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DIAGNOSTICS OF PLASMA INDUCED IN Nd:YAG LASER WELDING OF ALUMINUM ALLOY

  • Kim, Jong-Do;Lee, Myeong-Hoon;Kim, Young-Sik;Seiji Katayama;Akira Matsunawa
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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    • pp.612-619
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    • 2002
  • The dynamic behavior of Al-Mg alloys plasma was very unstable and this instability was closely related to the unstable motion of keyhole during laser irradiation. The keyhole fluctuated both in size and shape and its fluctuation period was about 440 ${\mu}{\textrm}{m}$. This instability has been estimated to be caused by the evaporation phenomena of metals with different boiling point and latent heats of vaporization. Therefore, the authors have conducted the spectroscopic diagnostics of plasma induced in the pulsed YAG laser welding of Al-Mg alloys in air and argon atmospheres. In the air environment, the identified spectra were atomic lines of Al, Mg, Cr, Mn, Cu, Fe and Zn, and singly ionized Mg line, as well as strong molecular spectrum of AlO, MgO and AIH. It was confirmed that the resonant lines of Al and Mg were strongly self-absorbed, in particular in the vicinity of pool surface. The self-absorption of atomic Mg line was more eminent in alloys containing higher Mg. These facts showed that the laser-induced plasma was relatively a low temperature and high density metallic vapor. The intensities of molecular spectra of AlO and MgO were different each other depending on the power density of laser beam. Under the low power density irradiation condition, the MgO band spectra were predominant in intensity, while the AlO spectra became much stronger in higher power density. In argon atmosphere the band spectra of MgO and AlO completely vanished, but AlH molecular spectra was detected clearly. The hydrogen source was presumably the hydrogen solved in the base Metal, absorbed water on the surface oxide layer or H$_2$ and $H_2O$ in the shielding gas. The temporal change in spectral line intensities was quite similar to the fluctuation of keyhole. The time average plasma temperature at 1 mm high above the surface of A5083 alloy was determined by the Boltzmann plot method of atomic Cr lines of different excitation energy. The obtained electron temperature was 3, 280$\pm$150 K which was about 500 K higher than the boiling point of pure aluminum. The electron number density was determined by measuring the relative intensities of the spectra1lines of atomic and singly ionized Magnesium, and the obtained value was 1.85 x 1019 1/㎥.

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경북(慶北) 봉화군(奉化郡) 장군광산산(將軍鑛山産) 신종광물(新種鑛物) 장군석(將軍石)에 대(對)한 광물학적(鑛物學的) 연구(硏究) (Janggunite, a New Mineral from the Janggun Mine, Bonghwa, Korea)

