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Autor Thema: Fluoreszierender Uranophan???  (Gelesen 37083 mal)

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Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #15 am: 09 Jun 17, 23:05 »
Hallo Markus,

Wang et al zeigen in Fig. 3 auch ein Spektrum zu Sklodowskit, was nahezu flach ist (d.h. bei Raumtemperatur und 415 nm Anregung nahezu keine Lumineszenz). Bei 6K ist eine Emission sichtbar.

In der Lumineszenz-Datenbank des australischen CISRO (http://www.csiro.au/luminescence/) findet sich ein Eintrag zu Sklodowskit, wobei eine Lumineszenz bei 77 K gemessen wurde (aus    Gorobets B.S., Rogojine A.A. (2002). Luminescent Spectra of Minerals: Reference Book. All-Russia Institute of Mineral Resources. Moscow. - P. 248. - Fig. 20.10.).

Im übrigen gibt es in der CISRO-Datenbakn auch einen Eintrag zu Uranophan. (aus Gorobets B.S., Rogojine A.A. (2002). Luminescent Spectra of Minerals: Reference Book. All-Russia Institute of Mineral Resources. Moscow. - P. 248. - Fig. 20.9.)

Vermutlich zeigt Sklodowskit also keine mit dem Auge und einer einfachen Handlampe wahrnehmbare Lumineszenz....

Grüße, Martin

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #16 am: 10 Jun 17, 18:08 »
Hallo Martin,

danke für die Info. Sag mal, gibt es einen Grund, warum die immer mit 415nm anregen? Das ist ja genaugenommen noch kein UV...

Zu kürzeren Anregungswellenlängen sollte eigentlich die Lumineszenzwahrscheinlichkeit steigen. Im Falle von Uranophan/Sklodowskit handelt es sich ja um fast identische Strukturen. Warum fluoresziert dann der eine, und der andere nicht? Es ist ja kein Cu o. Ä. enthalten...

Ich habe hier zwei analysierte Sklodowskitstufen (aus Shinkolobwe und Grube Clara), und beide fluoreszieren bei 365nm Anregung @295K, werde aber versuchen, das noch an weiteren Sklodowskitstufen zu verifizieren...

Grüße Markus

Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #17 am: 13 Jun 17, 00:31 »
Hallo Markus

Sag mal, gibt es einen Grund, warum die immer mit 415nm anregen?

Zum einen würde ich praktische Gründe vermuten - so ein violetter Laser (405/415 nm) ist typischerweise ein einfacher Diodenlaser, während UV- Systeme eher aufwändiger (und teurer) sind.
Zum zweiten dürfte das Anregungsspektrum von Uranophan (wie auch Autunit und andere Uran-Mineralien) neben dem breiten Maxiumum im UV auch noch eine (strukturierte) Anregungsbande um 420 nm haben - die erwischt Du mit dem 415nm Laser (und wohl auch mit einer 405 nm Taschenlampe, die haben oft noch deutliche Ausläufer Richtung 450nm).

Gefunden habe ich das Anregungspektrum von Uranophan leider nicht, aber das Absorptionsspektrum zeigt genau diese Struktur und sollte weitgehend dem Anregungsspektrum ähneln.

J. P. deNeufville et al, "Selective detection of uranium by laser-induced fluorescence: a potential remote-sensing technique. 1: Optical characteristics of uranyl geologic targets" Applied Optics Vol. 20, Issue 8, pp. 1279-1296 (1981)
https://doi.org/10.1364/AO.20.001279 (Dazu das Patent US4236071A)

Und was Sklodowskit angeht, kann ich wenig sagen. Ich würde vermuten, dass bereits bei tieferen Temperaturen als Raumtemperatur thermisches quenching einsetzt. Wenn der analysierte Sklodowskit leuchtet - wie rein war der? Mit Ca- Beimengung?
Andererseits habe ich durchaus Beschreibungen gefunden, nach denen auch Sklodowskit  leuchtet ("extremely weak",) z.B.
http://www.fluomin.org/uk/fiche.php?id=659&name=SKLODOWSKITE

Viele Grüße,
Martin

P.S. Unter was für einer Lampe schaust Du Dir die Lumineszenz an?

