A röntgen-pordiffrakció lehetőségei és korlátai a kerámia vizsgálatokban

Hasonló dokumentumok
A röntgen-pordiffrakció lehetőségei és korlátai a kerámia vizsgálatokban

Őrizzük tehát, gyűjtsük össze emlékeinket, nehogy végleg elvesszenek, s ez által is üresebb legyen a múlt, szegényebb a jelen, kétesebb a jövő!

Röntgen-pordiffrakció (XRD) Kő-, kerámia- és fémek archeometriája Kürthy Dóra

Röntgen-pordiffrakció (XRD) Kőeszközök, fémek és kerámiák archeometriája Kürthy Dóra

Kerámiák archeometriai vizsgálata

1 N fekete + N fekete erős hiátuszos. alapanyag színe alapanyag izotropitása szövet

Kerámiák archeometriai vizsgálata

helyenként gyengén, hossztengellyel párhuzamosan elhelyezkedő pórusok külső réteg szín 1 N vörösesbarna + N vöröses sárgásbarna izotropitás

uralkodó szemcseméret: µm (monokristályos kvarc) maximális szemcseméret: 1750 µm (karbonátos héjtöredék)

Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

uralkodó szemcseméret: µm (grog); µm (ásványtöredékek); maximális szemcseméret: 2500 µm (grog)

Karbonát és szilikát fázisok átalakulása a kerámia kiégetés során (Esettanulmány Cultrone et al alapján)

minta 14 alapanyag 1 N barna színe + N sárgásbarna alapanyag izotropitása gyenge szövet hiátuszos nem plasztikus elegyrészek mennyisége

Karbonát és szilikát fázisok átalakulása a kerámia kiégetése során (Esettanulmány Cultrone et al alapján)

Metamorf kőzettan. Magmás (olvadék, kristályosodás, T, p) szerpentinit. zeolit Üledékes (törmelék oldatok kicsapódása; szerves eredetű, T, p)

Környezet nehézfém-szennyezésének mérése és terjedésének nyomon követése

10. előadás Kőzettani bevezetés

NEM KONSZOLIDÁLT ÜLEDÉKEK

Kerámiák kiégési hőmérséklete meghatározásának ásványtani alapjai

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

KERÁMIA NYERSANYAGOK, KERÁMIÁK

P és/vagy T változás (emelkedés vagy csökkenés) mellett a:

Kerámiaipari gépkezelő Finomkerámiagyártó gép kezelője

Cirkon újrakristályosodásának vizsgálata kisenergiájú elektronbesugárzás után

Mikroszerkezet Krisztallitonként Tömbi Polikristályos Mintában

A Föld kéreg: elemek, ásványok és kőzetek

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Kerámiák archeometriai vizsgálata Szakmány György

KŐZETEK ELŐKÉSZÍTÉSE A LEPUSZTULÁSRA. Aprózódás-mállás

Diffrakciós szerkezetvizsgálati módszerek

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

ÁSVÁNYOK-KİZETKÉPZİDÉS

2. Talajképző ásványok és kőzetek. Dr. Varga Csaba

Fizikai kémia Diffrakciós módszerek. Bevezetés. Történeti áttekintés

Talajmechanika. Aradi László

Táblázatmagyarázó 1. táblázat

Vázlatos tartalom. Szerkezet jellemzése és vizsgálata Szilárdtestek elektronszerkezete Rácsdinamika Transzportjelenségek Mágneses tulajdonságok

Az alacsony rétegződési hibaenergia hatása az ultrafinom szemcseszerkezet kialakulására és stabilitására

a.) filloszilikátok b.) inoszilikátok c.) nezoszilikátok a.) tektoszilikátok b.) filloszilikátok c.) inoszilikátok

Lövedékálló védőmellényekben alkalmazott ballisztikai kerámia azonosítása az atomsíkok közti rácssíktávolságok alapján

Ólom viselkedése montmorillonitos talajban nedvesítési-szárítási ciklusok hatására

Törmelékkızetek. Törmelékes kızet. Legalább 50%-ban törmelékes alkotórészek. Szemcseméret alapján. kızettöredékek ásványtöredékek detritális mátrix

Törmelékes kızet. Legalább 50%-ban törmelékes alkotórészek. Szemcseméret alapján. kızettöredékek ásványtöredékek detritális mátrix

uralkodó szemcseméret: μm (ásványtöredékek); μm (grog); maximális szemcseméret: 8000 μm (grog)

