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Infrared spectroscopic study of OH defects in monazite

赤外分光法によるモナズ石中のOH欠陥研究

阿部 健康 ; 栗林 貴弘*; 中村 美千彦*

Abe, Takeyasu; Kuribayashi, Takahiro*; Nakamura, Michihiko*

合成単結晶および放射損傷した天然試料の偏光赤外線スペクトルを取得し、モナザイト中のOH基について調べた。純粋な合成モナザイトのIRスペクトルは、3163および3335cm$$^{-1}$$に2つのOH伸縮バンドを示し、対照的な半値幅(約40および90cm$$^{-1}$$)をもっていた。2つのOHバンドは強い異方性を示し、Y方向に赤外線吸収が支配的である。天然モナザイトのIRスペクトルは、約3400cm$$^{-1}$$を中心とする異方性の弱いOHバンドを示し、200cm$$^{-1}$$を超える半値幅を有する。段階加熱実験の間、この広いOHバンドはいくつかのバンドに分割され、これらのバンドは合成サンプルのスペクトルで観察されるバンドとは異なる。天然および合成試料の両方のスペクトルにおけるOH伸縮シグナルは、1000$$^{circ}$$Cでの加熱後に消失した。赤外線吸光度から推測されるH$$_{2}$$O濃度は、合成モナザイトで22(2)ppm、天然試料で130$$sim$$520ppmであった。これらの結果に基づいて、天然のモナザイトにおけるOH欠陥は、天然のジルコンおよびゼノタイムの場合のように、放射損傷によって促進される二次的な水和のために生じる。

Polarised infrared spectra of synthetic single crystals and radiation-damaged natural samples were collected to examine hydroxyl incorporation in monazite. The IR spectra of pure synthetic monazite contain two OH stretching bands at 3163 and 3335 cm$$^{-1}$$ with contrasting bandwidths of 40 and 90 cm$$^{-1}$$, respectively. The two OH bands show strong pleochroism and dominant infrared absorption in the Y direction. The IR spectra of natural monazite contains a weak pleochroic OH band centered around 3400 cm$$^{-1}$$ with a bandwidth of more than 200 cm$$^{-1}$$. During step-heating experiments, this broad OH band split into several bands, and these bands differ from those observed in the spectra of synthetic samples. The OH stretching signals in the spectra of both natural and synthetic samples disappeared after heating at 1000$$^{circ}$$C. Based on these results, OH defects in natural monazite arise because of secondary hydration facilitated by radiation damage, as in the case of natural zircon and xenotime.

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