Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Lynx]

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

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

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...

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

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...

[Lynx]

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....

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Lynx]

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.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Lynx]

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

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

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

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Das grüne Nachleuchten (im letzten Bild) hält sehr lange an (mehrere Minuten), ist für das rechte Stück tatsächlich fotografierbar hell.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Über die am Mechanismus beteiligten Ionen bin ich mir nicht hundert Prozent sicher auch wenn EDX-Daten und Spektralanalysen in die Richtung zeigen, die ich skizziert habe. Ohne aufwendige Anlysetechnik ist hier leider nicht mehr zu machen.


Ein ganz anderer Mechanismus liegt beim Stück vom Pint's Quarry vor. Dort wurden organische Moleküle in die Fluorit-Kristalle eingelagert. Diese verursachen die gelbliche bis bräunliche Färbung (root-beer fluorite) und leuchten unter UV-Beleuchtung - bei 365nm intensiv weiß.

Weisslicht - 365nm Anregung

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Bei 255nm bzw 310nm (hier gezeigt) bläulich. Tatsächlich wird wohl ein Teil der Moleüle insbesondere vom kurzwelligen Licht in einen Triplett-Zustand gebracht, aus dem dann (nach Abschalten der Beleuchtung) die Relaxation in den Grundzustand das grüne Nachleuchten verursacht: hier liegt also tatsächlich eine langlebige Phosphoreszenz vor.

310nm Anregung - zugehöriges Nachleuchten (Phosphoreszenz)

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Lynx]

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.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Brodi69]

Lieber Martin
Du willst also ein Bild vom selbstleuchtenden Objekt das aussieht, wie ein Bild desselben Objekts, wenn es von aussen beleuchtet wird? Versteht es sich nicht von selbst, dass dies rein Lichttechnisch nicht geht, weil es am selbstleuchtenden Objekt keine Schatten geben kann. Oder habe ich in deinen Wunsch etwas falsch hineininterpretiert? Ich finde das Foto und die Kontraste sehr schön, gelungen und repräsentativ.
Liebi Grüessli
Christian

[Lynx]

Hoi Christian,

 Du verstehst mich da ganz falsch!

Das Problem sitzt ganz woanders. Tatsächlich ist es so, dass Deine Augen eine ganz andere Dynamik haben, als die Kamera. Du erkennst Nuancen der Helligkeit, und tatsächlich lassen sich Kanten normalerweise durchaus bei einem lumineszierenden Objekt sehen. Da gibt es Kontrast zwischen Flächen die direkt angeleuchtet werden und solche, die nicht direkt angeregt werden (wenn man unbedingt will, könnte man das "Schatten" nennen - ich würde das eher als Kontrast benennen). Oder solchen, die eben heller leuchten oder dunnkler. Also Strukturen sind eigentlich da. Das Problem wie gesagt sitzt ganz woanders.

Die Farben sind in diesem Fall quasi rein, reines Blau und reines Rot. Wenn die Helligkeit und der Kontrast eingestellt werden soll, kann eben nur der Blau- oder Rotkanal beitragen, da sonst die Farbe verstimmt wird. Tricksen geht kaum. Das Ergebnis ist weit weg vom direkten visuellen Eindruck.

Wenn die Stücke "bunter" sind - also etwas mehr Richtung orange oder grünblau gehen, dann wird das deutlich besser. Aber gerade die Kombination der reinen Grundfarben finde ich schwer zu bearbeiten. Im übrigen gilt das auch für manche Uranmineralien oder auch Willemit - das Grün lässt sich auch schwer anpassen.

Aber spielt doch einfach mal mit dem Originalbild, spannend ist zu sehen, was automatische Anpassungen der verschiedenen Programme daraus machen oder was es bringt, die Helligkeit quasi gleichmässig zu verteilen. Im Originalbild gibt es ja die Kanten und Kontraste, nur wie gesagt alles viel zu dunkel!

Grüße zurück

[Brodi69]

Ok, dann also eher ein problem der Farbe...lässt sich das tatsächlich lösen?

Bin gerade in den Bergen, drum kann ich nicht mitüben...

Grüessli
Christian

[Lynx]

Bin gerade in den Bergen,...

Will auch!  :-) geniess es!

