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Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

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Baryt auf Cerussit - und eine technische Anmerkung

Dieses Stück mit Baryt auf Cerussit aus Marokko zeigt ein interessantes Verhalten bei kurzwelligem UV. Was ist kurzwelliges UV? Halt so um 255nm und unter 280nm.... Kürzlich hatte ich mir eine Taschenlampe mit 275nm gekauft, also auch kurzwelliges UV. Hier die Bilder -
Jeweils von links zuerst Tageslicht und Anregung mit 405nm, darunter 365nm und 310nm.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien
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Die Farben stimmen ziemlich mit dem visuellen Eindruck (hinter einem geeigneten Filter, hier ein T* von Zeiss) zusammen - bei 310 nm (also mittleres UV) hat sich ein Grünstich eingeschlichen, der Baryt ist bis dahin unauffällig. Und jetzt zum kurzwelligen UV. Links - 275nm, da ist noch alles so wie zuvor, vielleicht für Cerussit noch etwas mehr Grünstich. Aber bei 255nm - der Cerussit leuchtet kaum noch dafür sieht man beim Baryt ein rotviolettes Leuchten...

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Und das innerhalb von nur 20nm... oder? In Energien betrachtet sieht das anders aus - da ist die 275nm von 255nm weiter weg als 405nm von 365nm... Und Energie ist das Maß der Dinge für die Anregung von Lumineszenz. Die Tabelle der Wellenlängen gängiger Laserdioden und LED-Taschenlampen zeigt die Verhältnisse (Energie in Elektronenvolt, eV. Die Einheit wird viel in der Optik und Halbleiterei benutzt)

450nm  2.76eV
405nm  3.06eV
365nm  3.40eV
310nm  4.00eV
275nm  4.51eV
255nm  4.86eV

Hier sieht man auch, dass zwischen 405nm und 255nm ein riesiger Unterschied besteht - nämlich in Energie ausgedrückt mit 1.8eV mehr, als das sichtbare Spektrum (380nm-780nm) umfasst - das sind nämlich nur 1.68eV...

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Svabit

Von Rakten, Norrbotten in Schweden kommt dieser (analysierte) Svabit. Unter kurzwelliger Anregung luminesziert er gelborange, mit Mn2+ als Leuchtzentrum. Leider teilt er dieses Verrhalten auch mit anderen Mitgliedern der Apatit-Gruppe, insbesondere auch mit Mimetesit und Pyromorphit - bei groben Stücke, die ich von anderen schwedischen Fundstellen (z.B. Långban) habe, erwiesen sich die unter UV gelb-orange leuchtenden Adern im EDX als Mimetesit - per Label hätte das Svabit sein sollen. Das könnte so auch bei einigen Bildern bei anderen Seiten im Internet der Fall sein.
P.S. Aktuell versuche ich, hier im Atlas die Lumineszenz-Datenbasis ein bisserl mit Bildern aufzufüllen und mit Bildern zu belegen....

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Leukophan

von Mont Saint Hillaire, Québec, Kanada. Dieser leicht grünliche Leukophan sitzt auf Aegirin-Kristallen. Die in diesem Fall "quietschbunten Farben" (Danke Amir für deine schöne Formulierung von anderswo) der Lumineszenz stammt im wesentlichen von Überlagerungen der Emissionen verschiedener seltener Erden (REEs, vorallem Ce3+ - blauer Farbbbeitrag, Dy3+ - gelb und blau, Sm3+ - orange, Pr3+ - orange und anderen) mit einer breiteren rot-orangen Emission von Mn2+.
Je nach Anregungswellenlänge wird die eine oder andere Kombination besser getroffen und die Emissionsfarben verschieben sich entsprechend. Das ähnelt sehr dem, was bei Agrellit beobachtet werden kann. in diesem Fall aufgespießt auf Aegirin, quasi Lumineszenz am Spieß.

Weisslicht, 275nm und 310nm Anregung. Darunter 365nm und 405nm Anregung.