Anyagok és nyersanyagok az őskorban és a történeti korokban - bevezető

Kerámia nyersanyagok, kerámiák válogatott esettanulmányok az őskortól az újkorig

A JÁSZSÁGI MEDENCE TANULMÁNYOZÁSA SZÉN-DIOXID FELSZÍN ALATTI ELHELYEZÉSÉNEK CÉLJÁRA Berta Márton

Bentonit-homok keverékből épített szigetelőrétegek vízzárósága a gyakorlatban. Szabó Attila

KERÁMIA NYERSANYAGOK, KERÁMIÁK

Röntgensugárzást alkalmazó fıbb tudományterületek

Kerámiák archeometriai vizsgálata

Kerámia nyersanyagok, kerámiák válogatott esettanulmányok az őskortól az újkorig (a teljesség igénye nélkül)

RÖNTGEN VONALPROFIL ANALÍZIS

Ércteleptan IV. 4/20/2012. Intermedier és savanyú intrúziók ásványi nyersanyagai. Babeş-Bolyai Tudományegyetem, Geológia Szak, 3.

Litoszféra fő-, mikro- és nyomelemgeokémiája

11. előadás MAGMÁS KŐZETEK

Geokémia

Polimerek alkalmazástechnikája BMEGEPTAGA4

Lövedékálló védőmellényekben alkalmazható ballisztikai kerámia megfelelőségének vizsgálata röntgendiffrakciós (XRD) módszerrel

Tematika. Az atomok elrendeződése Kristályok, rácshibák

Tesztkérdések az Ásványtani és kızettani alapismeretek tárgyhoz

XII. Erdélyi Tudományos Diákköri Konferencia Kolozsvár, 2009 május 15-17

Ásványtani alapismeretek

ezetés a kőzettanba Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI Kőzettan-Geokémiai Tanszék

Készült az 51/2012. (XII. 21.) EMMI rendelet 2. sz. melléklet (B) változatához a Mozaik Kiadó ajánlása alapján

Kerámiák archeometriai vizsgálata

OXIDE BASED BALLISTIC CERAMICS USED IN BODY ARMORS FRANK GYÖRGY

Bevezetés az anyagtudományba III. előadás

Kerámiák archeometriai vizsgálata

Modern Fizika Labor Fizika BSC

1. Röntgensugárzás és méréstechnikája

Reális kristályok, kristályhibák

Nagynyomású csavarással tömörített réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és termikus stabilitása

Az ásványok és a régészetikulturális

mikroszerkezet, tulajdonságok

kvarc..vannak magasabb hőmérsékletű hidrotermális folyamatok is

ÜVEG ÉS ÜVEGMÁZ. (Fórizs István MTA Geokémiai Kutatóintézet Anyagának felhasználásával)

MAGYAR KÖZLÖNY. 36. szám. MAGYARORSZÁG HIVATALOS LAPJA március 4., hétfõ. Tartalomjegyzék

A bányászatban keletkező meddőanyagok hasznosításának lehetőségei. Prof.Dr.CSŐKE Barnabás, Dr.MUCSI Gábor

Tanítási tervezet Fehér András Tamás Vulkáni kőzetek Tantervi követelmények A tanítási óra oktatási célja: A tanítási óra nevelési célja:

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

TALAJOK OSZTÁLYOZÁSA ÉS MEGNEVEZÉSE AZ EUROCODE

M. ÁLL. FÖLDTANI INTÉZET ÉVI JELENTÉSE AZ ÉVRŐL GRÁNÁT EGYKRISTÁLYOK RÖNTGENDIFFRAKCIÓS VIZSGÁLATA BUERGER-FÉLE PRECESSZIÓS K AM RÁVAL

Az ásványtan tárgya, az ásvány fogalma. Geometriai kristálytan. A kristály fogalma. A Bravais-féle elemi cellák.

Találkozz a Tudóssal! A geológus egy napja. A hard rock-tól a környezetgeokémiáig

KORA CSÁSZÁRKORI KELTA SÍRKERÁMIÁK RESTAURÁLÁSA KÖVECSI ANNA

Török Zsófia, Huszánk Róbert, Csedreki László, Kertész Zsófia és Dani János. Fizikus Doktoranduszok Konferenciája Balatonfenyves,

A tételsor a 21/2007. (V.21.) SZMM rendeletben foglalt szakképesítés szakmai és vizsgakövetelménye alapján készült.

AZ ÉLETTELEN ÉS AZ ÉLŐ TERMÉSZET

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

M. ÁLL. FÖLDTANI INTÉZET ÉVI JELENTÉSE AZ ÉVRŐL KARBONÁTÁSVÁNYOK MENNYISÉGI MEGHATÁROZÁSA RÖNTGENDIFFRAKCIÓS MÓDSZERREL

Ásványok. Az ásványok a kőzetek építő elemei.

