M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢ Ò ÞT 8 ý ì Å

(1)

M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢ Ò ÞT 8 ý ì Å

L

| 4 w H+ Ö < · z + ä 6 0 · ý ¡) ç ^∗

]

jÅ Ò@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , ] jÅ Ò 690-756 (2005¸ 5 Z 4 12{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

]

jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i \ " f G 2 [ô Ç 5 Å x s r « Ñ\ ¦ @ / © Ü ¼ Ð © : r \ " f X- + þ AF gZ O ` ¦ s 6 x # r « Ñ_ o

< Æ ¸$ í õ M¨ ossbauer ì rF gZ O ` ¦ s 6 x # r « Ñ\ < ÊÄ » ) a F gÓ ü t, í ß o^ o =_ 7 á x À Ó, " é ¶ © I ü < l

&

h

$ í | 9 ` ¦ ì r$ 3 % i . 5 Å x s r « Ñ H SiO

2

ü < ° ú É r ½ ©í ß % i F gÓ ü t s Å Ò $ í ì r` ¦ s À Ò ¦ e ¦, ilmenite, pyroxene, olivine, hematite ü < magnetite 1 p x _ F gÓ ü t ¸ í < Ê÷ &# Q e 6 £ §` ¦ S X % i . ¢ ¸ô Ç 5 Å x s r « Ñ\

>

r F H ^ o =_ " é ¶ © I H ç ß _ Fe

²⁺

\ ¦ ] jü @ ¦ H @ /Â Òì r Fe

³⁺

© I e ` ¦ · ú Ã º e % 3 .

PACS numbers: 75

Keywords: 5 Å x s , XRF, M¨ ossbauer ì rF gZ O

I. " e Â ] Ø

]

jÅ Ò ¸ H 5 Y V_ oí ß ì rØ ¦ \ _ K + þ A$ í ) a oí ß ¸ Ð

"

f ¦ ¸\ É r l Ê ê, d Ò q t, t + þ A, Ò q t$ í @ / x 9 l Ò q t oí ß [

þ

t _ ; ¤ µ 1 Ï r l y l Ø Ô .

r ´ ú K " f ] jÅ Ò ¸ H t y Â Òü < ± pd ¦ © Â Ò\ e H

$

3 s ¦ : r ¦· ú \ " f 6 xÖ 6 x ) a 6 x s oí ß Ö ¸1 l x \ _ # t

³ ð Ð ì rØ ¦ + þ A$ í ) a $ 3 Ü ¼ Ð, oí ß _ ì rØ ¦Ó ü t × æ / B N| 9 _

oí ß , oí ß , oí ß r 1 p x s D ¥ ½ + Ë ) a כ s 5 Å x s s [1, 2].

]

jÅ Ò ¸\ @ /ô Ç t | 9 < Æ& h F gÓ ü t < Æ& h ½ ¨ H 1925¸ S.

Nakamura 1 p x s þ j í Ð Ã º' % i ¦, þ j H ] jÅ Ò ¸ oí ß

_ $ í ì r \ @ /ô Ç ì r$ 3 « Ñ µ 1 Ï³ ð÷ &# Q [3] s t % i ¨ 8

â

\ @ /ô Ç ½ ¨\ ' a d ` ¦ ¸Ü ¼ ¦ e Ü ¼ 5 Å x s \ í < Ê ) a F

gÓ ü t[ þ t _ ? /Â Ò& h ½ ¨ ¸ x 9 l í& h Ó ü t$ í ½ ¨ H ß ¼> p f

¨ ô Ç z ´& ñ s . H A \ µ 1 Ï³ ð ) a ½ ¨ 7 Hë H \ _ ] jÅ Ò

¸ oí ß ? /\ H | ¾ Ó_ ^ o = o½ + ËÓ ü t s í < Ê÷ &# Q e 6 £ § s S X

÷ &% 3 ¦ s $ í ì r É r Al 1 p x õ ð ø Ít Ð Ð ª _ $ í

| 9

\ } @ /ô Ç % ò ¾ Ó` ¦ ï r [4]. ÷ r ë ß m oí ß ? / Â

Ò\ í < Ê ) a ^ o = s : r _ " é ¶ © I H oí ß s ì rØ ¦ ÷ &# Q 6

£ x ÷ & H õ & ñ \ & h t · ú § É r & ñ Ð\ ¦ ? / í ¦ e # Q oí ß

\ " f t ½ ¨? /Â Ò Ó ü t| 9 Õ ª \ s Ø Ôl t _ « Ñ

\

¦ ] j/ B N > ÷ &Ù ¼ Ð oí ß ? /Â Ò_ ^ o = " é ¶ s : r \ @ / ô

Ç ½ ¨ ¸& h ½ ¨ H < É ª p e H õ ] j u ´ Ã º \ O . o í ß

1 p x` ¦ ì r$ 3 l 0 A # SIMS (secondary ion mass spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy),

∗

E-mail: srhong@ cheju.ac.kr

XRD (X-ray diffractometry), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) ü < M¨ossbauer ì rF gZ O 1 p x s 6 x ÷ & ¦ e t ë

ß Õ ª × æ \ " f M¨ossbauer ì rF gZ O É r p | ¾ Ó_ ^ o =" é ¶ \ @ / K

" f ¸ a % ~ É r ì ø Í6 £ x ¸\ ¦ 4 R ^ o =_ Ó ü t o · o < Æ& h © I \ ' a ô

Ç ª ô Ç & ñ Ð\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e H a % ~ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð · ú 94 R

oí ß 1 p x _ ½ ¨\ ² D G ? /ü @\ " f V , o Ö ¸6 x ÷ & ¦ e [5, 6]. ë H ³ ¸ \ _ 5 Å x s \ ' a ô Ç ½ ¨ H Stevens \ _

