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Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

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Lynx:
Hallo Jürgen,

Dankesehr, ich schau es mir mal an. Ansonsten muss ich meine Literatur noch sortieren, deshalb dauerts noch ...

Gruß, Martin

Lynx:
@ Apatit - Literatursammlung

Übersichten:
-Waychunas, G. A. (2002). Apatite luminescence. Reviews in mineralogy and geochemistry, 48(1), 701-742.
-Waychunas, G. A. (2018). 19. Apatite Luminescence. In Phosphates (pp. 701-748). De Gruyter.
-Gaft, M., Reisfeld, R., & Panczer, G. (2015). Modern luminescence spectroscopy of minerals and materials. 2nd ed. Springer.

Einzelne Themen
Thermischer Einfluss, Ce3+
-Chindudsadeegul, P., & Jamkratoke, M. (2018). Effect of heat treatment on the luminescence properties of natural apatite. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 204, 276-280.

Eu2+, Eu3+
-Kottaisamy, M., Jagannathan, R., Jeyagopal, P., Rao, R. P., & Narayanan, R. (1994). Eu2+ luminescence in M5 (PO4)3X apatites, where M is Ca2+, Sr2+ and Ba2+, and X is F-, Cl-, Br- and OH-. Journal of Physics D: Applied Physics, 27(10), 2210.
-Gaft, M., Reisfeld, R., Panczer, G., Shoval, S., Champagnon, B., & Boulon, G. (1997). Eu3+ luminescence in high-symmetry sites of natural apatite. Journal of Luminescence, 72, 572-574.
-Jagannathan, R., & Kottaisamy, M. (1995). Eu3+ luminescence: a spectral probe in M5 (PO4) 3X apatites (M= Ca or Sr; X= F-, Cl-, Br-or OH-). Journal of Physics: Condensed Matter, 7(44), 8453.
-Graeve, O. A., Kanakala, R., Madadi, A., Williams, B. C., & Glass, K. C. (2010). Luminescence variations in hydroxyapatites doped with Eu2+ and Eu3+ ions. Biomaterials, 31(15), 4259-4267.

Seltenerd-Lumineszenz
-Reisfeld, R., Gaft, M., Boulon, G., Panczer, C., & Jørgensen, C. K. (1996). Laser-induced luminescence of rare-earth elements in natural fluor-apatites. Journal of Luminescence, 69(5-6), 343-353.
-Czaja, M., Bodył, S., Głuchowski, P., Mazurak, Z., & Strek, W. (2008). Luminescence properties of rare earth ions in fluorite, apatite and scheelite minerals. Journal of alloys and compounds, 451(1-2), 290-292.
-Romppanen, S., Häkkänen, H., & Kaski, S. (2021). Laser-induced time-resolved luminescence in analysis of rare earth elements in apatite and calcite. Journal of Luminescence, 233, 117929.
-Gaft, M., Reisfeld, R., Panczer, G., Boulon, G., Shoval, S., & Champagnon, B. (1997). Accommodation of rare-earths and manganese by apatite. Optical Materials, 8(1-2), 149-156.

Mn2+, Mn5+
-Cherniak, D. J. (2005). Uranium and manganese diffusion in apatite. Chemical Geology, 219(1-4), 297-308.
-Li, Y., Klein, C. P. A. T., Zhang, X., & De Groot, K. (1993). Relationship between the colour change of hydroxyapatite and the trace element manganese. Biomaterials, 14(13), 969-972.
-Korte, S., Lindfeld, E., & Jüstel, T. (2018). Flicker reduction of AC LEDs by Mn2+ doped apatite phosphor. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 7(3), R21.
-Wortman, D. E., & Morrison, C. A. (1995). Analysis of the energy levels of Mn2+ in halo apatite structures. Optical Materials, 4(4), 487-505.
-Ravindranadh, K., Ravikumar, R. V. S. S. N., & Rao, M. C. (2016, May). Luminescent properties of Mn2+ doped apatite nanophosphors. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1728, No. 1, p. 020079). AIP Publishing LLC.
-Suitch, P. R., LaCout, J. L., Hewat, A., & Young, R. A. (1985). The structural location and role of Mn2+ partially substituted for Ca2+ in fluorapatite. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 41(3), 173-179.
-Reiche, I., Vignaud, C., Champagnon, B., Panczer, G., Brouder, C., Morin, G., ... & Menu, M. (2001). From mastodon ivory to gemstone: The origin of turquoise color in odontolite. American Mineralogist, 86(11-12), 1519-1524.