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Nachleuchten

In diesem Beitrag möchte ich Euch nachleuchtende Fluorite vorstellen, zum einen von Pakistan zum anderen vom Pint's Quarry in Iowa. Die Lumineszenz dieser beiden Fluorite ist vom Mechanismus her grundverschieden.

Die pakistanischen Fluorite sind grün gefärbt und enthalten - wie das EDX gezeigt hatte - einige Seltenerd-Spezies, explizit genannt Samarium, Europium und Dysprosium. Zweiwertiges Samarium Sm2+ kann die grüne Färbung von Fluorit verursachen - und (z.B. thermisch oder durch Licht angeregt) als Elektronen-Donor agieren, Sm2+->Sm3++e-. Diese Elektron kann dann auf ein anderes Ion übertragen werden und dort Licht-Emission verursachen.
Dies erklärt bereits zum einen das Ausbleichen - Sm3+färbt Fluorit nicht grün - und ist zum anderen der Mechanismus, der für persistente Lumineszenz verantwortlich ist.
Hier die Bilder. Bei Weisslicht erscheint der rechte Fluorit grün, er wurde im Dunkeln aufbewahrt. Das linke Stück hatte ich intensiv untersucht, durch die Beleuchtung mit UV und anderem, intensivem Licht ist er ausgeblichen und erscheint nun gelblich. Bei Beleuchtung mit 365nm hingegen zeigt er  deutliche Anteile der typischen blauen Emission von Eu²⁺. Möglicherweise waren also Eu³⁺ der Landeplatz der Elektronen gemäß
Sm2+->Sm3++e-und
Eu3++e-->Eu2+

Weisslicht - 365nm Anregung
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Das Bild unter 310nm Anregung zeigt eine deutlich grüne Emission beider Stücke, die ich noch nicht zuordnen kann, unter 255nm (anders als unter 275nm) sieht man beim linken Stück die gelbe Emission von Dy3+  durchschlagen, die rechts von der grünen Lumineszenz überstrahlt wird. Spektroskopisch ist Dy3+   auch dort nachweisbar.

310nm Anregung - 255nm Anregung
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Das grüne Nachleuchten (im letzten Bild) hält sehr lange an (mehrere Minuten), ist für das rechte Stück tatsächlich fotografierbar hell.
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Fotos zum Knobeln

Heute zeige ich Euch ein paar Bilder zum Knobeln.... Im diesem Fall ein intensives Rot auf intensivem Blau: Calcit auf Fluorit von der Mina Berta, angeregt bei 310 nm. Per Augenschein ist beides hell, klar sind die Formen und Kanten der Kristalle zu sehen, auch eine deutliche Transparenz stellt sich insbesondere bei den Fluoriten ein. Alles wunderbar.... Und das Foto? Hmmmm. Überbelichtet. Kanten sind keine mehr zu sehen und alles ziemlich Matsch. Runter mit der Belichtungsdauer. Die Helligkeitbalance stimmt auch nicht. Per Augenschein wirken die beiden Farben ausgeglichen, und auf dem Foto? Also nocheinmal fotografiert...Und wieder... und wieder...

Dem Bild unter Weisslicht (links) habe ich eine Bearbeitung beigestellt, die für mich am ehesten bei dem Eindruck liegt, den ich habe, wenn ich das Stück unter UV 310nm direkt anschaue: mit einigermaßen deutliche Kontraste etc. Aber stimmt das so??? Dazu habe ich das Original gepackt, unterbelichtet - viel zu dunkel!

Bin gespannt, was Ihr aus dem Bild zaubert. Meine Vorgaben sind: ich will
-Struktur sehen und keinen Farbbrei
-ein Gefühl davon bekommen, dass die beiden Mineralien hell leuchten, und zwar wahrgenommen etwa gleich hell,
-Blau und Rot, also kein Rosa und kein Weiss oder Ähnliches,
-die Farben brilliant und kontrastreich

Wie gesagt: real ist das Stück bei 310nm Beleuchtung ein Augenschmaus....

Grüße, Martin

Weisslicht - 310nm; bearbeitet und 310nm unbearbeitet.

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