ô Ç t | 9 < Æ& h Ð ¦ e ¦ ² D G ? /\ " f H ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s \ ¦ s

6 x ô Ç Y J F \ ' a ô Ç ½ ¨ e Ü ¼ & ³F t 0 A_ l l

\

¦ Ö ¸6 x ô Ç 5 Å x s _ Ó ü t$ í ½ ¨ü < ' aº ) a ë H ³ É r S X ½ + É Ã º

\ O

% 3 [7, 8]. " f : r ½ ¨\ " f H ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i _

t ³ ð H % \ ì r í ¦ e H 5 Å x s \ ¦ G 2 [ # X-

+ þ AF g ì r$ 3 Z O (XRF)` ¦ s 6 x # s [ þ t \ í < Ê ) a ½ ¨$ í F

gÓ ü t õ o < Æ ¸$ í ` ¦ S X ¦ M¨ossbauer ì rF gZ O Ü ¼ ÐÂ Ò '

_ parameter\ ¦ ì r$ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s _ Ó ü t o o

< Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ ½ ©" î ï4 R ô Ç .

II. ÷ m Ç] M ö < 0z » õ m Í U ê s0 n É

: r z ´+ « >` ¦ 0 AK 9 כ ¹ô Ç ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t % i _ 5 Å x s r

« ÑA(| ¸| Ã Ì), B(\ P î ß t ), C( ; )õ D(4 x > h )\ ¦ G 2

[ % i . G 2 [ ) a r « Ñ H / B N l × æ \ " f Ø æì r y | ¸ r Ê

ê } µ 1 Ï\ " f 63 µm_ ^ \ ¦ : x õ ¸2 ¤ ¦î r ì r

´ ú

Ð ì r Wô Ç 6 £ § X- + þ AF gì r$ 3 6 x r « Ñ Ð 6 x % i ¦, M¨ ossbauer f ¨ Ã º^ H ì r ´ ú r « Ñ\ ¦ $ Ö ¦ Ð r « Ñ_ ª s

10 mg/cm

²

÷ & ¸2 ¤ 8 £ ¤& ñ ô Ç Ê ê Ä »· ú l Ð 5000 psi_

· ú

§ 4 ` ¦ # f â 21 mm, ¿ ºa 1 mm_ " é ¶ ó ø Í ¸ ª Ü ¼ Ð

-73-

(2)

Table 1. Chemical composition of scoria samples taken from Jeju island by XRF. L.O.I: Loss Of Ignition(unit : wt %) sample SiO

2

Al

2

O

3

TiO

2

Fe

2

O

3

MgO CaO Na

2

O K

2

O MnO P

2

O

5

L.O.I Total

A 45.74 16.09 2.59 12.98 5.84 6.76 2.59 1.27 0.16 0.52 5.46 100.00 B 36.11 14.49 2.49 20.08 9.28 5.19 1.31 0.28 0.34 0.41 10.01 100.00 C 57.54 18.58 0.93 7.94 0.85 3.08 4.75 3.88 0.16 0.32 1.97 100.00 D 45.96 14.18 2.49 12.15 6.27 7.58 2.73 1.31 0.15 0.42 6.76 100.00

ë

ß [ þ t # Q Al foil Ð ª ` ¦ 4 x # 6 x % i . 5 Å x s r « Ñ_

o < Æ ¸$ í ` ¦ S X l 0 Aô Ç X- + þ AF gì r$ 3 É r " fÖ ¦ @ / < Æ § l

íõ < Æ §¹ ¢ ¤ ½ ¨ / B N1 l x l l " é ¶ \ r + « >ì r$ 3 _ ø @ % i H X

< ì r$ 3 l H Shimadzu XRF-1700 sequential X- + þ AF g ì

rF g > s 9 ì r$ 3 r 8 £ ¤& ñ y © ¸\ ¦ % 3 l 0 Aô Ç · ú À Ó ¸

|

É r 40 8, 30 s ¦, Rh õ ¥ Æ s 6 x ÷ &% 3 . Ä »o ½ ¨_ þ t r

¼ # É r r « Ñ 0.6 gõ 6 x ] j(Li

2

B

₄

O

₇

, lithium tetraborate) 6 g` ¦ D ¥ ½ + Ë # ] j % i ¦ | ¾ Ó ` ¦ $ í # & ñ | ¾ Ó % i

. LOI(loss of ignition) É r 950

^◦

C _ : r ¸\ " f r « Ñ\ ¦ X <

î

r Ê ê_ Á º> \ ¦ 8 £ ¤& ñ # ° ú É r : r ¸\ " f X <Ä ºl _ Á º

>

\ " f \ O y è % i H t \ @ /ô Ç Á º> ( G ' pà Ôs .

LOI = (raw sample − firing sample)

(sample weight) × 100 (1)

: r z ´+ « >\ 6 x ) a M¨ ossbauer ì rF g l H p ² D G Austin r

_ S-600Ü ¼ Ð 1 p x 5 Å q ¸+ þ AÜ ¼ Ð" f l % i < Æ& h ] j# Q © u

Ð ] j# Q÷ & 9 8 £ ¤& ñ ) a ° ú כ[ þ t É r ( Û ¼V , ( É Ó' _ × ¼n Û

¼ß ¼\ $ © ½ + É Ã º e ¸2 ¤ % i . γ- " é ¶ É r Dupont r ]

j Ð 6 µm ¿ ºa _ rhodium\ dope ) a 10 mCi Co

⁵⁷

é ß { 9

" é ¶` ¦ 6 x % i . © : r \ " f M¨ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤