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #18 am: 13 Jun 17, 10:25 »
Hallo Martin,

danke für die Erklärung, klasse! Leider habe ich auf das Paper keinen Zugriff. Hast Du das als PDF?
Das mit den Diodenlasern klingt einleuchtend. Wie rein die Sklodowskite sind, kann ich Dir nicht sagen. Aber ich denke, dass es in der Natur nicht unter Laborbedingungen zugeht, und somit immer Fremdbeimengungen dabei sind. Ich habe nur von dem Sklodowskit aus der Grube Clara eine Auswertung. Dort sind neben dem obligatorischen Mg, Si und U auch noch Spuren von Na, Al, und P zu finden. Allerdings würde ich die quantitativen Angaben eher mit Vorsicht genießen. Ca ist indes keines dabei.

Ich verwende zur Fluoreszenzanregung eine Taschenlampe mit einer Nichia UV LED NCSU276A 365nm zusammen mit einem vorgeschalteten 365nm Bandpassfilter. Hier findest Du auf Seite 10 das Emissionsspektrum der LED: https://www.nichia.co.jp/specification/products/led/NCSU276A-E.pdf

Ich habe auch eine UV-Lampe LW/KW mit normalen Röhren, so dass eine entsprechende Anregung über die bekannten Quecksilberlinien geht, allerdings ist die Beleuchtungsstärke und damit auch die Fluoreszenz um Welten geringer. Das könnte auch ein Grund sein, warum das bisher eher nicht beobachtet wurde... Ich werde bei Gelegenheit mal versuchen, ein Bild unter UV zu machen.

Grüße Markus

Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #19 am: 13 Jun 17, 22:28 »
Hallo Markus

wegen des Artikels muss ich mal schauen (ansonsten: via subito)...
Die Niachia UV-LEDs kenne ich. Ja, das kann sehr gut einen Unterschied ausmachen, die Anregung ist dann im Gegensatz zu den Hg- Linien sauber (gerade wenn Du noch filterst) und einiges intensiver.
Vielleicht könnte (wenn denn meine Schätzung für das Anregungspektrum stimmt) eine 405 nm Lampe mit passendem Filter (cut-off bei 430 nm und evtl ein passendes Filter Lp450 oder LP500 oder so vor der Kamera) noch besser gehen, grad fürs Foto.

Grüße, Martin

P.S. (nur falls Du es nich eh schon kennst) schau mal hier für Lichtquellen: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=2692
P.P.S für Mitleser: fokussierbare  45 mW optische Leistung bei 285 nm  oder 1.1 W bei 365 nm /405 nm heißt unbedingt guten Augenschutz! Das ist kein Spielzeug! Und das gilt auch für ähnliche Taschenlampen, die man evtl bei Amazon oder sonstwo billig bekommt!

Offline Emil Box

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #20 am: 13 Jun 17, 23:57 »
Bei längerem betrachten mit den Händen unter UV haben die einen eigenartigen Brandgeruch.
Daher benutze ich (gelegentlich) Latex-Einweghandschuhe oder Sonnencreme.
Gruß.
Milo

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #21 am: 14 Jun 17, 10:44 »
Hallo Martin,

ja, die Lichtquellen kenne ich. Ich habe auch schon bei anderen Herstellern nach LEDs im Bereich von 260nm angefragt, aber bisher war da noch nichts lieferbar, bzw. viel zu teuer. Die Ausgangsleistungen beliefen sich in diesem Spektralbereich zwischen 10mW und 20mW, was natürlich für eine flächige Anregung recht wenig ist aber im Bereich von kleinen Hg-Niederdrucklampen liegt. Der Reiz läge allerdings in der tatsächlich diskreten Anregung gegenüber Hg-Lampen. Was viele ja nicht wissen ist, dass man mit den Hg-Lampen grundsätzlich immer über das gesamte Transmissionsspektrum des vorgeschalteten Filters anregt. Das heißt, dass auch die sog. KW-UV-Lampen nicht nur bei 254nm sondern auch bei 365nm und 405/408nm sowie allen anderen Hg-UV-Linien (und das sind noch ein paar) anregen, wobei die drei erstgenannten die dominierenden sind. Die Durchlässe der verwendeten Filtergläser, egal ob Schott UG5 oder Hoya U325C (wobei das Hoya das etwas bessere ist), transmittieren von ca. 230nm bis 420nm, was bedeutet, dass eine reine Anregung bei 254nm nicht möglich ist (entsprechend schmalbandige Bandpassfilter zur Linienisolation in diesem Spektralbereich gibt es meines Wissens nach nicht). Das wäre aber bei den entsprechenden LEDs gegeben, allerdings sind die abrufbaren Leistungen und der dafür zu entrichtende Preis noch in keinem Verhältnis. Aber das wird die Zeit mit fortschreitender Technik sicher noch regeln...

