Neon blue Apatite의 전자빔 조사 및 열처리에 따른 분광학적 특성 연구

Abstract

Apatite는 P(인)을 포함한 광물으로, 의학분야, 보석분야 등에서 사용되고 현재에 도 활발히 연구가 진행 중이다. 천연의 apatite는 색상을 아름답지만 강도가 약하기 때문에 합성을 통하여 사용하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 전자빔 조사와 열처리를 통하여, 처리에 따른 neon blue apatite의 색상 변화와 분광학적 특성을 조사하였다. 전자빔 조사는 2 ⅹ 1017 e/cm2 의 조건에 서 10 MeV의 에너지로 수행하였고, 열처리는 500, 600, 700, 800, 900 oC 의 온도에 서 3시간씩 측정하였다. Natural apatite를 전자빔 조사 전과 후, 열처리 전과 후의 변 화를 자외선-가시광선 (UV-Vis-NIR), 퓨리에 변환 적외선 (FT-IR), 파장 분산형 X- 선 형광 분광기 (WD-XRF) 를 통해 비교, 분석하였다. 또한, 전자 스핀 공명 기기 (ESR)을 통해 apatite의 발색의 원인에 대해 조사해 보았다. 여러 처리를 통해 apatite의 발색 원인인 Mn5+와 hole center 관련 peak을 관찰 할 수 있었다. UV-Vis-NIR 분광분석을 통해 처리에 따른 640 nm의 Mn5+의 흡수와 FTIR 분광분석으로 OH- 진동이 감소하는 것을 확인 하였고, ESR 분석을 통하여 hole center intensity 역시 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이것을 통하여 Mn5+와 hole center로 인하여 apatite의 발색이 일어나는 것을 확인하였다.