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Luminescence of Lanthanoides (Rare-earth elements) – Probes of structural variations in minerals
Christoph Lenz
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Erdwissenschaften)
Betreuer*in
Lutz Nasdala
DOI
10.25365/thesis.36852
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29238.95419.633565-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der vorliegenden, kumulativen Doktorarbeit sind mehrere Einzelstudien zusammengefasst, welche die Lumineszenz der Seltenenerdelemente (SEE) in den akzessorischen Mineralen Zirkon, Titanit, Monazit–(Ce) und Xenotime–(Y) thematisieren. Diese Studien sollen insbesondere die Frage klären, inwiefern die Lumineszenz der SEE3+ dazu verwendet werden kann strukturelle Unordnung in diesen Materialien zu charakterisieren. Strukturelle Unordnung kann einerseits maßgeblich durch Strahlenschäden und zum anderen durch eine heterogene Probenzusammensetzung verursacht werden. Ersteres ist für Geo- als auch für Materialwissenschaftler von Interesse. Schäden an der kristallinen Ordnung von Mineralen, welche durch den radioaktiven Zerfall von strukturell eingebauten Aktiniden verursacht werden, haben einen maßgeblichen Einfluss auf die physikochemischen Eigenschaften dieser Materialien.
Darüber hinaus befasst sich ein bedeutender Teil der vorliegenden Studien mit den grundlegenden, SEE-verursachten Lumineszenzeigenschaften besagter akzessorischer Minerale. Diese Voruntersuchungen galten in erster Linie der korrekten Zuordnung spezifischer Photolumineszenzbanden zum jeweiligen Element. Dies erfolgte durch Vergleich von Spektren natürlicher Proben mit ihren synthetisierten, SEE-dotierten Analoga. Desweiteren wurde der Einfluss diverser Faktoren untersucht, welche die quantitative Bestimmung spektroskopischer Parameter erschweren. Im Speziellen sind dies messbedingte Effekte (unterschiedliche Kristallorientierungen und Umgebungstemperaturen) und der Einfluss der chemischen Zusammensetzung der Proben. Die Ergebnisse dieser Studien sind im Speziellen für die wachsende Zahl von Wissenschaftlern von Bedeutung, welche die SEE-Lumineszenzspektroskopie zur Untersuchung von Geomaterialien verwenden.
Abstract
(Englisch)
This cumulative PhD thesis summarises several individual studies on the luminescence of REE (rare-earth elements; i.e., trivalent lanthanoides), which are typically incorporated in accessory minerals such as zircon, titanite, monazite–(Ce) and xenotime–(Y). A main objective of these studies is to examine the powerfulness of REE luminescence-spectroscopy as structural probe. In particular, this concerns the potential use of REE3+ emissions in characterising structural disorder of their accessory host minerals as caused by radiation damage and/or compositional heterogeneity. Especially the former (i.e., mineral disorder due to radiation damage) is of interest to Earth and materials scientists, for instance for the understanding of changed physicochemical properties of initially crystalline materials that are affected by structural damage as caused by the radioactive decay of actinides.
Moreover, a substantial contribution of the studies presented lies in the field of basic properties of the REE luminescence of natural accessory minerals. First, the investigations have addressed the identification of diverse REE species in diverse natural host minerals (which is done using synthetic REE-doped analogues). Second, factors that may bias the quantitative estimation of spectroscopic parameters have been studied, including effects of experimental parameters (crystal orientation and temperature) and the samples’ compositional heterogeneity. The results will be particularly useful to the growing community of Earth scientists who apply REE luminescence-spectroscopy in studying geological materials.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
luminescence fluorescence cathodoluminescence lanthanoides lanthanides rare earth elements REE trace elements zircon ZrSiO4 monazite CePO4 xenotime YPO4 titanite CaTiSiO5 hyperspectral mapping mineral textures zoning structural disorder radiation damage chemical and compositional heterogeneity focused ion beam FIB preparation heavy ion irradiation nuclear waste materials
Schlagwörter
(Deutsch)
Lumineszenz Kathodolumineszenz Lanthanoide Seltene Erden Seltenerdelemente SEE Spurenelemente Zircon ZrSiO4 Monazit CePO4 Xenotim YPO4 Titanit CaTiSiO5 Hyperspektrale Bildgebung Texturen Zonierung FIB Focused Ionbeam Technologie Strahlenschäden Schwerionenbestrahlung
Autor*innen
Christoph Lenz
Haupttitel (Englisch)
Luminescence of Lanthanoides (Rare-earth elements) – Probes of structural variations in minerals
Paralleltitel (Deutsch)
Lumineszenz der Lanthanoide (Seltenerdelemente) – Sonden struktureller Veränderungen in Mineralen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
111 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Manfred Wildner ,
Jaromir Leichmann
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.30 Mineralogie
AC Nummer
AC12626001
Utheses ID
32660
Studienkennzahl
UA | 791 | 426 | |