Eine 405nm LED/Laser besitze ich leider nicht. Mal sehen, vielleicht schaffe ich mir mal noch eine an...

Deine Warnung bezüglich Augen- und Hautschutz kann ich nur unterstreichen. Das ist kein Spielzeug, auch wenn es oft als solches verkauft wird (genauso wie Laserpointer  ;)).

Grüße Markus


Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #22 am: 18 Jun 17, 22:25 »
Hallo Markus,

da hast Du völlig Recht, die Hg-Lampen sind immer ein rechter Linienwald - da ist eine LED mit 285nm und Kollimationsoptik (aus Quarzglas) um Längen sauberer  (und fokussiert auf 3mm Durchmesser auch deutlich heller) als eine Hg- Lampe. Für die Fluoreszenz-Mikroskopie super geeignet - jedenfalls war das für meine Arbeit bisher die beste Lösung...
Wegen Filterm: 257/12 BrightLine HC von Semrock oder ähnliche von Chroma können da schon was bieten...

Liebe Grüße,
Martin
« Letzte Änderung: 20 Jun 17, 21:59 von Lynx »

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #23 am: 19 Jun 17, 08:06 »
Hallo Martin,

für die Fluoreszenzmikroskopie hast Du völlig recht, aber für eine flächige Anregung in der Mineralogie ist das einfach zu wenig.

Das mit den Filtern ist interessant. Sind das Interferenzfilter? Allerdings wird das für die Mineralogie auch nichts, da die Filter herstellungsbedingt nur in kleinen Durchmessern vorliegen und (wie ich glaube) eher dazu gedacht sind, um bei den in der Fluoreszenzmikroskopie gebräuchlichen Kurzbogen-Hg-Lampen das durch Druckverbreiterung eher kontinuierliche Spektrum wieder in einigermaßen diskrete Anregungslinien zu verwandeln. Bei den in der Mineralogie gebräuchlichen Niederdruck-Hg-Lampen hat man schöne diskrete Linien, allerdings leider notwendiger weise große Flächen (und damit große benötigte Filter) für eine einiger maßen brauchbare Beleuchtungsstärke... Ich sehe da für eine wirklich diskrete Anregung keine Alternative zu den LEDs, allerdings muss sich das Preis/Leistungsverhältnis noch deutlich wenden, um es außerhalb der Fluoreszenzmikroskopie interessant zu machen.

Grüße Markus

Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #24 am: 20 Jun 17, 22:32 »
Hallo Markus,

ok - für eine Flächenbeleuchtung sind die Filter nix.  Du musst wohl doch noch ein bisschen auf eine billigere LED-Lösung warten. Da wird sich bestimmt in den nächsten Jahren einiges tun. In den letzten 7 Jahren haben die erreichbaren optischen Ausgangsleistungen der "Deep-UV" LEDs deutlich zugenommen (von rund 0.8mW auf 45 mW für einen Einzelchip) und die Preise pro mW sind deutlich (rund Faktor 10) gefallen.  Treiber für die 280nm-LEDs ist die Wasseraufbereitung bzw. allgemein Desinfektion mit Licht.

