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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.43.2016.tde-24062015-163152
Document
Author
Full name
Betzabel Noemi Silva Carrera
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Watanabe, Shigueo (President)
Blak, Ana Regina
Mamani, Nilo Francisco Cano
Title in Portuguese
Estudo de propriedades de termoluminescência e ressonância paramagnética eletrônica de lapis lazuli
Keywords in Portuguese
Ressonância paramagnética eletrônica
Silicatos - Lapis Lazuli
Termoluminescência
Abstract in Portuguese
Lapis Lazuli é um mineral de silicato, que foi objeto do presente estudo. Trata-se de uma solução sólida complexa de outros quatro minerais de silicato, a saber: sodalita, noselita, huainita, e lazurita. Essa composição da solução sólida não permite estimar a porcentagem de cada mineral componente, no analise de fluorescência de raios X, onde se obteve que os principiais óxidos componentes do lapis lazuli são, (em % mol) SiO_2 (33,2), CaO (16,3), MgO (12,1) e Al_2 O_3 (10,1) e, em menor concentração , Na_2 O (6,10), SiO_3 (5,90), Fe_2 O_3 (2,05), K_2 O (1,90) e outros óxidos em concentrações menores. Para a caracterização da amostra de lapis lazuli, foram utilizados termoluminescência (TL), ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e técnicas de espectroscopia de reflectância. Em TL, é claro, as curvas de emissão da amostra natural, irradiada ou com tratamento térmico têm sido utilizadas. Uma curva de emissão da amostra natural apresentou picos em 296°C e a 372°C , mas as amostras irradiadas mostraram picos em 140°C, 250°C e 350°C. Logo mostrou - se que o pico em 140°C, é na verdade, uma sobreposição dos picos em 116°C e 160°C. O segundo pico cresce linearmente com a dose até cerca de 7000-8000 Gy. O lápis-lazúli apresenta um decaimento anômalo. O primeiro pico decaiu a partir de 3400 (u.a) para 1700 (u.a), em 45 horas, o segundo pico decaiu a partir de 8500(u.a) para 3000 (u.a), nas mesmas 45 horas. Para a Avaliação da parâmetros E e s, o método de forma de pico e Tm- Tstop. O terceiro método com base em diversas taxas de aquecimento para a leitura TL, com a utilização direta do método resultou em valores de E e s irrealistas. Não se encontrou a explicação por que, mas ao fazer deconvolução das curvas de emissão para cada taxa de aquecimento encontramos resultados mais realistas. A deconvolução mostrou quatro picos em 110°C, 146°C, 191°C 245°C, com valores E, respectivamente iguais a 1,229 eV ; 1,23eV; 1,24eV e 1,25eV . O espectro de EPR da amostra experimental apresentou seis sinais de Mn^(2+) e um sinal grande de Fe^(3+) com g= 2,0. A irradiação da ordem de dezenas de kGy produzido um sinal em torno de g=2,003 devido ao centro em F induzido pela radiação. O espectro de refletância mostra um vale em torno de 600 a 800 nm, que corresponde a uma banda de absorção do mesmo comprimento de onda e é responsável pela coloração azul.
Title in English
Thermoluminescence Properties Study and Electron Paramagnetic Resonance of Lapis Lazuli
Keywords in English
Electron paramagnetic resonance
silicates ; Lapis Lazuli
Thermoluminescence
Abstract in English
Lapis Lazuli is a natural silicate mineral investigated in the present work. It is a complex solid solution of four other silicate minerals, sodalite, Nosean, Hanyne and Lazurite. This compositon of solid solution does not allow the estimate of the percentage of each mineral component from the result of X ray fluorescence analysis, which has revealed as main oxide components of lapis lazuli as (in mol % ) SiO_2 (33,2), CaO (16,3), MgO (12,1) and Al_2 O_3 (10,1) and in smaller concentrations Na_2 O (6,10), SiO_3 (5,90), Fe_2 O_3 (2,05), K_2 O (1,90) plus others in even smaller concentration. For the characterization of the lapis lazuli sample, we used thermoluminescence (TL), electronic paramagnetic resonance (EPR) and reflectance spectroscopy techniques. In TL, of course, glow curves of natural or irradiated or annealed samples have been used.\\ A typical glow curve presented peaks at 296.5°C and at 372°C, but irradiated sample has shown peaks at 140°C, 250°C and 350°C. Later it was shown that 140 °C peak is actually a superposition of 116°C and 160°C peaks. The second peak is the prominent one and its height grows linearly with the dose up to about 7000 to 8000 Gy. Lapis lazuli presents an anomalous fading. The first peak decays from 3400 (a.u.) to 1700 (a.u.) in 45 hours, the second peak decays from 8500 (a.u.) to 3000 (a.u.) in the same 45 hours. For the evalution of parameters E and s, peak shape method and Tm-Tstop methods have been used. The third method based on various heating rates for TL reading, with the direct use of method yielded unrealistic E and s values. We did not find explanation why, but doing the deconvolution of glow curves for each heating rate we found more realistic results. The deconvolution has shown four peaks at 110°C, 146°C, 191°C ands 245°C with E-values, respectively equal to 1.229eV, 1,23eV, 1.24eV and 1,25 eV. The EPR spectrum of natural sample consisted of six signals of Mn^(2+) and strong Fe^(3+) signal at g=2,0. The irradiation of the order of tens of kGy produced a signal around g=2,003 due to radiation induced F-center. The reflectance spectrum shows a dip around 600- 800nm which corresponds to an absorption band of the same wavelength and is responsible for blue colour.
 
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Publishing Date
2016-02-23
 
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