  • 김수진
    • 자원환경지질
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    • 제8권3호
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    • pp.117-124
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    • 1975
  • 경북(慶北) 봉화군(奉化郡) 소재(所在) 장군광산(將軍鑛山)의 표성산화(表成酸化)망간광석중(鑛石中)에서 필자(筆者)에 의(依)하여 발견명명(發見命名)된 신종건물(新種鍵物) 장군석(將軍石)은 국제(國際) 광물학회내연합(鑛物學會內聯合)에 있는 "신종광물(新種鑛物) 및 광물명위원회(鑛物名委員會)"의 공인(公認)을 받았는바 이에 대(對)한 광물학적(鑛物學的)인 연구결과(硏究結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. (1) 장군석(將軍石)은 표성산화(表成酸化)망간 광석중(鑛石中) cementation zone에서 산출(産出)되며, 엔소타이트, 토도로카이트, 방해석(方解石)을 수반(隨伴)한다. 대체로 공동(空洞)에서 수기상(樹技狀) 또는 방사상(放射狀)을 이루는 엽편상(葉片狀) 세립집합체(細粒集合體)(입자(粒子)의 크기 <0.05mm)로 또는 교질상대(膠質狀帶)로 산출(産出)한다. (2) 색(色)은 흑색(黑色)이며 광택(光澤)은 무염(無艶), 조흔(條痕)은 흑갈(黑褐)~암갈(暗褐色)이다. 벽개(劈開)는 한방향(方向)으로 완전(完全)하다. 경도(硬度)(H)=2-3이며 역쇄성(易碎性)이다. 비중(比重)(G)=3.59(실측시(實測植)), 3.58이론치(理論値)이다. (5) 화학분석치(化學分析値)로부터 계산(計算)된 장군석(將軍石)의 화학식(化學式)은 $Mn^{4+}{_{4.85}}(Mn^{2+}{_{0.90}}Fe^{3+}{_{0.30}})_{1.20}O_{8.09}(OH)_{5.91}$이며, 이상식(理想式)은 $Mn^{4+}{_{5-x}}(Mn^{2+},\;Fe^{3+}){_{1+x}}O_8(OH)_6$ ($x{\approx}0.2$)이다. (6) 장군석(將軍石)은 사방정사 속(屬)하며 X선(線) 분말회절분석(粉末廻折分析) 결과(結果), 단위포(單位胞)의 크기는 $a=9.324{\AA}$, $b=14.05{\AA}$, $c=7.956{\AA}$이며, 단위포(單位胞)의 체적(體積)은 $1042.25{\times}10^{-24}cm$이다. 보솔(輔率) a : b : c=0.663 : 1 : 0.566. 단위포함유수(單位胞含有數) (Z)=4. (7) 시차열분석곡선(示差熱分析曲線)은 $250{\sim}370^{\circ}C$$955^{\circ}C$에서 흡열(吸熱)피크를 보여준다. 전자(前者)는 장군석(將軍石)이 탈수(脫水) 및 산화(酸化)를 받아 $(Mn,\;Fe)_2O_3$이 생성(生成)된데 기인(基因)하며 후자(後者)는 hausmannite 형(型)의 구조(構造)를 갖는 $(Mn,\;Fe)_3O_4$의 생성(生成)에 기인(基因)하는 것이다. $(Mn,\;Fe)_2O_3$는 등보정사이고 $a=9.417{\AA}$이었고 $(Mn,\;Fe)_3O_4$는 정방정사이고 $a=5.76{\AA}$, $c=9.51{\AA}$이었다. (6) 장군석(將軍石)의 적외선흡수분광(赤外線吸收分光)스펙트럼은 $515cm^{-1}$$545cm^{-1}$에서 Mn-O stretching 진동(振動)을, $1025cm^{-1}$에서 O-H bending 진동(振動)을 그리고 $3225cm^{-1}$에서 O-H stretching 진동(振動)을 보여준다. (3) 장군석(將軍石)은 불투명광물(不透明鑛物)이며 현미경하(顯微鏡下)에서 반사도(反射度)는 13~15%이고 복반사율(複反射率)은 공기중(空氣中)에서 현저(顯著)하며 침액중(浸液中)에서 강(强)하다. 반사다색성(反射多色性)은 백색(白色)~담회색(淡灰色)이다. 십자(十字)니콜하(下)에서의 편광색(偏光色)은 공기중(空氣中)에서 청색(靑色)을 띈 황갈(黃褐)~회색(灰色)이고 침액중(浸液中)에서는 黃褐(황갈)~청갈(靑褐)~회색(灰色)이다. 내부반사(內部反射)는 없다. (4) 연마면(硏磨面)에 대(對)한 에칭반응(反應)은 HCl(conc.)와 $H_2SO_4+H_2O_2$ 회색(灰色), 퇴색(褪色), SnCl(sat.): 암색(暗色), $HNO_3$ (conc.) : 회색(灰色), $H_2O_2$ : 거품을 내며 퇴색(褪色). (9) 신종광물(新種鑛物) 장군석(將軍石)은 독특(獨特)한 화학조성(化學組成)과 단위포(單位胞)를 가지고 있어서 이의 발견(發見)은 산화(酸化)망간광물(鑛物)의 분류(分類)와 연구(硏究)에 새로운 방향(方向)과 지침(指針)이 되었다.

