Rietveld Refinement 방법을 응용한 장석 혼합시료의 정량분석 연구

심상헌; 안중호; 김수진

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자료유형: 학술저널

저자정보: 심상헌 (서울대학교 지질과학과) 안중호 (충북대학교 지질과학과) 김수진 (서울대학교 지질과학과)

저널정보: 한국광물학회 한국광물학회지 한국광물학회지 제7권 제1호

발행연도: 1994.1

수록면: 62 - 79 (18page)

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앨바이트 (albite) 와 석영, 그리고 미사장석 (microcline)과 앨바이트의 표준 혼합물 시료를 마련하여 이들에 대해 Rietveld refinement 방법을 사용하여 정량분석 및 결정구조분석을 실시하였다. Rietveld refinement 방법을 이용한 정량분석 결과의 표준편차는 앨바이트와 석영의 표준 혼합물 시료의 분석시에는 4 wt %, 미사장석과 앨바이트의 표준 혼합물 시료의 분석시에는 1 wt %인데 이것은 분리된 피크를 이용하는 기존의 XRD 정량분석법의 결과에 비해 훨씬 향상된 것이다. 또한, 정량분석과 동시에 얻어지는 각 구성광물의 단위포상수값도 정확하게 측정되는 것으로 검증되었다. 앨바이트와 석영의 표준 혼합물처럼 서로 다른 결정입자의 배열 특징을 가진 광물로 구성된 시료의 정량분석 결과에는 실제 무게비와 비교할 때 규칙적인 편이현상이 나타난다. 관찰된 결정입자의 배열현상지수(preferred orientation parameter)와 R-값은 결정입자의 특정방향으로의 배열효과가 미치는 영향이 Rietveld refinement 분석시에 완벽하게 계산될 수 없기 때문에 규칙적인 편이가 발생하는 것임을 지시해 준다. Dollase-March 및 Rietveld-Toraya 함수와 같은 결정입자의 배열현상 보정방법은 정확한 단위포상수 (unit-cell parameter)의 측정에는 도움을 주지만 정량분석결과를 향상시키는 데는 한계가 있는 것으로 보인다. 시료중에서 결정입자의 배열현상을 뚜렷히 보이는 광물의 무게비는 실제값보다 약간 크게 측정되는데, 이러한 현상은 결정입자의 외형 때문에 마운트된 시료표면에서 일어나는 효과에 의한 것으로 판단된다. Rietveld refinement 방법은 분말 X-선 회절도형의 피크들을 분리할 필요없이 회절도형전체를 한꺼번에 분석함으로써 피크의 중첩현상을 극복할 수 있고, 기존의 XRD 정량분석법에 비하여 입자의 배열현상의 문제점을 최소화시킬 수 있다. 또한 refinement된 정확한 단위포상수값이 회절도형의 비례상수와 함께 정량화하는 식에 사용되므로, Rietveld refinement를 이용한 정량분석법은 매우 정확한 광물학적 분석결과를 얻을 수 있는 방법으로 판단된다.

The quanttative and structural analysis of the binary standard mixtures of albite and quartz, and microcline and albite were carried out using the Rietveld refinement method in order to investigate the accuracy and precision of the method. The quantitative analysis using the Rietveld method results in a standard deviation of 4 wt % for the albite-quartz standard mixtures and 1 wt % for the microcline-albite standard mixtures, suggesting that its accuracy is far better than that of the conventional XRD method in which only a few selected peaks are utilized. Furthermore, the unit-cell parameters of component minerals in mixtures were also estimated accurately during the analysis. It was observed that the refined weight fractions deviate systematically from their measured values when the method is applied to the mixtures that contain minerals with different degrees of preferred orientation, such as albite-quartz mixtures. The preferred orientation parameters and R-values suggest that the systematic deviation is caused as a result of the preferred orientation effect of feldspar crystallites. It is evident that the preferred orientation corrections are of help for the accurate determination of unit-cell parameters, although they may not improve the result of quantitative analysis significantly. The refined weight fraction of the mineral with higher degree of preferred orientation in mixture is greater than the measured one. This is apparently caused by the effect of geometry of feldspar crystallites in the surface of the mounted sample. The Rietveld refinement method minimizes the problems inherent in the traditional XRD methods, such as the line overlap, primary extinction, and preferred orientation effect, by fitting every data point in a whole pattern explicitly. Furthermore, accurate unit-cell parameters as well as scale factors that can be obtained from the Rietveld refinement are used for the quqantification. The present stdudy demonstrates that the Rietveld method yields far more accurate analytical result than the conventional XRD quantitative analysis method does.

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안중호

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