&

ñ ½ + É M : γ- " é ¶ õ Ø ¦ l s _ o H 120 mm Ð Ä »t

¦ 48r ç ß s © 1 l x î ß / B N" î f ¨ Ã º ` ¦ 8 £ ¤& ñ # 8 £ ¤& ñ > Ã º

4 × 10

⁵

∼ 5 × 10

⁵

s ÷ & ¸2 ¤ % i Ü ¼ 9 Doppler 5 Å q

¸ H ± 16 m/s ÷ & ¸2 ¤ ¸] X % i . ¢ ¸ô Ç M¨ ossbauer Û

¼& 7 à Ô! 3 ì r$ 3 É r Gaussian õ Lorentzian < ÊÃ º\ ¦ 6 x ô Ç least square fittingZ O Ü ¼ Ð Ã º' % i .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1. X- Ò Å ] k ù° Ë ÑÄ Z ØV Ä

]

jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t % i \ " f G 2 [ô Ç 5 Å x s r « Ñ_ o < Æ ¸

$ í

` ¦ · ú Ðl 0 AK X- + þ AF gì r$ 3 ` ¦ % i Ü ¼ 9 Table 1 H XRF Ð ì r$ 3 ) a : £ ¤& ñ 4> h t % i r « Ñ_ o < Æ ¸$ í ` ¦

· p כ s . Table 1\ _ SiO

2

H þ j ¦ 57.54 wt %\

"

f þ j$ 36.11 wt % Ð ¦ e ¦ Al

2

O

₃

â Ä º þ j

¦ 18.58 wt %\ " f þ j$ 14.18 wt % Ð ¦ e Ü ¼ 9

Fe

2

O

3

â Ä º þ j ¦ 20.08 wt %\ " f þ j$ 7.94 wt % Ð

¦ e # Q % i l $ í & ³Á º s 4> h r « Ñ_ Å Ò ¸F e ` ¦

· ú

Ã º e . ¢ ¸ô Ç r « Ñ C â Ä º É r r « Ñ[ þ t \ q # SiO

2

< Ê| ¾ Ó É r ´ ú § ¦ TiO

2

, Fe

2

O

3

ü < MgO_ < Ê| ¾ Ó É r & h Ü ¼ 9 Ä

»l Ó ü t s ¸F K ´ ú § É r : £ ¤$ í ` ¦ Ðs ¦ e Ü ¼ Õ ª ü @ r « Ñ[ þ t

É

r o < Æ$ í ì r \ e # Q H s \ ¦ Ðs t · ú § H .

s

õ ÐÂ Ò' $ í s : r Tiü < Mn_ < Ê| ¾ Ó É r F G y

É r X < ì ø ÍK " f Sis : r õ Als : r É r 4 > h t % i r « Ñ\ ´ ú § s

< ÊÄ »÷ &# Q e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e . < Ê^ o = ¦ Ð F gÓ ü t s ´ ú §s

< ÊÄ » ) a & ³Á º õ ð ø Ít Ð 5 Å x s r « Ñ\ H hematite ü <

magnetite ü < ° ú É r í ß o^ o = $ í ì r s ´ ú §s < ÊÄ »÷ &# Q e ` ¦ כ Ü

¼ Ð \ V8 £ ¤ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 Table 1\ è ß ü < ° ú s Fe

²

O

3

< Ê| ¾ Ós 20.08 wt % ∼ 7.94 wt % Ð+ ^ & h Ü ¼ Ð ´ ú § É r ¼ # s

% 3 . Shin õ Tavemier [9]ü < Songõ Yoo [10]_ ½ ¨

õ ÐÂ Ò' ] jÅ Ò ¸ y t % i \ " f G 2 [ô Ç oí ß r Ð_ o

< Æ ¸$ í ` ¦ Ð ] jÅ Ò ¸ 24> h t & h \ " f G 2 [ô Ç oí ß r Ð_ SiO

2

H þ j ¦ 42.87 wt %\ " f þ j$ 22.36 wt % Ð

¦ e ¦, Al

²

O

3

â Ä º þ j ¦ 34.09 wt %\ " f þ j$ 26.70 wt % Ð ¦ e Ü ¼ 9, Fe

²

O

3

â Ä º þ j ¦ 16.81 wt

% \ " f þ j$ 10.15 wt % Ð ¦ e . " f Shin 1

p

x _ ½ ¨ü < q §½ + É M : : r ½ ¨\ " f 6 x ) a 4 > h t % i 5 Å x s

r « Ñ_ Fe

2

O

₃

< Ê| ¾ Ó É r _ q 5 p w ¦, SiO

2

< Ê| ¾ Ó É r Z }

¤Ü ¼ 9, Al

²

O

3

< Ê| ¾ Ó É r ± ú > ì r$ 3 ÷ &% 3 .

2. M¨ ossbauer Ä Z Ø° Ë ÑÄ Z ØV Ä

]

jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t % i _ r « Ñ A, B, C, D_ © : r(300 K) \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç M¨ ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 É r Fig. 1 õ ° ú ¦ M¨ ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f Gaussianõ Lorentzian < ÊÃ º\ ¦ s

6 x ô Ç least square fittingZ O Ü ¼ Ð ½ ¨ô Ç M¨ ossbauer pa- rameter ° ú כ[ þ t` ¦ Table 2 \ ? /% 3 . M¨ossbauer Û ¼& 7 à

Ô! 3 _ f ¨ Ã º É r × æ © \ r « Ñ ¸¿ º 3 © _ quadrupole splitting s × æ^ o ?÷ &# Q e Ü ¼ 9 4> h r « Ñ\ H magnetic hy- perfine splitting \ _ ô Ç f ¨ Ã º ¸ e H כ ` ¦ ^ ¦ Ã

º e . Table 2 \ _ r « Ñ\ í < Ê ) a F gÓ ü t il-

menite, pyroxene, olivine, hematite ü < magnetite_ s $ í

(3)

Table 2. M¨ ossbauer parameters of scoria samples taken from Jeju island at 300 K.