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Ca과 Y 복합 첨가가 AZ91 마그네슘 압출재의 시효 거동에 미치는 영향 (Effect of Combined Addition of Ca and Y on Aging Behavior of Extruded AZ91 Magnesium Alloy)

  • 김현지;김영민;배준호;박성혁
    • 소성∙가공
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    • 제31권3호
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    • pp.160-166
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    • 2022
  • The purpose of this study is to investigate the effects of combined addition of Ca and Y on the precipitation and age-hardening behavior of an extruded AZ91 alloy by conducting the aging treatment at 200 ℃ for hot-extruded AZ91 and AZ91-0.3Ca-0.2Y alloys. In the AZ91 alloy, many Mg17Al12 discontinuous precipitate (DP) bands formed during air cooling immediately after extrusion are present, whereas in the AZ91-0.3Ca-0.2Y alloy, a few DP bands and numerous Al2Y, Al8Mn4Y, and Al2Ca phase particles are distributed along the extrusion direction. The peak-aging time of the AZ91-0.3Ca-0.2Y alloy is 16 hours, twice that of the AZ91 alloy. Although both alloys have similar hardness before aging treatment, the hardness after peak-aging treatment (i.e., peak hardness) of the AZ91-0.3Ca-0.2Y alloy is higher than that of the AZ91 alloy, as 93.1 and 88.7 Hv, respectively. The microstructures of both peak-aged alloys comprise DPs and continuous precipitates (CPs). However, the peak-aged AZ91-0.3Ca-0.2Y alloy has a smaller amount of DPs and a larger amount of CPs than the peak-aged AZ91 alloy. Additionally, the inter-particle spacings of DPs and CPs in the former are significantly narrower than those in the latter. These results demonstrate that the addition of small amounts of Ca and Y to a commercial AZ91 alloy considerably affects the formation rate, size, and amount of CPs and DPs during aging and resultant age-hardening behavior.

샌드블라스팅과 프라이머가 지르코니아와 레진시멘트의 전단결합강도에 미치는 영향 (Influence of sandblasting and primer on shear bond strength of resin cement to zirconia)

  • 이정행;김형섭;배아란;우이형
    • 대한치과보철학회지
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    • 제49권1호
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    • pp.49-56
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    • 2011
  • 연구 목적: 최근 지르코니아가 전부도재관의 코어로 많이 사용되고 있다. 지르코니아와 레진 시멘트의 결합 강도를 높이기 위한 기계적, 화학적인 표면 처리 방법들이 연구되고 있다. 이 연구에서 여러 표면 처리 방법에 따른 지르코니아와 레진 시멘트의 전단결합강도를 알아보고자 한다. 연구 재료 및 방법: 80개의 지르코니아 (Lava, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 시편과 80개의 지르코니아/알루미나 복합체 (Zirace, Acucera Co Inc, Korea) 시편을 디스크형태로 제작하여 에폭시레진에 매립하였다. 이들을 각각 4개의 군으로 나누어 $50\;{\mu}m$ $Al_2O_3$ sandblasting, $110\;{\mu}m$ $Al_2O_3$ sandblasting, $50\;{\mu}m$ $Al_2O_3$ sandblasting과 프라이머 (Z-PRIME Plus, Bisco Inc, Schaumburg, IL, USA) 사용, $110\;{\mu}m$ $Al_2O_3$ sandblasting과 프라이머 (Z-PRIME Plus) 사용 군으로 나누었다. 표면 처리한 지르코니아 표면에 2가지 레진 시멘 (Calibra, Panavia F)으로 접착하였다. 그 후 증류수 ($37^{\circ}C$)에 24시간 보관 후 전단 결합 강도 실험을 시행하였고, SEM을 사용하여 표면 처리한 표면과 전단강도 실험 후 파절양상을 관찰하였다. 결과: ANOVA분석에 따르면, 두 가지 종류의 시편 모두에서, 프라이머 (Z-PRIME Plus)를 사용하여 표면 처리한 군들이 전단 결합 강도가 높았다 (P < .05). 결론: 기계적 결합 강도와 함께 새로운 프라이머를 사용하는 것이 지르코니아와 레진 시멘트의 접착 강도를 증가시킨다.