[Lynx]

Genthelvin

Hier stelle ich Euch Genthelvin von zwei unterschiedliche Fundorten vor, einmal von Argentinien und einmal von Kanada.

Zunächst das Stück mit grünblauem Genthelvin auf Hämatit vom El Criollo Pegmatit, Cerro Blanco, Córdoba, Argentinien. Bei Anregung mit 365nm Uv-Licht leuchtet Mn²⁺ in diesem Genthelvin grün auf. Bei kürzerer Anregung tut sich nichts - bei 310nm sehen wir nur die nicht ausreichend blockierten Reste des Anregungslichts, das im Bild blau erscheint: der spiegelnde Hämatit ist da schon ein schwieriger Partner im Bild.....

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Beim zweiten Stück vom Poudrette Quarry, Mont Saint Hillaire, Québec lade ich Euch zu einer kleinen Reise durch die Farben ein. Auf dem Stück sitzen die weißen Genthelvin-Pyramiden auf ebenfalls weißem Natrolith, auch weißer Albit ist mit dabei...

Bei langwelliger Anregung (405nm) zeigt sich ein recht uneinheitliches Bild, der Natrolith leuchtet an den Enden etwas grün, manche der Genthelvin-Kristalle haben ebenfalls einen leicht grünen Schimmer. Aber wirklich für die Anregung geeignet sind die 405nm nicht. Bei 365nm  leuchten die Genthelvin-Kristalle intensiv grün auf: wiederum ist Mn²⁺ dafür verantwortlich.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Interessanterweise ändert sich das Bild deutlich bei 310nm-Beleuchtung. Jetzt leuchten die Genthelvin-Kristalle orangerot, wobei der dominante rote Beitrag von Fe³⁺ stammt. Zusätzlich sehen wir den Natriolith intensiv grün aufgrund der Emission von UO₂²⁺.
Beim Übergang zur kurzwelligen 275nm Beleuchtung ändert sich das Verhältnis der Beiträge von Mangan und Eisen - die Genthelvin-Kristalle erscheinen deshalb gelb. Eine noch höherenergetische (kurzwelligere) Anregung bei 255nm ist nicht mehr geeignet, die Eisen-Ionen anzuregen, übrig bleibt die grüne Emission von Mn²⁺, die auch schon bei 365nm zu sehen war. Dafür leuchtet nun bei dieser kurzen Wellenlänge der Albit deutlich erkennbar dunkelrot auf.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

---
Literatur:

Czaja, M., Lisiecki, R., Juroszek, R. and Krzykawski, T., 2021. Luminescence properties of tetrahedral coordinated Mn2+; genthelvite and willemite examples. Minerals, 11(11), p.1215.

[Lynx]

Stolzit
und eine Frage....

Dieser Stolzit, wunderbar montiert, kommt aus Frankreich, von  Ste Lucie und luminesziert deutlich - bei 405nm deutlich orange von Sm³⁺ und bei 255nm gelb, wohl WO₄^2-. Und die Acrylplatte leuchtet auch, genauso wie der Kleber. 
Reinigen geht damit auch nicht gut, im Wasser quillt der Kleber. Was meint Ihr - lieber abmontieren und mit Kitt o.ä. reversibel, reinigbar und eben aus-dem-Bild-entfernbar kleben, oder so lassen?

Gruß, Martin


Tageslicht - Beleuchtung KW UV  255nm - Beleuchtung 405nm

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Brodi69]

Was für ein Kleber wurde denn hier verwendet? Bei Heisskleber lässt normalerweise im Wasserbad die Klebeverbindung und das Objekt ist dann meist leicht abzunehmen. Um Reflexionen der Fluoreszenz des Klebers zu vermeiden, würde ich die Demontage empfehlen. Andernfalls würde ich als erstes eine Reinigung mit Druckluft versuchen, um den Staub zu entfernen, als zweite Variante kann die Reinigungspistole herhalten, evtl. nur kurz mit Wasser und gleich wieder trockenblasen. Dritte Variante empfehle ich eine Textilreinigungsflüssigkeit in der Reinigungspistole (Spezialmittel ohne Wasser, verdampft restlos).

Grüessli
Christian

[Lynx]

Hoi Christian

Was für ein Kleber wurde denn hier verwendet?

Ich vermute, dass das Heißkleber ist (hab das Stück so gekauft). Genau das würde ich tun - ins Wasser damit + Spüli, geht üblicherweise ganz gut.