ilmenite pyroxene olivine hematite magnetite

sample I.S. Q.S. I.S. Q.S. I.S. Q.S. I.S. Q.S. Hhf I.S. Q.S. Hhf mm/s mm/s mm/s mm/s mm/s mm/s mm/s mm/s kOe mm/s mm/s kOe parameter 0.262 0.645 0.608 2.091 1.025 3.022 0.325 -0.250 511.845 0.226 -0.0261 498.128

A area(%) 27.67 1.21 9.25 22.32 39.55

parameter 0.240 0.638 0.582 2.053 1.175 2.693 0.313 -0.353 513.492 0.222 -0.238 496.610

B area(%) 23.42 3.45 4.16 32.11 36.86

parameter 0.243 0.641 0.587 2.064 1.183 2.706 0.316 -0.355 516.335 0.226 -0.238 499.317

C area(%) 22.78 3.85 3.71 35.19 34.48

parameter 0.240 0.634 0.580 2.038 1.168 2.670 0.313 -0.350 515.359 0.224 -0.236 498.259

D area(%) 22.93 5.89 3.46 37.72 29.99

| 9

^ s 1 l x ° ú כs _ q 5 p w . ¢ ¸ô Ç 5 Å x s r « Ñ\ < ÊÄ » ) a y

F gÓ ü t _ s $ í | 9 ^ s 1 l x ° ú כ É r 1.183 ∼ 0.222 mm/s _ # 3 0

A\ > r F 9 s כ É r 5 Å x s r « Ñ\ > r F H ^ o =_ " é ¶

© I H ç ß _ Fe

²⁺

\ ¦ ] jü @ ¦ H _ ¸¿ º Fe

³⁺

s

Fig. 1. M¨ ossbauer spectra of scoria samples taken from Jeju island. (a) ilmenite, (b) pyroxene, (c) olivine, (d) magnetite and (e) hematite

: r Ü ¼ Ð > r F H כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e H X < Õ ª s Ä » H 5 Å x s r

«

Ñ H q §& h / B N l ü < ] X 8 ú ¤ s ´ ú § É r כ ` ¦ 6 xÙ þ ¡l M :ë H Ü ¼

Ð Ò q ty ) a . 5 Å x s r « Ñ_ M¨ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f % 3 É r y

F gÓ ü t _ quadrupole splitting ° ú כ[ þ t É r ilmenite H 0.634 mm/s ∼ 0.645 mm/s, pyroxene H 2.038 mm/s ∼ 2.091 mm/s, olivine H 2.670 mm/s ∼ 3.022 mm/s, hematite H

− 0.355 mm/s ∼ − 0.250 mm/s, magnetite H − 0.238 mm/s ∼ − 0.0261 mm/s # 3 0 A_ ° ú כ` ¦ ° ú H כ Ü ¼ Ð Ð y

% i

& h _ > r$ í M :ë H Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º \ O . s Qô Ç quadrupole splitting ° ú כ É r

⁵⁷

? /Ù ¼ Ð Ù þ Å Ò0 A\ 0 Au ô Ç s : r ì r í\ ´ ú § É r % ò

¾ Ó` ¦ ~ Ã Î> ) a .

ø Íy © $ í ^ x 9 ï r y © $ í ^ \ " f H ? /Â Ò l © \ _ K 6 > h_ / B N" î f ¨ Ã º ì r\ P s ' a8 £ ¤ ) a . 5 Å x s r « Ñ\ @ /ô Ç M¨ ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f % 3 É r hematite \ @ /ô Ç íp [ j

H 515.359 kOe Ð > í ß ÷ &# Qt ¦ e Ü ¼ 9, magnetite\ @ / ô

Ç íp [ j l © ° ú כ É r r « ÑA H 498.128 kOe, r « ÑB H 496.610 kOe, r « ÑC H 499.317 kOe, r « ÑD H 498.259 kOe Ð > í ß ÷ &# Qt ¦ e . íp [ j l © ° ú כ É r r « Ñ\

_ s \ O 6 £ §` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . ¢ ¸ô Ç s ° ú כ

(4)

Wang1 p x [13] _ õ ü < ¸ { 9 u ¦ e . s % ! 3 r « Ñ

\

H Ã º hematiteü < magnetite° ú כ Ð > H כ É r hematite ü < magnetite ? /_ ì ø Í $ í ª s : r _ Â Òì r u

¨ 8

Ü ¼ Ð K µ 1 ÏÒ q tô Ç ? /Â Ò l | 9 " f_ Ô æ õ íp [ j l

M¨ ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò' > í ß ) a / B N" î f ¨ Ã º & h

É

r y r « Ñ\ < ÊÄ »÷ &# Q e H ^ o =_ < Ê| ¾ Óõ x 9 ] X ô Ç ' a >

e Ü ¼Ù ¼ Ð 5 Å x s r « Ñ\ > r F H F gÓ ü t ilmenite, py- roxene, olivine, hematite ü < magnetite_ / B N" î f ¨ Ã º & h

`

¦ ½ ¨ y ½ ¨$ í F gÓ ü t \ í < Ê÷ &# Q e H ^ o =_ ª ` ¦ q §

½

+ É Ã º e . Table 2\ " f · ú Ã º e 1 p w s 5 Å x s r « Ñ_ / B N" î f

¨ Ã º & h É r Å Ò Ð ilmenite, hematiteü < magnetite\ _ ô

Ç כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e Ü ¼ 9 s ü < ° ú É r z ´ ÐÂ Ò' 5 Å x s r « Ñ

\

í < Ê÷ &# Q e H ^ o = É r Å Ò Ð ilmenite, hematiteü < mag- netite \ í < Ê÷ &# Q e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e .