SEM-EDX 분석법에 의한 부산 S공업단지의 PM10과 PM2.5의 화학적 조성 및 발생원 추정 (Source Apportionment Study and Chemical Composition of PM10 and PM2.5 in the Industrial Complex of Busan City, Korea)

  • 김용석;최금찬;서정민
    • 한국환경과학회지
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    • 제26권11호
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    • pp.1297-1306
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    • 2017
  • This study identified physical characteristics and aerosol particle sources of $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$ in the industrial complex of Busan Metropolitan City, Korea. Samples of $PM_{10}$, $PM_{2.5}$ and also soil, were collected in several areas during the year of 2012 to investigate elemental composition. A URG cyclone sampler was used for collection. The samples were collected according to each experimental condition, and the analysis method of SEM-EDX was used to determine the concentration of each metallic element. The comparative analysis indicated that their mass concentration ranged from 1% to 3%. The elements in the industrial region that were above 10% were Si, Al, Fe, and Ca. Those below 5% were Na, Mg, and S. The remaining elements (1% of total mass) consisted of elements such as Ni, Co, Br and Pb. Finally, a statistical tool was applied to the elemental results to identify each source for the industrial region. From a principal components analysis (SPSS, Ver 20.0) performed to analyze the possible sources of $PM_{10}$ in the industrial region, five main factors were determined. Factor 1 (Si, Al), which accounted for 15.8% of the total variance, was mostly affected by soil and dust from manufacturing facilities nearby, Factors 2 (Cu, Ni), 3 (Zn, Pb), and 4 (Mn, Fe), which also accounted for some of variance, were mainly related to iron, non-ferrous metals, and other industrial manufacturing sources. Also, five factors determined to access possible sources of $PM_{2.5}$, Factor 1 (Na, S), accounted for 13.5% of the total variance and was affected by sea-salt particles and fuel incineration sources, and Factors 2 (Ti, Mn), 3 (Pb, Cl), 4 (K, Al) also explained significant proportions of the variance. Theses factors mean that the $PM_{2.5}$ emission sources may be considered as sources of incineration, and metals, and non-ferrous manufacturing industries.

DRUM impactor를 이용한 대기 입자상 물질 중 원소성분의 입경분포 특성 : 제주도 고산지역의 2002년 봄철 (3.29-5.30) 측정 연구 (Size Distributions of Trace Elements in Airborn Particulates Collected using Drum impactor at Gosan, Jeju Island : Measurements in Springtime 2002)

  • 한진석;문광주;류성윤;안준영;공부주;홍유덕;김영준
    • 한국대기환경학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.555-569
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    • 2004
  • Size -segregated measurements of aerosol composition using 8-stage DRUM impactor are used to determine the transport of natural and anthropogenic aerosols at Gosan site from 29 March to 30 May in 2002. Separation of ambient aerosols by DRUM impactor offers many Advantages over other standard filtration techniques. Some of the most important advantages are the ability to segregate into details by particle tire, to better preserve chemical integrity since the air stream doesn't pars through the deposit, to collect samples as a function of time, and to have a wide variety of impaction surfaces available to match analytical needs. Although the transport of Yellow sand is a well-known phenomenon in springtime, the result of measurement shows that not only soil dust but also anthropogenic aerosols, including sulfur, enriched trace metals such as Pb, Ni, Zn. Cu, Cr, As, Se, Br, are transported to Gosan in springtime. This study combines the size- and time-resolved aerosol composition measurements with isentropic, backward air-mass trajectories in order to identify some potential source regions of anthropogenic aerosols. As a result, during the NYS period, the average concentration of PM$_{10}$ was 46$\mu\textrm{g}$/㎥, Si, Al. S, Fe, Cl, K, Ca were higher than 1,000 ng/㎥ and Ti was about 100 ng/㎥. The concentrations of Zn, Mn, Cu. Pb, Br, Rb, V, Cr, Ni. At, Se ranged between 1 and 70 ng/㎥. More than 50% typical soil elements, tuck as Al, Si, Fe, Cd. Ti, Cr, Cu, Br. were distributed in a coarse particle range(5.0-12${\mu}{\textrm}{m}$). In other hand, anthropogenic pollutants, luck as S, N, Vi, were mainly distributed in a fine particle range (0.09-0.56${\mu}{\textrm}{m}$). During the YS period, PM$_{10}$ increased about 8 times than NYS period, and main soil elements, such as Al, Si, S, K, V, Mn, Fe also doubled in coarse particle range (1.15-12${\mu}{\textrm}{m}$). But Zn, As, Pb, Cu and Se, which distributed in the time aerosols (0.09-0.56${\mu}{\textrm}{m}$), were on the same level with or decreased than NYS period. Finally. except the YS Period, coarse particles (2.5-12${\mu}{\textrm}{m}$) are inferred to be influenced by soil, coal combustion, waste incineration, ferrous and nonferrous sources through similar pathways with Yellow Sand. But fine particles have different sources, such as coal combustion, gasoline vehicle, biomass burning, oil or coal combustion, nonferrous and ferrous metal sources, which are transported from China, Korea peninsula and local sources.ces.

