CM2 meteoritok hidratációjának vizsgálata IR spektroszkópia segítségével

CM2 meteoritok hidratációjának vizsgálata IR spektroszkópia segítségével Vendégkutatói munka a grenoble-i Asztrofizikai és Planetológiai Intézetben Góbi Sándor MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet

2014. szeptember 17.

Góbi Sándor

CM2 meteoritok vizsgálata IR spektroszkópia segítségével

Célkitűzés Egy olyan pasztillakészítési eljárás kifejlesztése és tökéletesítése, amelynek használatával CM2 meteoritok víztartalma meghatározható CM2 meteoritok: olyan szenes kondritok, amelyek több-kevesebb vizes átalakuláson mentek keresztül

http://curator.jsc.nasa.gov/education Góbi Sándor


Kísérleti részletek

szilikát + KBr keverék őrlés + homogen.: Retsch MM200 golyósmalom pasztillakészítés: hidraulikus présben IR: Bruker Vertex 70 & 70v

Góbi Sándor


Előzetes vizsgálatok Szilikátok IR spektruma: olivin, dünit, montmorrilonit és gipsz

g y p s u m

1 .3 1 .2

m o n t m o r illo n it e

0 m in 3 0 m in 6 0 m in

1 .1 1 .0

0 m in 6 0 m in 1 2 0 m in

0 .9 0 .8 0 .7 0 .6 0 .5 0 .4 0 .3

A

0 .2

1 .3

d u n it e

o liv in e

1 .2 1 .1 1 .0

0 m in 1 2 0 m in 2 4 0 m in

1 5 0 m in 5 6 0 m in p r e h e a t 1 2 0 m in + 2 4 0 m in

0 .9 0 .8 0 .7 0 .6 0 .5 0 .4 0 .3 0 .2 3 5 0 0

3 0 0 0

2 5 0 0

2 0 0 0

1 5 0 0

1 0 0 0

5 0 0

3 5 0 0

W a v e n u m b e r / c m

3 0 0 0

2 5 0 0

2 0 0 0

1 5 0 0

1 0 0 0

5 0 0

-1

szilikát : KBr arány meghatározása szórás nagy – adszorbeált víz miatt Góbi Sándor


Előzetes vizsgálatok ALH84033 + ALH 84029 IR spektruma: jelintenzitások arányossága

2 .0

5 .0 2 .0 1 .5 1 .0 0 .5

m g m g m g m g m g

A

1 .5

1 .0

0 .5

3 5 0 0

3 0 0 0

2 5 0 0

2 0 0 0


1 5 0 0

1 0 0 0

5 0 0

-1

alapvonal-korrigált – pasztillakészítési eljárás optimalizálásának fontossága Góbi Sándor


ALH84033 + ALH 84029 Jelintenzitás arányossága – integrálás eredménye

m(nom)

ratio

m(loss)

ratio

int (1000 cm-1 )

ratio

4.98

1.000

4.83

1.000

375.964

1.000

2.01

0.404

1.92

0.398

153.640

0.409

1.51

0.303

1.45

0.300

103.147

0.274

1.08

0.217

1.02

0.205

69.266

0.184

0.48

0.096

0.46

0.095

28.682

0.076

m(nom)

int (630 cm-1 )

ratio

int (450 cm-1 )

ratio

int (OH)

ratio

4.98

32.066

1.000

63.111

1.000

2.278

1.000

2.01

13.979

0.436

26.523

0.420

0.827

0.363

1.51

8.981

0.281

17.772

0.282

0.543

0.238

1.08

7.133

0.222

12.656

0.201

0.407

0.179

0.48

2.791

0.087

5.137

0.081

0.145

0.064

szilikát jele arányos a minta bemért tömegével Góbi Sándor


Pasztillakészítés optimalizálása Felmerülő nehézségek

minta őrlése: golyósmalomban t > 30min, szennyezés! őrlés + homogen. KBr-dal: t > 15min KBr és keverék szárítása: többféle módszer kipróbálva őrlés és pasztillakészítés közben nedvességet szív magába! legjobb eredmény: KBr előzetesen szárítva 200 o C-on keverék előmelegítése + evakuálása préselés előtt préselés közben melegítés vákuumban minél hamarabb mérni, a pasztilla öregedésével vizet szív magába

Góbi Sándor


Pasztillakészítés optimalizálása Kifejleszett eljárás

1

keverék bemérése: mszilik a´t = 1.5 mg, mKBr = 300 mg

2

őrlés + homogen.: νmix = 30 min-1 , tmix = 15 min

3

prés előmelegítése, T = 70 o C

4

keverék szárítás: T > 130 o C, tvac = 4 h, pvac,1 = 0.8 mbar

5

préselés: ppr e´s = 4600/4800 psi, tpr e´s = 60 min, pvac,2 = 0.9 mbar

6

pasztilla kivétele: Tpaszt. < 100 o C – mérni minél hamarabb

7

exszikkátorban tárolva is vizet szív magába

8

tárolás után újra felhevítve + vákuumozva optikai tulajdonságai romlanak: töredezett, szórása nagyobb

Góbi Sándor


CM2 meteoritok 20 )

x

5

2.0

5 .4

Non-heated CM

7

±

0

2 .8 1

Heated CM

=

(1

=

9

x

y

y

15

ALH 84029

LEW 87022

ecnabrosbA

LEW 90500

1.0

)slarenim ni O2H(

)C¡077-¡002( ssoL AGT

1.5

10

5 DTM samples IPAG samples

MCY 05230

0

LEW 853 11

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

H in minerals (wt %)

0.5

(Alexander et al., 2013)

EET 960 29

12

EET 975 22 10

4000

MIL 07 700

3500

3000

2500

2000

1500

Wavenumber (cm-1)

nyers spektrum!