IV. + s Ç Â ] Ø

]

jÅ Ò ¸ t % i \ " f G 2 [ô Ç 5 Å x s r « Ñ\ @ /ô Ç X- + þ A F

gZ O õ M¨ossbauer ì rF gZ O ` ¦ s 6 x # s [ þ t \ í < Ê ) a F

gÓ ü t[ þ t _ Ó ü t o o < Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ ¸ ô Ç õ \ ¦ כ ¹

6 £ § õ ° ú . X- + þ AF gì r$ 3 \ _ ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t

% i _ r « Ñ\ í < Ê ) a Fe

₂

O

₃

< Ê| ¾ Ó É r \ P î ß t t % i s

²

_ < Ê| ¾ Ó É r ;

_ M¨ossbauerÛ ¼& 7 à Ô! 3 Ü ¼ ÐÂ Ò' ilmenite, pyroxeneü <

×

æ É r hematite ü < magnetite\ _ ô Ç magnetic hyperfine splitting Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e . ¢ ¸ô Ç isomer shift ° ú כÜ ¼ ÐÂ Ò' 5

Å

x s r « Ñ\ < ÊÄ » ) a ^ o = É r ç ß _ Fe

²⁺

\ ¦ ] jü @ ¦ H @ / Â

Òì r Fe

³⁺

& h ` ¦ ì r$ 3 ô Ç õ 5 Å x s \ í < Ê ) a ^ o = É r Å Ò Ð ilmenite, hematite, magnetite ü < ½ + Ë÷ &# Q e 6 £ §` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3

.

P

c p 8 ý ò k >

s

7 Hë H É r 2004¸ ¸ ] jÅ Ò@ / < Æ § µ 1 Ï l F K < ÆÕ ü t ½ ¨q

\

_ K ½ ¨÷ &% 3 .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] Bou Young Kim, A study on Mechanic Characteris- tics of the Lightweight Brick made of Cheju-do Song- I (Dankook Univ., Seoul, 1987), p. 1.

[2] Je Bong Han, An Experimental Study on Concrete by Substituing Che ju-do ‘Song-I’ for Fine Aggregate (Chosun Univ. Gwgangju, 1986), p. 1.

[3] M. W. Lee, Petrology and Geochemistry of Jeju Vol- canic Ialsnd (Tohoku University, Tohoku, 1925), 14, p.177.

[4] Mun Won Lee, Jour. Korean E. S. 6, 49 (1985).

[5] Sung Rak Hong, Jeong Dae Ko and Soon Hee Kim, Ungyong Mulli 7, 297 (1994).

[6] Sung Rak Hong, Guy Haley and J. G. Mullen, Hy- perfine Interactions 57, 2221 (1990).

[7] Stevens, Pollak, White and Gibson, Mineral Data Handbook (Univ. North Carolina Pub, Asheville, 1983).

[8] Si Woo Lee, Shee Ho Suh, in Proceeding of Academic Conference of the Architectural Institute of Korea (Seoul, 1989), 9, p. 403.

[9] J. S. Shin and R. Tavemier, Ph. D thesis, State Univ.

of Ghent, 1978.

[10] K. C. Song and S. H. Yoo, Soil Sci. 2, 86 (1991).

[11] Kundig W. H., H. B¨ ommel, G. Constabaris and R.

H. Lindquist, Phys. Rev. 142, 327 (1966).

[12] Graham R. C., S. B. Weed, L. H. Bowen and S. W.

Boul, Clay Minerals 37, 19 (1989).

[13] Wang, Y. Zhou and J. Wu, Hyperfine Interactions

70, 1037 (1992).

(5)

A Study on Jeju Scoria by Using M¨ ossbauer Spectroscopy

Won Jun Choi, Jeong Dae Ko and Sung Rak Hong

^∗

Department of Physics, Cheju National University, Jeju 690-756

(Received 12 May 2005)

We investigated the scoria samples taken from special sites on Jeju island in two ways at room temperature. One was an analysis of the chemical composition by using X-ray fluorescence spec- trometry, and the other was an analysis of the minerals in the samples, the oxidized iron’s genus, the valence state, and the magnetic properties by using M¨ ossbauer spectroscopy. We believe that the scoria samples are chiefly made of silicate minerals, like SiO

2

, and that they also have olivine, pyroxene, ilmenite, hematite, and magnetite. The major Fe fractions of the scoria samples are mainly the 3+ charge state, with a little of the 2+ charge state.

PACS numbers: 75

Keywords: Scoria, XRF, M¨ ossbauer spectroscopy

∗

E-mail: [email protected]

M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T  Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢  Ò ÞT 8 ý  ì Å 

M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T  Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢  Ò ÞT 8 ý  ì Å 

L

| 4 w H+ Ö < · z + ä 6 0 · ý  ¡) ç    ∗

]

jÅ Ò@ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ , ] jÅ Ò 690-756 (2005¸  5 Z 4 12{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

]

jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i \ " f G 2 [ô  Ç 5 Å x s  r « Ñ\  ¦ @ / © Ü ¼ Ð  ©  : r \ " f X-  + þ AF gZ O `  ¦ s 6 x #  r « Ñ_  o



< Æ ¸$ í õ  M¨ ossbauer ì  rF gZ O `  ¦ s 6 x #  r « Ñ\   < ÊÄ »  ) a F gÓ ü t, í ß  o^ o =_  7 á x À Ó, " é ¶    © I ü <  l 

&

h

$ í | 9 `  ¦ ì  r$ 3 % i  . 5 Å x s  r « Ñ  H SiO

ü < ° ú  É r ½ ©í ß % i  F gÓ ü t s  Å Ò $ í ì  r`  ¦ s À Ò ¦ e   ¦, ilmenite, pyroxene, olivine, hematite ü < magnetite 1 p x _  F gÓ ü t  ¸  í < Ê÷ &# Q e  6 £ §`  ¦ S X    % i  . ¢ ¸ô  Ç 5 Å x s r « Ñ\ 

 >

r F    H ^ o =_  " é ¶    © I   H   ç ß _  Fe

\  ¦ ] jü @  ¦  H @ /Â Òì  r Fe

 © I e  `  ¦ · ú  Ã º e  % 3  .