적색 색소자원으로서의 버찌(Prunus serrulata L. var. spontanea Max. Wils.) anthocyanin 색소의 특성 (The Characterization of Anthocyanin Pigments Prepared from Cherry (Prunus serrulata L. var. spontanea Max. Wils.) for the Potential Sources of Red Colorant)

  • 김용환
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제42권2호
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    • pp.134-139
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    • 1999
  • 새로운 식용 적색색소자원을 개발하기 위하여 버찌의 anthocyanin색소를 ethanol 추출하여 광선, 온도, 유기산, 금속이온 및 pH에 의한 영향을 검토하였다. 본 색소는 광선에 안정하여 20일 까지도 69%의 색소잔존율을 나타내었고 광선 차단용 포장재를 사용 시 상당한 색소잔존효과를 나타내었다. 본 색소는 열에 대단히 안정하여 $115^{\circ}C$에서 30분까지 64%의 색소잔존율을 나타내었다. $25^{\circ}C$의 암소조건에서 첨가된 유기산에 의해서는 색소의 농색화효과가 높게 나타났으며, $25^{\circ}C$의 암소조건에서 첨가된 금속이온에 의해서는 $Na^+,\;K^+,\;Mg^{2+},\;Ca^{2+}$$Mn^{2+}$에 의해서는 20일까지 안정하였고, $Cu^{2+}$$Fe^{3+}$에 의해서는 심각한 안정성 저해를 나타냈으며, $Al^{3+}$에 의해서는 자색으로 전환되었다. pH가 낮을수록 색소의 농색화효과가 높았다. 이로 미루어 본 색소는 대단히 우수한 식용 적색색소자원임을 알 수 있었다.

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경남 밀양지역 납석광상과 안산암질 모암의 지구화학적 연구 (A Geochemical Study on Pyrophyllite Deposits and Andesitic Wall-Rocks in the Milyang Area, Kyeongnam Province)

  • 오대균;전효택;민경원
    • 자원환경지질
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    • 제25권1호
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    • pp.27-39
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    • 1992
  • Several pyrophyllite deposits occur around the Milyang area where Cretaceous andesitic rocks and spatially related granitic rocks are widely distributed. Pyrophyllite ores consist mainly of pyrophyllite, and quartz with small amount of sericite, pyrite, dumortierite, and diaspore. The andesitic rocks and spatially related granitic rocks in this area suggest that they could be formed from the same series of a calc-alkaline magma series. The contents of $SiO_2$, $Al_2O_3$, LOI(loss on ignition) are enriched, and $K_2O$, $Na_2O$, CaO, MgO, $Fe_2O_3$ are depleted in altered andesitic rocks and ores. Enrichment of As, Cr, Sr, V, Sb and depletion of Ba, Cs, Ni, Rb, U, Y, Co, Sc, Zn are characteristic during mineralization. The pyrophyllite ores can be discriminated from the altered-and unaltered wall-rocks by an increasing of $(La/Lu)_{cn}$ from 4.18~22.13 to 8.98~55.05. In R-mode cluster analysis, Yb-Lu-Y, La-Ce-Hf-Th-U-Zr, $TiO_2-V-Al_2O_3$, Sm-Eu, $CaO-Na_2O-MnO$, Cu-Zn-Ag, $K_2O-Rb$ are closely correlated. In the discriminant analysis of multi-element data, $P_2O_5$, As, Cr and $Fe_2O_3$, Sr are helpful to identify the ores from the unaltered-and altered wall-rocks. In the factor analysis, the factors of alteration of andesitic rocks and ore mineralization were extracted. In the change of ions per unit volume, $SiO_2$, $Al^{3+}$ and LOI are enriched and $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$ and $Fe^{3+}$ are depleted during the alteration processes. The Milyang and the Sungjin pyrophyllite deposits could be mineralized by hydrothermal alteration in a geochemical condition of low activity ratio of alkaline ions to hydrogen ion with reference to spatially related granitic rocks.