Aber zurück zu dem Ausgangspunkt Deines threads. Ich denke, mit Angabe der Literatur sollten wir im Atlas die Mineralbeschreibungen anpassen. Mein Vorschlag:


Uranophan :"Lumineszenz bei Anregung im (insbesondere kurzwelligen) UV und im violetten Spektralbereich mit jeweils grüner Emission bekannt"
Lit:
J. P. deNeufville et al, "Selective detection of uranium by laser-induced fluorescence: a potential remote-sensing technique. 1: Optical characteristics of uranyl geologic targets" Applied Optics Vol. 20, Issue 8, pp. 1279-1296 (1981)

Wang, Z. et al, "Fluorescence spectroscopy of U(VI)-silicates and U(VI)-contaminated Hanford sediment", Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 69, No. 6, pp. 1391–1403, 2005  (doi:10.1016/j.gca.2004.08.028)

Lehmann, S. et al "Syntheses and spectroscopic characterization of uranium(VI) silicate minerals",Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 275, No.3 (2008) 633–642 (doi: 10.1007/s10967-007-7060-z)

G. Henkel (1989): The Henkel Glossary of Fluorescent Minerals. J. of the Fluorescent Mineral Society, Special issue, Vol. 15, Fluorescent Mineral Society, Sepulveda, California, 91 pp.


vorsichtiger für

Sklodowskit: "Gelegentlich Lumineszenz bei Anregung  im (insbesondere kurzwelligen) UV und im violetten Spektralbereich mit jeweils grüner Emission erwähnt".
Lit:
Gorobets B.S., Rogojine A.A. (2002). Luminescent Spectra of Minerals: Reference Book. All-Russia Institute of Mineral Resources. Moscow. - P. 248. - Fig. 20.10 (via Lumineszenzdatenbank CSIRO: http://www.csiro.au/luminescence/)


Gibt es dazu Widerspruch? Vielleicht tut es auch weniger Literatur. Wenn keine Einwände kommen, würde ich (oder wer auch immer möchte) das demnächst in der Beschreibung ändern.

Grüße, Martin

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #25 am: 21 Jun 17, 08:19 »
Hallo Martin,

ja, wird wohl noch ein bisschen dauern...  :P

Ich würde mich sehr freuen, wenn Du das ändern könntest. Allerdings habe ich die Fluoreszenz explizit im Kurzwelligen nicht getestet. Es ist zwar anzunehmen, dass selbige im kurzwelligen UV auftritt, aber empirische Daten dazu fehlen (mir). Daher würde ich den Textteil "insbesondere kurzwelligen" gegen "bei 365nm Anregung" tauschen. Die Emission würde ich eher als grün-gelb bezeichnen.

Sonst meine volle Zustimmung!  ;D

Grüße Markus

Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #26 am: 02 Jul 17, 23:39 »
Hallo zusammen,
hallo Markus,

gerade habe ich die Einträge bezüglich der Lumineszenz von Uranophan und Sklodowskit ergänzt und entsprechende Literatur eingefügt. Ich hoffe, das passt so.
Wie wäre zusätzlich eine Verlinkung auf diese Diskussion im Forum als Zusatzinformtion möglich?

Grüße, Martin

Offline etalon

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #27 am: 03 Jul 17, 08:05 »
Hallo Martin,

danke für Deine Mühe!

Wenn ich noch eine kleine Änderung anbringen darf: Beim Sklodowskit sollte man "erwähnt" durch "beobachtet" ersetzen (wie beim Uranophan).

Eine Verlinkung auf diesen Thread bei den Referenzen halte auch ich für sinnvoll.

Grüße Markus

Offline Ulrich

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #28 am: 03 Jul 17, 17:24 »
Hallo,
auf der Seite http://www.fluomin.org/uk/fiche.php?id=216 wird behauptet das Uranophan immer grün fluoresziert. Dort sind weitere Verweise.
Gruß Ulrich

Offline Lynx

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Re: Fluoreszierender Uranophan???
« Antwort #29 am: 03 Jul 17, 22:25 »
Hallo zusammen.

Danke Ulrich für Deine Ergänzung.