PACS numbers: 75

Keywords: 5 Å x s , XRF, M¨ ossbauer ì  rF gZ O 

I. " e Â ] Ø

]

jÅ Ò ¸  H 5 Y V_  oí ß  ì  rØ  ¦ \  _ K  + þ A$ í  ) a oí ß  ¸ Ð

"

f  ¦ ¸\    É r l Ê ê, d  Ò q t, t + þ A, Ò q t$ í   @ / x 9 l Ò q t oí ß  [

þ

t _  ;  ¤ µ 1 Ï r l  y  l  Ø Ô .

r  ´ ú K " f ] jÅ Ò ¸  H t y   Â Òü <  ± pd  ¦  © Â Ò\  e    H   

$

3 s   ¦ : r  ¦· ú  \ " f 6 xÖ 6 x ) a 6 x   s  oí ß   Ö ¸1 l x \  _  #  t

³ ð Ð ì  rØ  ¦ + þ A$ í  ) a $ 3 Ü ¼ Ð, oí ß _  ì  rØ  ¦Ó ü t ×  æ / B N| 9 _ 

oí ß   , oí ß  , oí ß  r 1 p x s   D ¥ ½ + Ë ) a  כ s  5 Å x s s   [1, 2].

]

jÅ Ò ¸\  @ /ô  Ç t | 9  < Æ& h F gÓ ü t  < Æ& h   ½ ¨  H 1925¸  S.

Nakamura 1 p x s  þ j í Ð Ã º'   % i  ¦, þ j   H ] jÅ Ò ¸ oí ß 





_  $ í ì  r \  @ /ô  Ç ì  r$ 3  « Ñ µ 1 Ï³ ð÷ &# Q [3] s  t % i ¨ 8 

 â

\  @ /ô  Ç   ½ ¨\   ' a d  `  ¦  ¸Ü ¼ ¦ e  Ü ¼  5 Å x s \   í < Ê ) a F

gÓ ü t[ þ t _  ? /Â Ò& h ½ ¨ ¸ x 9 l  í& h Ó ü t$ í   ½ ¨  H ß ¼>  p  f

 ¨ ô  Ç z ´& ñ s  .   H A \  µ 1 Ï³ ð  ) a   ½ ¨ 7 Hë  H \  _    ] jÅ Ò



¸ oí ß    ? /\   H | ¾ Ó_  ^ o = o½ + ËÓ ü t s   í < Ê÷ &# Q e  6 £ § s  S X

   ÷ &% 3  ¦ s  $ í ì  r É r Al 1 p x õ  ð ø Ít  Ð  Ð ª _  $ í

| 9

\  }  @ /ô  Ç % ò  ¾ Ó`  ¦ ï  r  [4]. ÷  r ë ß   m   oí ß    ? / Â

Ò\   í < Ê ) a ^ o = s  : r _  " é ¶    © I   H oí ß s  ì  rØ  ¦ ÷ &# Q 6

£ x  ÷ &  H õ & ñ \  & h t  · ú § É r & ñ  Ð\  ¦ ? / í  ¦ e  # Q oí ß 





\ " f t ½ ¨? /Â Ò Ó ü t| 9   Õ ª \  s Ø Ôl  t _   « Ñ

\

 ¦ ] j/ B N >  ÷ &Ù ¼ Ð oí ß    ? /Â Ò_  ^ o = " é ¶    s  : r \  @ / ô

 Ç ½ ¨ ¸& h   ½ ¨  H < É ª p  e    H õ ] j  u ´ Ã º \ O  . o í ß

   1 p x`  ¦ ì  r$ 3 l  0 A #  SIMS (secondary ion mass spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy),

E-mail: srhong@ cheju.ac.kr

XRD (X-ray diffractometry), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) ü < M¨ossbauer ì  rF gZ O  1 p x s   6 x ÷ & ¦ e  t  ë

ß  Õ ª ×  æ \ " f M¨ossbauer ì  rF gZ O  É r p | ¾ Ó_  ^ o =" é ¶  \  @ / K

" f ¸ a % ~ É r ì ø Í6 £ x  ¸\  ¦ 4 R ^ o =_  Ó ü t o · o < Æ& h  © I \   ' a ô

 Ç  ª ô  Ç & ñ  Ð\  ¦ % 3 `  ¦ Ã º e    H a % ~ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð · ú  94 R

oí ß    1 p x _    ½ ¨\  ² D G ? /ü @\ " f V , o   Ö ¸6 x ÷ & ¦ e    [5, 6]. ë  H  ³ ¸ \  _    5 Å x s \   ' a ô  Ç   ½ ¨  H Stevens \  _

ô  Ç t | 9  < Æ& h  Ð ¦ e   ¦ ² D G ? /\ " f  H ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s \  ¦ s

6 x ô  Ç Y  J F \   ' a ô  Ç   ½ ¨ e  Ü ¼   & ³F  t  0 A_  l l 

\

 ¦  Ö ¸6 x ô  Ç 5 Å x s _  Ó ü t$ í   ½ ¨ü <  ' aº   ) a ë  H  ³ É r S X    ½ + É Ã º

\ O

% 3   [7, 8].   " f  : r   ½ ¨\ " f  H ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i _

 t ³ ð    H % \  ì  r  í  ¦ e    H 5 Å x s \  ¦ G 2 [ #  X-



 + þ AF g ì  r$ 3 Z O (XRF)`  ¦ s 6 x #  s [ þ t \   í < Ê ) a ½ ¨$ í F

gÓ ü t õ  o < Æ ¸$ í `  ¦ S X     ¦ M¨ossbauer ì  rF gZ O Ü ¼ ÐÂ Ò '

_  parameter\  ¦ ì  r$ 3  < ÊÜ ¼ Ð+  ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s _  Ó ü t o  o



< Æ& h : £ ¤$ í `  ¦ ½ ©" î  ï4 R ô  Ç .

