Lumineszierende Mineralien: Spektroskopie

[Natuerlich]

Hi,

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0009261411003265
Quantitative luminescence microscopy on Nitrogen-Vacancy Centres in diamond: Saturation effects under pulsed excitation

liefert in "Figur 3" das was ich meine, muss ich nur noch verstehen  Das sollten rund +/- 20% je nach Polarisationsrichtung sein.
Wer liefert den Diamanten?

LG

Natürlich

[Lynx]

Hoi

ich hatte es an Nd3+ in natürlichem Zirkon (ein ganzer Kristall...) probiert.
Das kann man mit der Probenpräparation synth. Zirkons bei Lenz 2013 vergleichen: "Doubly polished thin sections (thicknesses ~30 μm) at-
tached to a glass slide were prepared with respect to the crystallographic orientation (xenotime and zircon samples) [...]":
das ist schon was anderes.

liefert in "Figur 3" das was ich meine, muss ich nur noch verstehen  Das sollten rund +/- 20% je nach Polarisationsrichtung sein.
Wer liefert den Diamanten?

Und wer den gepulsten Laseraufbau?

Nix für ungut, aber so als Pi*Daumen wird das nix.

Gruß, Martin

[Natuerlich]

Ich schau mal im Keller, auf welcher Wellenlänge mein Fusionslaser läuft ;-)

LG

Natürlich

[Lynx]

Du meinst, Du schaust mit dem verbliebenen Auge?

[Natuerlich]

Ich glaube, wenn der echte Fusionslaser zündet, fehlt mehr als ein Auge.
https://de.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A4gheitsfusion#Lasergetriebene_Versuchsanlagen

LG

Natürlich

[Lynx]

Ok. Ich glaub wir können hier aufhören, das wird jetzt zu Off-topic.

Gruß und gute Nacht.

[guefz]

Hallo,

ich hatte vor kurzem die Gelegenheit einen gezüchteten Kristall von Gd₂Mo₃O₁₂ mit dem Ramanspektrometer zu messen. Anregung bei 532 nm mit grob geschätzten 30 mW fokussiert auf etwa 25µm Durchmesser. Da der Kristall nicht dotiert sein soll, müssten fast alle sichtbaren Banden Gd-Fluoreszenz zeigen, irgendwo wird da aber noch die Molybdat-Ramanbande dabei sein. Ich habe den Screenshot diesmal sowohl mit der Wellenlängenskala als auch mit Wellenzahlenskala gemacht.

Bis denn

Günter

[Natuerlich]

Hi,


https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1022&context=physicshardy
Raman Spectrum of Gadolinium Molybdate Above and Below the Ferroelectric Transition

Polarized Raman spectra of Gd2(MoO4)3 in its orthorhombic structure
Lucazeau Guy,Machon Denis
https://doi.org/10.1002/jrs.1456

habe ich auf die Schnelle gefunden. Hilft das?

LG

Natürlich

[guefz]

Der zweite Artikel sieht verwertbar aus. Da dort mit 488nm Anregung gemessen wurde, sind die Banden, die bei meiner Messung beim gleichen Raman-Shift (Wellenzahlenskala) liegen, originäre Ramanbanden. D. h. die Doppelbande 943/959 und auch die Banden bei 821 und 850 sind Ramanbanden und durch unterschiedliche Schwingungen der Molybdatgruppe bedingt. 743 sollte auch eine Raman-Bande sein. Die Banden zwischen 300 und 600 dürften dagegen Fluoreszenzbanden sein, ebenso alle Banden über 1500 Wellenzahlen. Kleinere Ramanbanden sind bei mir im Rauschen untergegangen.

[Lynx]

Hmmmmm. Aber wahrscheinlich nicht von Gd³⁺.

