根康人・関根利守・西戸裕嗣・小林隆道
  • 学会等名: 日本地球惑星連合学会2016年年会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2016-05-20