Doğal taşların ve sentetiklerinin karakteristik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of natural stones and their synthetic characteristics and optical properties
Yazar: YASEMİN TUNCER ARSLANLAR
Danışman: PROF. DR. NURDOĞAN CAN ; YRD. DOÇ. RANA KİBAR
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Türkiye'deki doğal kaynaklardan çıkarılan jadeit [NaAl(Si2O6)], ametist (SiO2) ve dumanlı kuvars (SiO2) minerallerinin optik ve yapısal özellikleri, lüminesans, Raman, ICP-AES (İndüklenmiş Eşleşmiş Plazma- atomik emisyon spektroskopisi), XRF (X-ışını Fluoresans Spektrumu) ve ESEM (Çevresel Taramalı Elektron Mikroskobu) teknikleri yardımıyla incelenmiştir. Seçilen mineraller silikat grubu mineraller olup aynı zamanda değerli süstaşı malzemelerindendir. Jadeit örneği için katodolüminesans (CL) tekniği kullanılarak yeşilden kırmızıya geniş bir lüminesans bandı gözlenmiştir. Aynı örnek üzerindeki farklı bölgeleri inceleyebilmek için CL ve Enerji Dağınım Spektroskopisi (EDS) verilerinden faydalanılmış ve sonuçlar aynı örnek üzerinde elde edilen yedi farklı morfolojiye göre değerlendirilmiştir.Na-jadeit ve K-jadeit'in 326 ve 565 nm deki spektral bandları için CL spektrumları karşılaştırılmış ve farklı jadeit içeriğine göre pik dalgaboylarındaki kaymalar ve farklı modülasyon frekansları için, CL bandlarındaki şiddet değişimleri incelenmiştir. Literatürdeki çalışmalardan jadeitin termal olarak analiz edildiği bilinmekle birlikte lüminesans özellikleriyle ilgili çalışmaya rastlanmamıştır. Bir ilk olmakla birlikte, şüphesiz bu çalışma jadeitin lüminesans özelliklerine de ışık tutacaktır.Ametist ve dumanlı kuvars örnekleri radyasyona (gama, beta ve nötron) maruz bırakılarak renk doygunlaştırma ve renk dönüştürmeye ilişkin çalışmalar yapılmıştır. Hem doğal hem de radyasyona ile oluşturulmuş renk merkezleri ve bunların oluşum mekanizmaları hakkında bilgi edinebilmek için radyolüminesans (RL) ve optik soğurma ölçümlerinden de yararlanılmıştır. Çalışmada kullanılan bu iki malzeme benzer renk mekanizmalarına sahip olduklarından, ölçümler aralarında karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Yine renk mekanizmalarını daha iyi anlayabilmek için benzer şekilde doğal ve sentetik renksiz kuvars örnekleri de kıyaslanmıştır.Böyle bir çalışma, seçilen minerallerin renk doygunluğu ve renk dönüşümlerinin sağlanması, doğal kaynaklarında terk edilmiş bu minerallerin değerlendirilmeleri ve ekonomiye kazandırılmaları açısından önemlidir.

Abstract:
In this study, the optical and structural properties of jadeite [NaAl(Si2O6) ], amethyst (SiO2), and smoky quartz (SiO2) minerals, which are mined from the natural resources of Turkey, have been investigated by the means of luminescence, Raman, ICP-AES (Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy), XRF (X-ray Fluorescence Spektrumu) ve ESEM (Environmental Scanning Electron Microscope). The selected minerals are all silicate group minerals as well as they are ornamental stones. For the jadeite example, a wide band of green to red is observed by using cathodoluminescence (CL) technique. CL and EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) data were used to examine different regions on the same sample and the results were evaluated according to seven different morphologies.CL spectrums of Na-jadeite and K-jadeite were compared for 326 nm and 565 nm spectral bands and shifts of peak wave lengths were investigated for different jadeite content. In addition, for different modulation frequencies, relative intensity change on the CL bands are intended to be examined. Although it is known that this sample was analyzed thermally in the literature, no studies about luminescence properties are found. Because of this reason, it is thought that this study is going to throw light upon luminescence properties of jadeite.Amethyst and smoky quartz samples were exposed to radiation and then studies about colour saturation and colour transformation are done. For these samples both natural and artificially and subsequently exposed to radiation, radioluminescence (RL) and optical absorption (OA) data were used in order to get information about colour centres and their formation mechanisms. Measurements are examined comparatively for both samples because of their similar colour mechanisms. In order to better understand the colour mechanisms of natural and synthetic colourless quartz samples, their data have been also used comparatively. Furthermore in order to understand colour mechanisms, natural and synthetic colourless quartz samples were compared each other.This kind of study is important for the use of minerals that are abandoned in their natural sources and to bring them in economy.