II. ÷ m Ç] M ö < 0z » õ m Í U ê s0 n É



: r z ´+ « >`  ¦ 0 AK   9 כ ¹ô  Ç ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t % i _  5 Å x s  r

« ÑA(|  ¸| Ã Ì), B(\ P î ß t ), C(  ; )õ  D(4  x > h  )\  ¦ G  2

[ % i  . G 2 [  ) a r « Ñ  H / B N l  ×  æ \ " f Ø  æì  r y  |  ¸ r   Ê

M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢ Ò ÞT 8 ý ì Å

M¨ ossbauer Spectroscopy õ u § T Ó Þ X ¢ < g ¤y ¢ Ò ÞT 8 ý ì Å

| 4 w H+ Ö < · z + ä 6 0 · ý ¡) ç ^∗

jÅ Ò@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , ] jÅ Ò 690-756 (2005¸ 5 Z 4 12{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i \ " f G 2 [ô Ç 5 Å x s r « Ñ\ ¦ @ / © Ü ¼ Ð © : r \ " f X- + þ AF gZ O ` ¦ s 6 x # r « Ñ_ o

< Æ ¸$ í õ M¨ ossbauer ì rF gZ O ` ¦ s 6 x # r « Ñ\ < ÊÄ » ) a F gÓ ü t, í ß o^ o =_ 7 á x À Ó, " é ¶ © I ü < l

$ í | 9 ` ¦ ì r$ 3 % i . 5 Å x s r « Ñ H SiO

ü < ° ú É r ½ ©í ß % i F gÓ ü t s Å Ò $ í ì r` ¦ s À Ò ¦ e ¦, ilmenite, pyroxene, olivine, hematite ü < magnetite 1 p x _ F gÓ ü t ¸ í < Ê÷ &# Q e 6 £ §` ¦ S X % i . ¢ ¸ô Ç 5 Å x s r « Ñ\

>

r F H ^ o =_ " é ¶ © I H ç ß _ Fe

\ ¦ ] jü @ ¦ H @ /Â Òì r Fe

© I e ` ¦ · ú Ã º e % 3 .

Keywords: 5 Å x s , XRF, M¨ ossbauer ì rF gZ O

jÅ Ò ¸ H 5 Y V_ oí ß ì rØ ¦ \ _ K + þ A$ í ) a oí ß ¸ Ð

f ¦ ¸\ É r l Ê ê, d Ò q t, t + þ A, Ò q t$ í @ / x 9 l Ò q t oí ß [

t _ ; ¤ µ 1 Ï r l y l Ø Ô .

r ´ ú K " f ] jÅ Ò ¸ H t y Â Òü < ± pd ¦ © Â Ò\ e H

3 s ¦ : r ¦· ú \ " f 6 xÖ 6 x ) a 6 x s oí ß Ö ¸1 l x \ _ # t

³ ð Ð ì rØ ¦ + þ A$ í ) a $ 3 Ü ¼ Ð, oí ß _ ì rØ ¦Ó ü t × æ / B N| 9 _

oí ß , oí ß , oí ß r 1 p x s D ¥ ½ + Ë ) a כ s 5 Å x s s [1, 2].

jÅ Ò ¸\ @ /ô Ç t | 9 < Æ& h F gÓ ü t < Æ& h ½ ¨ H 1925¸ S.

Nakamura 1 p x s þ j í Ð Ã º' % i ¦, þ j H ] jÅ Ò ¸ oí ß

_ $ í ì r \ @ /ô Ç ì r$ 3 « Ñ µ 1 Ï³ ð÷ &# Q [3] s t % i ¨ 8

â

\ @ /ô Ç ½ ¨\ ' a d ` ¦ ¸Ü ¼ ¦ e Ü ¼ 5 Å x s \ í < Ê ) a F

gÓ ü t[ þ t _ ? /Â Ò& h ½ ¨ ¸ x 9 l í& h Ó ü t$ í ½ ¨ H ß ¼> p f

¨ ô Ç z ´& ñ s . H A \ µ 1 Ï³ ð ) a ½ ¨ 7 Hë H \ _ ] jÅ Ò

¸ oí ß ? /\ H | ¾ Ó_ ^ o = o½ + ËÓ ü t s í < Ê÷ &# Q e 6 £ § s S X

÷ &% 3 ¦ s $ í ì r É r Al 1 p x õ ð ø Ít Ð Ð ª _ $ í

\ } @ /ô Ç % ò ¾ Ó` ¦ ï r [4]. ÷ r ë ß m oí ß ? / Â

Ò\ í < Ê ) a ^ o = s : r _ " é ¶ © I H oí ß s ì rØ ¦ ÷ &# Q 6

£ x ÷ & H õ & ñ \ & h t · ú § É r & ñ Ð\ ¦ ? / í ¦ e # Q oí ß

\ " f t ½ ¨? /Â Ò Ó ü t| 9 Õ ª \ s Ø Ôl t _ « Ñ

¦ ] j/ B N > ÷ &Ù ¼ Ð oí ß ? /Â Ò_ ^ o = " é ¶ s : r \ @ / ô

Ç ½ ¨ ¸& h ½ ¨ H < É ª p e H õ ] j u ´ Ã º \ O . o í ß

1 p x` ¦ ì r$ 3 l 0 A # SIMS (secondary ion mass spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy),