1000

500

RI morf oitar etacilis ot )HO-(

0.0

8

6

4

2

KBr szennyezése

0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

H in minerals (wt %)

filloszilikát : olivin arány Góbi Sándor

(Alexander et al., 2013)


Összehasonlítás modellekkel Számítások háttere

számítás optikai állandókból: ni , ki

http://www.astro.uni-jena.de

komplex dielektromos függvény: i ni , ki -ból

i = x, y , z

extinkciós hatáskeresztmetszet: Cext,i i -ból i h −m k: hullámszám, m : a közeg -ja gömb: Cext,i = 3kV = ii+2 m h i i CDE1: Cext,i = 2kV = i − V : részecske térfogata ln mi m ezekre: Cext =

1 3

[Cext (x ) + Cext (y ) + Cext (z )]

i – alaktól, V – mérettől való függés Rayleigh-határ: részecske átmérő d ≈ 1µm, x = L-B.: Cext =

4πki V λ

= Vα

2πr λ

≈1

α: extink. koeff. ki -ból, A = αh

Fabian et al. A&A 378 228-238 (2001) K. Demyk Les silicates interstellares, dokt. dissz. (2000) Góbi Sándor


Összehasonlítás modellekkel olivin kísérleti és számított spektruma

opt. áll.-ból számítva legjobb: CDE1 (ellipszoidok egyenlő eloszlása) meteoritokkal összehasonlítva: nem jó egyezés valószínűleg őrlés nem volt elég hatékony

C 4 .0 3 .0 2 .0 1 .0

e x t

/ c m

0 E 0 E 0 E 0 E -

0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0 8

1 .5 0 E -0 0 8

2

s p h e re

L .-B .

1 .0 0 E -0 0 8 5 .0 0 E -0 0 9 1 .5 0 E -0 0 8

C D E 1

1 .0 0 E -0 0 8 5 .0 0 E -0 0 9 4 .0 3 .0 2 .0 1 .0

0 E 0 E 0 E 0 E -

0 0 9 0 0 9 0 0 9 0 0 9

e x p

1 2 0 0

1 1 0 0

1 0 0 0

9 0 0

8 0 0


Góbi Sándor

7 0 0

6 0 0

5 0 0

-1


Összehasonlítás modellekkel Optikai állandó adatbázis - Jéna

Optical n-k-Data

15/09/14 14:38

Database of Optical Constants for Cosmic Dust Laboratory Astrophysics Group of the AIU Jena Note: Users of these data are kindly asked to cite the original papers. Links to the literature can be found in the header of each class of materials. Thank you. H.M. 23/08/06 Selection Enstatite (natural) Low-Fe olivine (natural) - NEW: NIR data for olivines - oriented! High-Fe olivine (natural) - NEW: NIR data for olivines - oriented! Fayalite (synthetic) NEW: Quartz (SiO2, T-dependent)

nemcsak szilikátok fémek, karbidok, szenes és szerves vegyületek is szenes vegyületek: együttműködés a jénai csoporttal

Optical Constants of Crystalline Silicates: Enstatite (natural) (Jäger et al. 1998) Enstatite in the Mid/Far IR (oriented) Spectra Enstatite (parallel to c-axis) n-k-Data Enstatite (normal to c-axis) n-k-Data Enstatite (normal to c-axis) n-k-Data Link to a 300dpi and a 600dpi image Top Optical Database main page Low-Fe olivine (natural) (Fabian et al. 2001, Zeidler et al. 2011) Olivine (Stubachtal) in the Mid/Far IR (oriented) Spectra Olivine Mg1.9Fe0.1SiO4(E||x) n-k-Data Olivine Mg1.9Fe0.1SiO4(E||y) n-k-Data Olivine Mg1.9Fe0.1SiO4(E||z) n-k-Data Link to a 300dpi and a 600dpi image http://www.astro.uni-jena.de/Laboratory/OCDB/crsilicates.html

Góbi Sándor

Page 1 of 5


Összefoglalás

szilikátok (CM2 meteoritok) KBr pasztillakészítésének optimalizálása ezek kísérleti IR spektrumának összehasonlítása modellszámítások eredményeként kapottakkal ezekhez az optikai állandók a jénai FSU adatbázisából őrlési hatékonyság további növelése szükséges

Góbi Sándor


Köszönetnyilvánítás

Köszönöm a figyelmet!

Góbi Sándor


CM2 meteoritok hidratációjának vizsgálata IR spektroszkópia segítségével

Recommend Documents