タンザニア産黒鉛鉱床の軟X線とカソードルミネッセンスによる検討

Soft X-Ray and Cathodoluminescence Examination of a Tanzanian Graphite Deposit.

• Colin M MacRae
• Mark A Pearce
• Nicholas C Wilson
• Aaron Torpy
• Matthew A Glenn
• Salvy P Russo

抄録

ハイパースペクトル軟X線発光分光法(SXE)とカソードルミネッセンス(CL)分光法を用いて、炭素が豊富な地層を調査し、炭素とそれに関連する石英の結晶性と形態を理解しました。パンクロマチックCLマップは、石英の成長と再結晶の証拠の両方を示しています。フィットしたCLマップは、粒内のTi4+の分布を明らかにし、238Uの崩壊による放射ハローと一緒に成長の微妙なゾーニングを示した。SXE分光器の炭素に対する感度と、配向性の高い熱分解黒鉛からの異方性X線発光により、C Kαピーク形状を用いて個々の黒鉛領域の結晶方位を測定することができた。マッピングの結果、ほとんどの黒鉛粒は単一配向であることが明らかになり、この新しいSXE技術の応用を実証するために多くの黒鉛粒を調べました。SXEスペクトルを解析するためのピークフィッティング法を開発し、グラファイトのC Kα 2pzと2p(x+y)軌道成分を投影した。この2つのエンドメンバー成分の形状は、電子状態密度計算で得られた形状と同等である。SXE分光器の角度感度は、電子後方散乱回折と同等であることが示されている。

Hyperspectral soft X-ray emission (SXE) and cathodoluminescence (CL) spectrometry have been used to investigate a carbonaceous-rich geological deposit to understand the crystallinity and morphology of the carbon and the associated quartz. Panchromatic CL maps show both the growth of the quartz and the evidence of recrystallization. A fitted CL map reveals the distribution of Ti4+ within the grains and shows subtle growth zoning, together with radiation halos from 238U decay. The sensitivity of the SXE spectrometer to carbon, together with the anisotropic X-ray emission from highly orientated pyrolytic graphite, has enabled the C Kα peak shape to be used to measure the crystal orientation of individual graphite regions. Mapping has revealed that most grains are predominantly of a single orientation, and a number of graphite grains have been investigated to demonstrate the application of this new SXE technique. A peak fitting approach to analyzing the SXE spectra was developed to project the C Kα 2pz and 2p(x+y) orbital components of the graphite. The shape of these two end-member components is comparable to those produced by electron density of states calculations. The angular sensitivity of the SXE spectrometer has been shown to be comparable to that of electron backscatter diffraction.