Résumé
La microsonde Raman-Laser permet d'étudier l'effet Raman des minéraux “in situ” et ce grâce à ses deux caractéristiques principales.
-
la possibilité de produire un éclairement ponctuel, la surface d'impact du faisceau laser est de l'ordre du μm2;
-
un objectif à grande ouverture numérique qui collecte la lumiêre diffusée.
Les spectres obtenus à partir de spinelles de synthèse de la série Mg(Cr x Al2−x )O4 montrent un phénomène de variation de fréquence pour un certain nombre de bandes et plus particulièrement pour la bande de haute fréquence correspondant au mode A1g. En ce qui conceme cette dernière, la variation est comprise entre 685 cm−1 pour le terme purement chromifère et 770 cm−1 pour le terme purement alumineux. Un phénomène identique se produit dans les spectres obtenus à partir de chromites naturelles de formule générale (Mg, Fe2+) (Al, Cr, Fe3+)2O4. Ainsi la position de la bande de haute fréquence est corrélée avec le rapport Cr/Cr+Al de chaque terme appartenant soit à la série des spinelles de synthèse soit aux chromites naturelles.
En partant de l'hypothèse que les spinelles appartiennent au groupe spatialFd3m, la théorie des groupes prévoit cinq modes actifs en Raman, à savoir: A1g +E g +3T2g . C'est ce que nous constatons pour le spinelle alumineux naturel MgAl2O4, mais les membres de la série Mg(Cr x Al2−x )O4 aussi bien d'ailleurs que les chromites naturelles présentent un nombre de bandes supérieur à cinq. Deux hypothèses sont formulées pour expliquer l'existence de certaines de ces bandes supplémentaires.
Summary
A possibility of studying the Raman effect of minerals “in situ” is now offered by the Raman microprobe which presents the two following characteristics:
-
the ability to produce a point-size illurnination: the size of the laser beam impact may be as narrow as 1 μm2;
-
a wide aperture optics permitting to catch the diffuse light.
The spectra obtained from synthetic spinels belonging to the series Mg(Cr x Al2−x )O4 display noticeable shifts for some frequency bands and particularly a major shift of the high frequency band corresponding to the A1g mode. This displacement is included between 685 cm−1 for the Cr end-member and 770 cm−1 for the Al one. An identical phenomenon is shown by the spectra obtained from natural chromites of general formula (Mg,Fe2+)(Al, Cr, Fe3+)2O4. Thus one correlate the location of this high frequency band with the ratio Cr/Cr+Al of each member belonging to the synthetic spinels serie and each natural chromite sample.
On the ground of the hypothesis that spinels belong to theFd3m spatial group, the group theory expects five Raman active vibrational modes: A1g +E g +3T2g . These expectations in agreement with the experimentation on the natural MgAl2O4 spinel, but the spectra of synthetic spinels as well as those of natural chromites, show a number of bands greater than five. Two hypothesis are given to explain the existence of some of those supplementary bands.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Bibliographie
Beattie, I. R., Gilson, T. R., 1970: The single-crystal Raman spectra of nearly opaque materials. Iron (III) oxyde and chromium (III) oxyde. J. Chem. Soc.A, 980–986.
Bragg, W. H., 1915: The structure of the spinel group of crystals. Phil. Mag. and J. of Sci.30, 305–315.
Coutures, J. P., Berjoan, R., Benezech, G., Granier, B., Renard, R., Foex, M., 1978: Uitilisation des fours solaires de Laboratoire pour l'étude à haute température des propriétés physicochimiques des oxydes réfractaires. Rev. Int. Htes Temp. et Réfract.15, 103–114.
Dhamelincourt, P., 1979: Étude et réalisation d'une microsonde moléculaire à effet Raman. Quelques domaines d'application. Thèse Doc. Et. Univ. de Lille.
Fraas, L. M., Moore, J. E., Salzberg, J. B., 1973: Raman characterization studies of synthetic and natural MgAl2O4 crystals. Journal of Chemical Physics58, no 9, 3585–3592.
Grimes, N. W., 1972: “Off-centre” ions in compounds with spinel structure. Phil. Mag.26, 1217–1226.
Collett, A. J., 1971: Correlation of infrared spectra with structural distortions in the spinel series Mg(Cr x Al2−x )O4. Phys. Stat. Sol.43, 591–599.
Hilleard, R. J., 1970: X-ray diffraction studies of the spinel series Mg(Cr x Al2−x )O4. I: Lattice parameters and structure. J. of Physics6, 866–871.
Heuer, A. H., Mitchell, T. E., 1975: Further discussion on the space group of spinel. J. Phys. C: Solid State Phys.8, 541–543.
Huang, L., Heuer, A. H., Mitchell, T. E. 1973: On the space group of MgAl2O4 spinel. Phil. Mag.28, 241–243.
O'Horo, M. P., Frisillo, A. L., White, W. B., 1973: Lattice vibrations of MgAl2O4 spinel. J. Phys. Chem. Solids34, 23–28.
Preudhomme, J., 1970: Contribution à l'étude des spinelles oxygénés par spectrométrie infrarouge. Thèse de Doctorat. Université de Liège, Faculté des Sciences.
1974: Corrélations entre spectres infrarouge et cristallochimie des spinelles. Ann. Chim.9, 31–41.
Tarte, P., 1972: Infrared studies of spinels. IV. Normal spinels with a high-valency tetrahedra I cation. Spectrochimica Acta28A, 69–79.
Tarte, P., Preudhomme, J., 1973: Infrared studies of spinels. V. Lithium spinels of the type LiXY4O8. Spectrochimica Acta29A, 1301–1312.
Thompson, P., Grimes, N. W., 1977: Multiple diffraction in spinel and the space-group ambiguity. J. Appl. Cryst.10, 369–371.
White, W. B., De Angelis, B. A., 1967: Interpretation of the vibrational spectra of spinels. Spectrochimica Acta23A, 985–995.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Avec 8 figures
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Malézieux, J.M., Barbillat, J., Cervelle, B. et al. Étude de spinelles de synthèse de la série Mg(Cr x Al2−x )O4 et de chromites naturelles par microsonde Raman-Laser. TMPM Tschermaks Petr. Mitt. 32, 171–185 (1983). https://doi.org/10.1007/BF01081108
Received:
Accepted:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01081108