A KATÓDLUMINESZCENS MIKROSZKÓPIA ARCHEOMETRIAI ALKALMAZÁSAI. Bajnóczi Bernadett

A vulkáni kitöréseket megelőző mélybeli magmás folyamatok

Periodikus struktúrák előállítása nanolitográfiával és vizsgálatuk három dimenzióban

Világítástechnikai üveghulladék tégla- és cserépipari felhasználhatóságának lehetőségei 1. rész

Hidrogénezett amorf Si és Ge rétegek hőkezelés okozta szerkezeti változásai

TALAJAZONOSÍTÁS Kötött talajok

Kerámia. A tégla története. A tégla története. Vályog. Természetes kövektől a mesterségesekig. Természetes kövektől a mesterségesekig

Átírás:

Bevezetés az archeometriába 2011/2012 I.félév Szegedi Tudományegyetem A röntgen-pordiffrakció lehetőségei és korlátai a kerámia vizsgálatokban Tóth Mária MTA Geokémiai Kutatóintézet 1

Diagenezis ÜLEDÉKES KŐZETEK TALAJOK, ÜLEDÉKEK Metamorfózis METAMORF KŐZETEK Mállás és szállítás MAGMÁS KŐZETEK Újraolvadás Kristályosodás MAGMA SZERVES ANYAGOK A BIOSZFÉRÁBÓL PRIMER ANYAG FÁZISÖSSZETÉTEL (MAGETTI 1982) Röntgen-pordiffrakció - anyagtudomány -geokémia -kémia - biológia... Határterület - anyagtudományi módszer archeometriai alkalmazás 2

A röntgendiffrakciós képből meghatározható legfontosabb információk: Fázisazonosítás Fázisok mennyiségi viszonyai Elemi cella paraméterei Elemi cellában lévő atomok elrendeződése Tércsoport meghatározás Reális szerkezet Krisztallitok mérete (koherensen szóró domének) Rendezettségi paraméterek (deformáció) A modern anyagtudomány megalapozói 1901 Wilhelm Conrad Röntgen 1845-1920 1895. November 8, 3

A modern anyagtudomány megalapozói 1914 1915 Max von Laue (1879-1960) William Henry Bragg (1862-1942) William Lawrence Bragg (1890-1971) Rosalind Franklin (1920-1959). 4

5

PORDIFFRAKCIÓ Bragg-Brentano geometria (egyszerűsített kép) 6

Röntgen pordiffraktogram 2500 2000 kalcit 1500 I(count) 1000 500 gipsz Ca - oxalát gipsz + kvarc kalcit gipsz kvarc gipsz kalcit gipsz gipsz kalcit kalcit+ kvarc gipsz gipsz gipsz gipsz kalcit 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 felsõ réteg CuK α (2Θ) Amiből a difraktogram épül: jel háttér zaj 7

8

9

XRD analízis Kvalitativ analízis (kristályos fázisok azonosítása) csúcspozíció,relatív intenzitás ( fingerprint ) PDF, JCPD database (diffraktogram file-k) Kvantitativ analízis (kristályos mixtura fázisainak aránya) a) mért adatok viszonyítva PDF adatbázis intenzitásadataihoz, egy diffraktogramon belül b) Rietveld :számított intenzitások illesztése a mért adatokhoz közelítő kristályszerkezeti model felhasználásával az összes fázisra (crystal structure database e.g. ICSD, CRYSTMET, CSD,...) kristályos / amorf arány meghatározással a)ismert kristályos belső standard (spiking method) b)külső standard (referencia minták,100% amorf, 100% kristályos) c) Standardok nélkül (elméleti és gyakorlati tapasztalatok alapján korrekciós tényezők! 10

Téli Ásványtudományi Iskola Kőzetalkotó szilikátok régi ismerősök ismeretlen vonásai Balatonfüred 2007. Január 19-20. Size/strain analízis: méret effektus Szemcseméret okozta kiszélesedés FWHM~1/D FWHM~1/D 11

Különböző rácshibák profil alakító hatása Ponthibák: ε~1/r 3 rövid távú deforációs tér Diszlokációk: ε~1/r hosszútávú deforációs tér Rétegződési hibák: szemcseméret jellegű szélesedés Diszlokációk okozta vonalszélesedés Deformációs anizotrópia: anizotróp deformációs tér (hkl) függő anizotróp vonalszélesedés 12