... Reinigung mit Druckluft versuchen, um den Staub zu entfernen...

Das ist immer der erste Schritt. Mittlerweile allerdings nur noch mit Blasebalg, da ich mir mit Druckluft aus der Dose schon Stücke versaut habe - zu viel Druck bzw. Dreck, der aus der Dose kam......
Nach dem Pusten bleiben aber immer Fussel übrig (die unter Betrachtung bei Tageslich meist nicht stören), verklemmen oder verkleben. Krümel, Insekten oder Pflanzenreste ebenso. Oder (erdige) Beläge. Oder Bruchstaub vom Formatieren. Oder Kitt/Kleberreste. Normalerweise sieht man sowas nicht wirklich - unter UV schon...
Reinigung im Ultraschallbad mit und ohne Zusätze ist der nächste Schritt, dann gezieltes Entfernen von leuchtendem Material mit der Pinzette, Spritzenkanüle, Kitt an Nadel o.Ä. unter UV am Mikroskop. Kaum bist Du damit fertig - Schwupp ist der nächste Fussel wieder da. Oder Abrieb vom Finger. Oder...?? Am liebsten habe ich es beim Stacking, wenn zwischen Bild 78 und 79 von 147 ein Fussel anlandet....

Ja, sauber machen fürs Foto unter UV ist mühsam. Vorallem, wenn der gutmeinende Vorbesitzer oder Händler das Stück wohlmeinend in Zeitungspapier/Klopapier/Watte oder so gepackt hat..... Und manchmal ist's unmöglich.


Aber kurzum. Deinem Statement entnehme ich  - weg mit dem Acryl und dem Kleber.....

Gruß, Martin

[Lynx]

Halit

Mit kurzwelligem UV (255nm) angeregt leuchtet dieses Stück Halit orange durch eingebautes Mn²⁺.

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

[Lynx]

Sellait und Villiaumit

Zwei Fluoride zum Vergleichen, einemal Villiaumit (NaF; hier von zwi Fundstellen, nämlich der Kola-Halbinsel und der Aris-Steinbruch) und zum anderen Sellait (MgF₂) von der Grube Clara.

Villiaumit von der Kola-Halbinsel ist eher violett gefärbt, wobei die Farbe wohl von der Beleuchtungsquelle (Halogenlampe versus LED) abhängt und auch ins pinke gehen kann. Unter 365nm und kurzwelliger Anregung leuchtet dieser Villiaumit schwach tiefrot - kaum zu fotografieren. Bei 310nm Beleuchtung hingegen orange. Demgegenüber ist der Villiaumit vom Aris-Steinbruch (links außen am Stück und etwamittig) eher rötlich-pink und leuchtet bei 365nm in einem dunkleren Rot als das Orange dess umgebende Materials (vermutlich Sodalth-Gruppe). Bei 310nm Anregung zeigt dieser Villiaumit eine intensive, gelbe Lumineszenz.

Villiaumit Kola Halbinsel; Beleuchtung Halogenlampe - Weisslicht-LED - 310nm

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Villiaumit in Phonolit, Stbr. Aris; Beleuchtung Halogenlampe - 365nm - 310nm

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Sellait mit Fluorit von der Grube Clara,  hier die Bruchflächen eines auseinandergeschlagenen etwa faustgroßen Brockens, zeigt ein interessantes Verhalten.
Bei 365nm dominiert die blaue Emission (Eu2+), wie sie für Fluorit typisch ist.Bei 310 nm Anregung kommen noch grünliche Bereiche dazu, in denen wohl Uranyl-Ionen zur Lumineszenz beitragen. Noch deutlicher sieht man das dann bei 275nm Anregung. Ein ganz anderes Bild ergibt sich bei 405nm Beleuchtung: dann nämlich  leuchtet das Stück intensiv gelb - hier luminesziert Mn²⁺ im Sellait.
Dies ist ein Beispiel, an dem zu sehen ist, warum auch längerwellige Anregungen außerhalb des UV-Bereich relevant sein können.

Sellait und Fluorit. Beleuchtung Halogenlampe; darunter 365nm (links), 310nm (rechts) darunter 275nm (links) 405nm (rechts)

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien

Mineralienbilder: Lumineszierende Mineralien