커런덤의 針狀內包物 本質에 관한 硏究
A Study on the Nature of Needle-like Inclusions in Corundum
초록/요약
이번 연구는 corundum의 내포물중 가장 대표적인 침상 내포물에 대한 본질을 파악하기 위하여 시작하였다. 일반적으로 corundum의 침상 내포물은 rutile이라는 광물이 그 본질로 많이 알려져 있어서, 그것이 rutile이라는 것을 확인하기 위한 기자재와 분석한 결과의 해석 및 최근의 루비에서 발견되는 새로운 침상내포물의 본질을 분석하고자 하였던 것이다. 기자재의 선택은 rutile이라는 침상 내포물이 하나의 광물이므로 고체결정의 본질을 파악하는데 유용한 XRD장비를 사용하여 분석하여 보았으나, 루비·사파이어의 inclusion에 의한 회절 peak는 관찰되지 않았다. 따라서 일반적인 XRD 분석장비로는 내부에 존재하는 내포물 미립자(微粒子)들의 산란 피크는 얻기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 이들 inclusion의 상을 분석하기 위해서는 기존의 XRD 분석장비에 비해 수십㎛ 크기의 결정입자에 대해 Ｘ-선 beam을 forcusing하여 높은 S/N 비(比)로 분석할 수 있는 MC-XRD(Multi-Channel X-Ray Diffractometry)가 매우 유용하였다. MC-XRD는 일반적인 XRD의 goniometer와는 다른 PSPC-MDG 2500 (Position-Sensitive Proportional Counter - Micro Diffration Goniometer)을 사용하여 미소영역에서 얻은 XRD 시그널을 멀티-채널 카운터로 효율적으로 얻기 때문에, 나노미터 크기의 입자들에 대해서도 높은 S/N비로 결정구조 분석을 할 수 있는 장비였기 때문이다. 이번 실험에서는 분석하고자 하는 5개의 시료들에 대해 MC-XRD에 부착된 광학현미경으로 침상내포물이 있는 부위와 없는 부위를 확인한 후에 각각에 대하여 분석을 진행하였다. 그 결과 미얀마산의 corundum에서 관찰된다는 굵고 짧은 형태의 침상내포물과 스리랑카산에서 관찰된다는 가늘고 긴 형태의 침상내포물 및 그들의 열처리에서 나타난다는 먼지형태의 침상 내포물은 rutile이 아니고, 울보스피넬(ulvospinel) 구조의 iron titanium oxide(Fe₂TiO₄)로 확인되었다. 또 최근의 루비에서 많이 발견되고 있는 가느다란 먼지 형태의 선이 혜성상(彗星狀) 또는 방사상(放射狀)으로 퍼지는 특이한 내포물의 본질은 pseudo-brookite 구조의 iron titanium oxide(Fe₂TiO_5)로 확인되었다. 한편, 민들레의 꽃가루나 작은 솜사탕 형태의 백색감의 내포물이 군데군데 모여져 있는 형상으로 나타나는 내포물의 본질은 hematite구조의 iron oxide(Fe₂O₃) 로 확인되었다. 결론적으로 흔히 사파이어 및 루비내에 존재하는 침상 내포물들에 대해 MC-XRD로 분석한 결과들로부터 이들 내포물들은 iron titanium oxide, iron oxide들로 이루어져 있었고, 각각은 Fe₂TiO₄ 또는 Fe₂TiO_5, 또는 Fe2O3 와 같은 화학조성의 물질이라는 것을 확인하였다
more초록/요약
This study was aimed to analyze and identify the nature of needle-like inclusions which are considered to be one of the most typical inclusions in natural corundum. It was the crucial concerns of this study to find out the most proper instrument to analyze such inclusions and to find out the nature of such inclusions. It was found that the normal XRD can not distinguish such inclusions, but a new and more useful instrument, MC-XRD (Multi- Channel X-Ray Diffractometry) can analyze such inclusions at high resolution by focusing the X-ray beam on inclusion particles. MC-XRD is the only instrument which can analyze the crystal structure of nanometer-sized particles in the crystals by getting XRD signals. In this investigation, 5 samples of natural corundum were selected and a series of works were performed by MC-XRD on the needle-like inclusions by careful searches by an optical microscope attached on MC-XRD. The thick and short needle-like inclusions which are typically found in Burmese corundums, the thin and long needle-like inclusions which are typically found in Sri Lankan corundums, and the dust-like inclusions formed by a heat-treatment of such corundums were identified as iron titanium oxides (Fe₂TiO₄) which have ulvospinel structure. In addition, the dust-like inclusions which are shown like comet or radial shapes were found to be as iron titanium oxides (Fe₂TiO_5) having pseudo-brookite structure. And the white and cloudy inclusions like cotton candy or pollens of dandelion were confirmed as iron oxides(Fe₂O₃) with hematite structure.
more목차
목차
List of Figures = i
List of Tables = ii
Abstract = iii
제1장. 서론
1.1. 내포물의 정의와 범위 = 1
1.2. 내포물 연구의 의의와 목적 = 2
1.3. 내포물 연구의 역사 = 3
제2장. corundum의 내포물
2.1. corundum에서의 내포물의 중요성과 산지판별 = 8
2.2. corundum의 내포물에 관한 연구의 목적과 의의 = 10
2.3. corundum의 대표적인 내포물 = 12
2.4. corundum의 내포물 변화 = 21
제3장. 침상내포물의 본질에 관한 연구
3.1. 침상 내포물의 본질에 관한 연구의 목적 = 26
3.2. 실험방법 = 33
3.3. 결과 및 고찰 = 35
제4장. 결론 = 44
요약 = 45
참고문헌 = 48