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몽골산 크롬철광 중의 금속성분 분석 (Determination of Metal Elements in Mongolian Chromite)

  • 최광순;이창헌;표형렬;박순달;조기수
    • 분석과학
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    • 제13권6호
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    • pp.766-774
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    • 2000
  • 유도결합 플라스마 원자방출분광법(ICP-AES)을 이용하여 몽골산 크롬철광의 성분을 분석하였다. 크롬철광을 용해시키기 위하여 과염소산-인산의 흔합산과 융제로서 $Na_2O_2$의 적용성을 검토한 결과 최적의 용해방법은 용융법이었다. 크롬광의 주성분과 미량성분을 ICP-AES로 정량할 때 과량의 Na가 측정파장에 미치는 영향을 조사하였다. Al, Cr, Fe 및 Mg과 같은 주성분원소의 경우 Na가 250 mg/L까지 영향을 받지 않았으나, Co, Ni, Ti, V 및 Zn과 같은 미량성분들은 Na가 1,250 mg/L인 경우 측정원소와 파장에 따라 방출선의 세기는 1-5% 정도 감소하였다. 본 방법의 정확도를 확인하기 위하여 중성자방사화분석으로 얻은 결과와 상대편차를 비교하였다. $Al_2O_3$, $Cr_2O_3$, FeO 및 MgO의 경우에는 FeO를 제외하고 상대편차가 5% 이내이며, Co, Mn, V 및 Zn의 경우에는 ~20-8% 범위였다.

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하와이 킬라우에아 화산 현무암에 대한 암석학적 연구 (Petrology of the Basalt of Kilauea Volcano, Hawaii)

  • 박병준;장윤득
    • 암석학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.59-72
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    • 2007
  • 하와이 제도 남단에 위치한 하와이섬의 킬라우에아 화산은 16세기 이래로 1982년 9월까지 계속적이고 간헐적인 분출로 형성된 화산체이다. 킬라우에아 화산 정상부 분화구 지역을 중심으로 야외지질조사, 체계적인 시료채취, 암석기재학 및 지구화학적인 특성분석을 수행하였다. 구성광물로는 주요 반정광물인 감람석을 비롯하여, 단사휘석, 사장석, 불투명광물등의 반정광물과 유리질 기질로 구성된다. 단사휘석과 사장석에서는 취반상조직, 사장석 반정에는 누대구조가 간간히 관찰되었다. 주원소 함량에서 $K_2O$, $P_2O_5$, $TiO_2$는 MgO 함량이 감소할 때 증가하는 경향을 보이고 $Al_2O_3$와 CaO는 변곡점을 보이는데 Al은 사장석, Ca는 사장석과 단사휘석의 결정화와 각각 밀접한 관련이 있는 것으로 해석된다. 감람석의 Fo%값은 60에서 90까지 넓은 변화폭을 가지고 Fo%에 대한 감람석 주원소 값에서 MnO와 FeO는 감소하며 반대로 $SiO_2$, MgO와 NiO는 증가한다. 킬라우에아 화산 현무암의 Ni함량의 변화는 감람석의 모드 함량과 감람석 결정 내의 Ni함량의 변화에 의하여 규제되는 것으로 생각된다.