XRD (X-ray diffractometry), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) ü < M¨ossbauer ì rF gZ O 1 p x s 6 x ÷ & ¦ e t ë

ß Õ ª × æ \ " f M¨ossbauer ì rF gZ O É r p | ¾ Ó_ ^ o =" é ¶ \ @ / K

" f ¸ a % ~ É r ì ø Í6 £ x ¸\ ¦ 4 R ^ o =_ Ó ü t o · o < Æ& h © I \ ' a ô

Ç ª ô Ç & ñ Ð\ ¦ % 3 ` ¦ Ã º e H a % ~ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð · ú 94 R

oí ß 1 p x _ ½ ¨\ ² D G ? /ü @\ " f V , o Ö ¸6 x ÷ & ¦ e [5, 6]. ë H ³ ¸ \ _ 5 Å x s \ ' a ô Ç ½ ¨ H Stevens \ _

ô Ç t | 9 < Æ& h Ð ¦ e ¦ ² D G ? /\ " f H ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s \ ¦ s

6 x ô Ç Y J F \ ' a ô Ç ½ ¨ e Ü ¼ & ³F t 0 A_ l l

¦ Ö ¸6 x ô Ç 5 Å x s _ Ó ü t$ í ½ ¨ü < ' aº ) a ë H ³ É r S X ½ + É Ã º

% 3 [7, 8]. " f : r ½ ¨\ " f H ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ t % i _

t ³ ð H % \ ì r í ¦ e H 5 Å x s \ ¦ G 2 [ # X-

+ þ AF g ì r$ 3 Z O (XRF)` ¦ s 6 x # s [ þ t \ í < Ê ) a ½ ¨$ í F

gÓ ü t õ o < Æ ¸$ í ` ¦ S X ¦ M¨ossbauer ì rF gZ O Ü ¼ ÐÂ Ò '

_ parameter\ ¦ ì r$ 3 < ÊÜ ¼ Ð+ ] jÅ Ò ¸ 5 Å x s _ Ó ü t o o

< Æ& h : £ ¤$ í ` ¦ ½ ©" î ï4 R ô Ç .

: r z ´+ « >` ¦ 0 AK 9 כ ¹ô Ç ] jÅ Ò ¸ : £ ¤& ñ 4> h t % i _ 5 Å x s r

« ÑA(| ¸| Ã Ì), B(\ P î ß t ), C( ; )õ D(4 x > h )\ ¦ G 2

[ % i . G 2 [ ) a r « Ñ H / B N l × æ \ " f Ø æì r y | ¸ r Ê

ê } µ 1 Ï\ " f 63 µm_ ^ \ ¦ : x õ ¸2 ¤ ¦î r ì r

Ð ì r Wô Ç 6 £ § X- + þ AF gì r$ 3 6 x r « Ñ Ð 6 x % i ¦, M¨ ossbauer f ¨ Ã º^ H ì r ´ ú r « Ñ\ ¦ $ Ö ¦ Ð r « Ñ_ ª s

10 mg/cm

÷ & ¸2 ¤ 8 £ ¤& ñ ô Ç Ê ê Ä »· ú l Ð 5000 psi_

§ 4 ` ¦ # f â 21 mm, ¿ ºa 1 mm_ " é ¶ ó ø Í ¸ ª Ü ¼ Ð

ß [ þ t # Q Al foil Ð ª ` ¦ 4 x # 6 x % i . 5 Å x s r « Ñ_

o < Æ ¸$ í ` ¦ S X l 0 Aô Ç X- + þ AF gì r$ 3 É r " fÖ ¦ @ / < Æ § l

íõ < Æ §¹ ¢ ¤ ½ ¨ / B N1 l x l l " é ¶ \ r + « >ì r$ 3 _ ø @ % i H X

< ì r$ 3 l H Shimadzu XRF-1700 sequential X- + þ AF g ì

rF g > s 9 ì r$ 3 r 8 £ ¤& ñ y © ¸\ ¦ % 3 l 0 Aô Ç · ú À Ó ¸

É r 40 8, 30 s ¦, Rh õ ¥ Æ s 6 x ÷ &% 3 . Ä »o ½ ¨_ þ t r

¼ # É r r « Ñ 0.6 gõ 6 x ] j(Li

, lithium tetraborate) 6 g` ¦ D ¥ ½ + Ë # ] j % i ¦ | ¾ Ó ` ¦ $ í # & ñ | ¾ Ó % i

. LOI(loss of ignition) É r 950

C _ : r ¸\ " f r « Ñ\ ¦ X <

r Ê ê_ Á º> \ ¦ 8 £ ¤& ñ # ° ú É r : r ¸\ " f X <Ä ºl _ Á º

\ " f \ O y è % i H t \ @ /ô Ç Á º> ( G ' pà Ôs .

: r z ´+ « >\ 6 x ) a M¨ ossbauer ì rF g l H p ² D G Austin r

_ S-600Ü ¼ Ð 1 p x 5 Å q ¸+ þ AÜ ¼ Ð" f l % i < Æ& h ] j# Q © u

Ð ] j# Q÷ & 9 8 £ ¤& ñ ) a ° ú כ[ þ t É r ( Û ¼V , ( É Ó' _ × ¼n Û

¼ß ¼\ $ © ½ + É Ã º e ¸2 ¤ % i . γ- " é ¶ É r Dupont r ]

j Ð 6 µm ¿ ºa _ rhodium\ dope ) a 10 mCi Co

é ß { 9

" é ¶` ¦ 6 x % i . © : r \ " f M¨ossbauer Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤

ñ ½ + É M : γ- " é ¶ õ Ø ¦ l s _ o H 120 mm Ð Ä »t

¦ 48r ç ß s © 1 l x î ß / B N" î f ¨ Ã º ` ¦ 8 £ ¤& ñ # 8 £ ¤& ñ > Ã º

4 × 10