Uranyl
Panczer, G., Gaft, M., Reisfeld, R., Shoval, S., Boulon, G., & Champagnon, B. (1998). Luminescence of uranium in natural apatites. Journal of alloys and compounds, 275, 269-272.

Lynx:

M2+SO4·xH2O mit M=Ca, Sr, Ba: Gips - Coelestin - Baryt

In dieser Abfolge werden die stabilen Erdalkali-Sulfate verglichen#, wobei der Ionenradius von Ca nach Ba deutlich zunimmt. Zahlreiche Fremdionen oder Störstellen können zu Lumineszenz führen. Die stabilen Erdalkalisulfate - Mg-Sulfate sind wasserlöslich, natürliches BeSO4 ist mir unbekannt, sind so einerseits durchaus brauchbare Wirtsgitter für Leuchtstoffe, andererseits zeigen sie auch leicht weitere Effekte wie Thermolumineszenz oder Nachleuchen. Dazu aber später mehr, erst zu den Bildern.

Gips:
(A) Gips kann sehr unterschiedlich lumineszieren, meiner - vermutlich aus Kasachstan - leuchtet orange unter 365 nm und zeigt - unter UVC Beleuchtung auch für ein paar Sekunden ein Nachleuchten. Bildbreite 59 mm
(B) Zum Vergleich unter Weißlicht - jeweils mit einem kleinen photographischem Kniff ;-)

Coelestin:
(C) Auch Coelestin weist keine intrinsische Lumineszenz auf. Aufgrund von Fremdionen oder Fehlstellen können so verschiedene Lumineszenzfarben auftreten, gegebenenfalls auch gemischt. So ergibt sich - wie in dem hier gezeigten Fall - eine helle weiße Emission mit ebenfalls deutlich sichtbarem Nachleuchten. Bildbreite 59 mm
(D) Unter Weißlicht.

Baryt (in drei verschiedenen Farben):
(E) Intensiv orange leuchtet Baryt von Menzenschwand (links im Bild), hier zusammen mit grün lumineszierenden Uranmineralien (Autunit und Uranophan). Der Farbvergleich zu Calcit von Franklin/Sterling Hill (rechts) bietet sich an: dieser leuchtet tiefrot und wird an manchen Stellen vom enorm intensiven grünen Leuchten des Willemits überstrahlt - an manchen Stellen erscheint deswegen gelb als additive Mischfarbe. Das Bild ist mit UVA 365 nm aufgenommen, BB ist 59 mm.
(F) Unter UVC 275 nm (von einer LED-Taschenlampe) leuchtet der Baryt kaum noch, während der Rest fast unverändert wahrnehmbar bleibt.
(G) Dasselbe unter Weißlicht
(H) Und das könnte ich mir nicht verkneifen: ein oranger Menzenschwander Barytfisch mit gefährlich grün leuchtenden Uran-Augen... ;D
(I) ... der Barytfisch unter Weißlicht
(J) Vom Bergmannskopf bei Gräfenroda kommt der weiß leuchtende Baryt, der auf einem Aggregat grün lumineszierender (! hab ich so noch nicht gesehen) Quarze sitzt. UVA 365 nm, Bildbreite 3.2 mm.
(K) Und in Blau leuchtend mit beige-rosa Einschlüssen kommt der letzte Baryt von der Grube Clara. UVA 365 nm, BB 3.7 nm.

Eine genauere Beschreibung der Lumineszenz folgt dann später in einem der nächsten Beiträge.