SZERZŐ MÓDSZER INDEX JELENTÉSE KAOLINIT MURRAY-LYONS (1956) XRD relatív kaolinit rendezettség 13 kaolinit mintából standard sorozat xrd vonalak felasadása alapján sorbarendezve MURRAY-LYONS (1960) XRD kaolinit rendezettség _ I(110)/I(020) = >1 Jól rendezett 0.7-1 közepesen rendezett <1 rendezetlen BRINDLEY (1961) XRD kaolinit rendezettségi mutató _ I(131) > I(131) jól rendezett _ I(131) < I(131) rendezetlen HINCKLEY (1963) XRD Hinckley-index _ (I(110)+I(111))/ I(110) = 1-1.2 jól rendezett 0.8-0.9 közepesen rendezett 0.6-0.7 rendezetlen ILLIT WEAVER (1960) XRD élességi arány (sharpness ratio) H(10.0Å)/H(10.5Å) KÜBLER (1967, 1968) illit kristályosság (IC)=largeur de Scherrer (LS)=Kübler-index (KI) Az illit-muszkovit 10Å-ös bázisreflexiójának kalibrált félértékszélesség (FWHM) WEBER (1972) XRD relatív félérték-szélesség (Hbrel)=Weber-index Hbrel=Hb(001)III/Hb(100)Qtz FLEHMIG (1973) IR Flehmig-index= kristályosság EAL-O-Si/EOH KLORIT ÁRKAI (1991, 2001) XRD Árkai index ChC(001) ChC(002) a klorit 14-Å-ös bázisreflexiójának kalibrált félértékszélessége (FWHM) a klorit 7-Å-ös bázisreflexiójának kalibrált félértékszélessége (FWHM) 13

Egykristály diffrakció (Laue-kísérlet) Tube Crystal Collimator Film Pordiffrakció Film Tube Powder 14

Bragg-Brentano geometria Divergence slit Tube Antiscatterslit Monochromator Detectorslit Sample 15

KVARC 16

17

18

19

20

MONTMORILLONIT 21

Lehetséges nyersanyagok XRD felvételei a) szemcsevázú homok, kerekítetlen, jól koptatott karbonátos kőzettörmelékkel b) szemcsevázú homok, kerekítetlen, közepesen kerekített, jól koptatott polikristályos kvarcszemcsékkel c) karbonátos agyag a battyánpusztai agyagbányából d) karbonátos agyag a battyánpusztai agyagbányából, agyagos kőzettörmelékkel 22

23

A KEMENCE BETÖLTÉSI MÓDJA ÉS A HŐELOSZLÁS KAPCSOLATA Gosselain and Livingstone Smith, 1995 24

Márgás agyagok endoterm és exoterm átalakulásának szakaszai (Veniale 199 25

Márgás agyagból (illites) oxidatív égetés során keletkező fázisok (Magetti, Noll, Heimann 1976, 1984) Márgás agyagból (illites) reduktív égetés során keletkező fázisok (Noll, Letsch 1979) 26

Márgás agyagból (illites) oxidatív égetés során keletkező fázisok (Magetti, Noll, Heimann 1976, 1984) Márgás agyagból (illites) reduktív égetés során Keletkező fázisok (Noll, Letsch 1979) Thermical stability of some common minerals found ceramics (after Nemecz, 1973; Brindley & Brown, 1980; Rye 1981; Maggetti, 1982, 1994 and Cultrone et al., 2001). 27

28

29

Márgás agyagból (illites) oxidatív égetés során keletkező fázisok (Magetti, Noll, Heimann 1976, 1984) Márgás agyagból (illites) reduktív égetés során Keletkező fázisok (Noll, Letsch 1979) Thermical stability of some common minerals found ceramics (after Nemecz, 1973; Brindley & Brown, 1980; Rye 1981; Maggetti, 1982, 1994 and Cultrone et al., 2001). 30

31

32

33

Soványítóanyag összetétele Agyagkőzetek, kerámia (Szakmány György) Agyagpellet Agyagos kőzettörmelék 500 μm 500 μm Kerámia töredékek 500 μm 34

ENDRŐD 13-14. FÚRÁS ENDRŐD 13-14. FÚRÁS ANYAGÁBÓL KISÉRLETI ÉGETETT MINTÁK 35

KUP-EGYES 7. FÚRÁS 36

KUP-EGYES 7. FÚRÁS KISÉRLETI ÉGETÉS KORLÁTOK roncsolásmentes? reprezentatív minta igénye kimutatási érzékenység fázisok átlapoló reflexiói izomorf sorok kis szerkezeti különbsége különböző hatások azonos eredménye másodlagos folyamatok termékei 37

Köszönöm MÁRA a figyelmet! 38