X-ray inverse fluorescence approach for accurate determination of Fe valence in Fe-rich geological materials

地質学的Fe高濃度試料におけるFe価数のIPFY-XANES法による高精度決定

中田 亮一*; 奥田 花也*; 菅 大暉*; 山口 瑛子  ; 高橋 嘉夫*; 川添 貴章*

Nakada, Ryoichi*; Okuda, Hanaya*; Suga, Hiroki*; Yamaguchi, Akiko; Takahashi, Yoshio*; Kawazoe, Takaaki*

鉄はFe(2+)とFe(3+)の間で酸化状態が変化し、地球内部から表層環境に至るまで多様な地球科学的プロセスを支配する。鉄の価数評価には、部分蛍光収量型X線吸収端近傍構造解析(PFY-XANES)が広く用いられているが、高濃度試料では厚みや自己吸収の影響を受けやすい。本研究では、逆蛍光収量法(IPFY)を地質試料に適用し、PFYよりも高精度な鉄の価数評価が可能であることを示した。IPFY-XANESは、従来法に比べてFe(3+)量の過大評価を抑え、厚みの影響も軽減される。隕石や高圧回収試料など、破壊できない自然試料に対して有効な非破壊分析法として期待される。

Iron undergoes redox transitions between ferrous (Fe) and ferric (Fe) states, playing a key role in various geoscientific processes from Earth's interior to surface environments. Partial fluorescence yield X-ray absorption near edge structure analysis (PFY-XANES) is widely used to evaluate iron valence, but it is susceptible to thickness and self-absorption effects in high-concentration samples. In this study, we applied the inverse fluorescence yield method (IPFY) to geological samples and demonstrated that it enables more accurate iron valence determination than PFY. IPFY-XANES suppressed overestimation of the Fe ratio and reduced thickness effects. This method is expected to be a powerful non-destructive tool for analyzing natural samples such as meteorites and high-pressure recovered specimens.