Viel Spass beim Anschauen,
Martin


(A), (B)
Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

(C), (D)
Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

(E), (F), (G)
Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Lynx:
Mimetesit und Pyromorphit -- Farben!

Zu dem Thema hatte ich schon vor längerem Bilder vorgestellt, Antwort #24 vom 12. Mai 2020. Kürzlich vor Weihnachten habe ich meine Beleuchtung verbessert, was vorallem mehr Licht gebracht hat. Die Bilder sind weiter oben zu sehen - ab Antwort #77. Nachdem jetzt mehr Licht zu Verfügung steht, hatte ich altes Material neu fotografiert - und siehe da, die Farben sind etwas anders.

Überhaupt, die Farben - was stimmt bei Lumineszenzfotografie? Auf die Kamera ist nur bedingt Verlass: Einfarbige Bilder wie sie bei der Lumineszenzfotografie auftreten (z.B. nur orange) lassen den Automatismus des Weissabgleichs zumindest bei meiner Kamera regelmässig in die Irre laufen. Also per Hand nachstellen. Aber wie? Der Ablauf beim Fotografieren ist bei mir: Raumlicht an. Kamera einstellen, Raumlicht aus, UV an - und, klar, der Apatit leuchtet rosa, der Mimetesit orange. Die Serie dauert zu fotografieren - am Ende nochmal ein Blick durch die Kamera - ist der Apatt wirklich rosa? Oder doch eher blau? Und der Mimetesit - orange oder gelb?

Was da passiert kann mehrere Gründe haben. Der ärgerliche ist: ja, es kann tatsächlich sein, dass die Lumineszenzfarbe durch die Bestrahlung mit UV-Licht (auch dauerhaft) verändert wird, zum Beispiel ausbleicht.  Der weniger ärgerliche Grund ist die eigene Psyche zusammen mit der Anpassung der Augen an die Dukelheit. Da ändert sich auch die Farbwahrnehmung. Und dann gibt es noch einen technischen Grund. Wenn zu wenig Licht da ist, dann kann es sein, dass die Farbe nicht passen oder zumindest zusammen anders wirken, als bei heller Anregung...
Also - was ist die richtige Farbe?

Mimetesit, Altväter samt Eschig, Bildausschnit ca 1.3 mm. Links die (richtige, orange leuchtende) neue Aufnahme und rechts die alte, zu gelbe.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Ein Mimetesitaggregat von Zinnwald-Georgenfeld erwies sich unter UV ebenfalls als überraschend bunt. Ein Teil leuchtet gelb bis beige und ein anderer Teil intensiv orange. Unter Tageslicht sieht das Stück hingegen einheitlich aus, auch wenn die Perspektive gegenüber dem Lumineszenzbild etwas gedreht ist.

Mimetesit, Zinnwald-Georgenfeld. Links: Lumineszenz, BB 1.5 mm, rechts: Weisslicht, 1.7 mm. Der Ausschnitt des Lumineszenzbildes zeigt die rechte Gruppe, etwas gekippt, wobei das obere Aggregat gelb, und das angebrochene nahe der Bildmitte orange leuchtet (vgl. weiteres zugeordnetes Bild).

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Und zum Schluss nochmals Pyromorphit vom Schauinsland (Willnauer Halde). Dieser Pyromorphit ist intensiv grün gefärbt und luminesziert deutlich gelb. Bildbreite 3.1 mm, links: Lumineszenz unter UV 365 nm, rechts: unter Weisslicht.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Viele Grüße, Martin

jürgen lange:
Hallo Martin, eine sehr interessante Diskussion läuft hier. Frage zu Deiner Antwort #83 A

"Die Apatitstruktur ist - wie auch die Granatstruktur - sehr gut geeignet, Leuchtzentren aufzunehmen..."

Zeigen Granat-Kristalle auch die diskutierten Leuchteffekte?

Ich kann es mangels einer funktionsfähige UV-Lampe leider selbst nicht ausprobieren...

Einen schönen Sonntag Jürgen Lange

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