Hier nocheimal im Detail (nach der zuvor genannten Literatur):

Uranophan: Lumineszenz-Aktivator ist zunächst das Uranyl-Ion UO22+ [edit: jetzt korrekt 2+ und nicht mehr dicke-Finger-3+]. Dessen Lumineszenz lässt sich im Bereich 200 nm bis ca 360 nm und im Bereich von ca 380 bis ca 450 nm (aus dem Absorptionsspektrum und im Vergleich zu Meta-Autunit abgeschätzt) anregen, wobei im Gegensatz zu Meta-Autunit die Anregungsbanden kaum strukturiert sind. Die Emission weist eine Bandenstruktur auf (siehe z.B. Fig 3 in Wang et al. 2005), wobei die Banden deutlich überlappen bzw. ineinander übergehen. Sie liegen im Bereich 500-570 nm (die Hauptpeaks etwa 511 nm, 532 nm und 552 nm). Dieser Bereich umfasst den blaugrünen über grünen bis knapp gelben Spektralbereich. Je nachdem, wie die relativen Intensität der Banden tasächlich liegen, erscheint die Emission  grün bis gelbgrün.
Die Intensität scheint im Vergleich zu anderen Uranmineralien schwach zu sein. Entsprechend berschreiben diverse Autoren (z.B. deNeufville) die Emission von Uranophan als "weak/none" mit "Color: yellow-green".
Gegebenenfalls mag die Lumineszenz auch noch aufgrund weiterer Aktivatoren oder Defektzentren zusätzliche Banden aufweisen bzw. durch Substitutionen verschoben/in den relativen Intensitäten verändert sein (was die abweichenden Spektren z.B. auf der fluomin-Website erklären könnte). Um konform mit der Literatur zu bleiben, habe ich die Bezeichnung "grün bis gelbgrün" als Emissionsfarbe angegeben. Obwohl ich unglücklich damit bin und lieber ein Spektrum beigesteuert hätte...

Sklodowskit: Die Literatur ist da ziemlich einheitlich und attestiert Sklodowskit bei Raumtemperatur kaum bis keine Lumineszenz.  Bei Tieftemperaturmessungen ist auch von Sklodowskit ein Emissionsspektrum ähnlich dem von Uranophan nachweisbar. Andererseits hat Markus  Bildmaterial, das Lumineszenz von Sklodowskit bei Raumtemperatur nachweist.

Dass beide (Uranophan und eben auch Sklodowskit) im Vergleich zu Autunit nicht so tolle Leuchten sind, sieht man auch in den Spektren (wiederum im Verglecih zu Autunit) angedeutet. Das Absorptionsspektrum von Uranophan ist breit und kaum strukturiert - da ist kein starker Oszillator zu erwarten, der ordentlich Licht absorbieren und wieder emittieren kann. Das Emissionsspektrum verhält sich analog. Bei Sklodowskit kommt hinzu, dass bei Raumtemperatur wohl das thermische Quenching ausreicht, um die Emission umzubringen. Wenn bei diesen Mineralien die Lumineszenz nicht besonders stabil (stark) ist, dann kann man sich leicht vorstellen, dass sowohl deutlich leuchtende als auch nicht-lumineszierende Kristalle beobachtet werden.

Dass Markus dennoch Lumineszenz beim Sklodowskit sieht kann das heissen, dass (a) er genug Licht anbietet, so dass genung nachweisbares Licht emittiert wird, (b)  Verunreinigungen/Defekte im natürlichen Sklodowskit ggf. auch die Lumineszenz fördern und  (c) bisher vielleicht  zu wenig gesicherte Untersuchungen an Sklodowskit vorliegen. Weitere Möglichkeiten sind hier explizit nicht ausgeschlossen.

@Markus:
Bitte pflege doch die Bilder ein, die die Lumineszenz zeigen (speziell für den analysierten Sklodowskit von der Grube Clara wäre das prima). Dann traue ich mich auch, das von Dir gewünschte  "beobachtet" in den Text einzufügen.

Viele Grüße, Martin


P.S. Das Eingangsbild des Themas zeigt neben der Lumineszenz des Uranophan-Büschels im Zentrum des Bildes auch eine Lumineszenz am rechten Rand der Stufe. Diese scheint mir eine andere Farbe zu haben. In diesem Vergleich würde ich die Uranophan-Lumineszenz als "gelbgrün" bezeichnen. Wenn dort allerdings stark rot leuchtender Calcit oder gelb lumineszierender Zippeit auftreten würde, könnte man die Emissionsfarbe des Uranophans vielleicht eher als "reines grün" bezeichnen...
« Letzte Änderung: 04 Jul 17, 20:02 von Lynx »

 

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