Im Dieke Diagramm (z.B. hier: Kück, S. (2001). Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solid-state lasers. Applied Physics B, 72(5), 515-562. oder: https://www.researchgate.net/figure/Energy-level-diagram-of-RE-3-in-LaCl-3-Dieke-diagram-290_fig26_225635827)
sieht man, dass der Übergang von Gd3+ in den Grundzustand einen sehr großen Energieabstand hat. Da muss man erstmal drüber. Das ist UV.  Evtl hast Du so viele Photonen, dass Mehrphotonenprozesse anregen und dann eben vielleicht doch Gd3+ angeregt wird. Die Energie ist aber mindestens 32000cm-1 d.h. ca. 312 nm. Da braucht es dann eine Vervierfachung auf 266 nm (Verdreifachung auf 355 nm reicht nicht). Ist sehr unwahrscheinlich. Deshalb vermute ich, dass eine Verunreinigung leuchtet. Bei den Seltenen Erden (SE) sind häufig Spuren der anderen SE im Edukt noch vorhanden. Das kann reichen.


EDIT 1: Zur kurzen Erklärung: Das Dieke Diagramm zeigt die Lage der verscheidenen Niveaus für seltene Erden (in einer Matrix). Daraus kann man die Übergangsenergien ablesen. Bei Gd3+ liegen alle weiteren Niveaus in einigem Abstand vom Grundzustand, es braucht also viel Energie, um einer Anregung zu erreichen. Das ist jetzt eine schelle und grobe Erklärung, im Detail steckt da noch viel mehr dahinter, und - auch wenn sich so viel nicht tut - eigentlcih muss das für jedes Material extra gerechnet werden, wenn man es exakt haben will. Für grobe Abschätzungen reicht es aber auch so. Noch ein hübsches Dieke-Diagramm:
Dieke diagram J.P.Feist

EDIT 2: Verunreinigungen. Grundsätzlich ist Raman Streuung (im Festkörper) um ein Vielfaches (viele Größenordnungen) weniger effizient als eine Lumineszenz. Das heisst, dass eine Raman-Spektrometer sehr empfindlich messen können muss bei zusätzlich langen Integrationszeiten. Das bedeutet natürlcih umgekehrt, dass auch sehr kleine Konzentrationen von Verunreinigungen bereits ein messbares Lumineszenzsignal hervorrufen können...

EDIT 3: Tippfehler ausgebessert - Danke Markus (etalon)

Gruß, Martin

[Lynx]

... So auf die schnelle habe ich leider nix gefunden, was gut passt. Falls mir noch eine Veröffentlichung dazu unterkommt, würde ich es hier einstellen.
Grüße, Martin

[Lynx]

Hallo Günter

Bin noch skeptisch. Es könnte auch was anderes sein - die Linienbreite kommt mir sehr schmal vor.

Wenn ich mir die Apatite auf Deiner Homepage anschaue und z.B. 3814-1  mit 4818-2 vergleiche, dann könnten die breiten Linien in 4818-2 von 1500cm-1 aufwärts Sm3+ sein.... Aber wie gesagt sind diese Linien vergleichsweise breit.

Gruß, Martin

Edit: Links eingefügt

[Natuerlich]

Hallo,

wenn ich nun die Linien mit der ersten Stelle "Raman Spectrum of Gadolinium Molybate..." vergleiche, fehlen dort die Linen bei 500cm-1.
Ist das ein Hinweis auf Lumineszenz?

Lg

Natürlich

(Edit: 5000 zu 500)

[guefz]

Der Kristall ist laut Etikett nicht gezielt dotiert worden, natürliche Verunreinigungen durch andere SEE kann man aber vermutlich nicht vollständig ausschließen. Ich bin mir aber ziemlich sicher, dass die Banden zwischen 300 cm^-1 und 600 cm^-1 und alles über 1500 cm^-1 Lumineszenz sind, von was auch immer verursacht.

Zu meinen Apatit-Messungen: die aus der Eifel haben immer sehr breite Banden oberhalb von 1500 cm^-1, daher habe ich da auch bislang keine Vermutungen notiert, was das sein könnte. Bei den Titaniten ist die Sm³⁺ Bande jedenfalls deutlich schmaler. Die Apatite der Vulkaneifel zeigen aber in der EDX immer auch einen kleinen Anteil Si, d. h. es liegen Mischkristalle mit einem kleinen Anteil Britholith vor und da werden dann auch SEE enthalten sein. Die nicht ganz saubere Kristallstruktur sorgt dann vermutlich für die breiteren Banden.

[guefz]

Der fragliche Kristall stammt wohl aus dem Umfeld dieses Artikels: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1974scob.rept.....H/abstract. Der scheint aber nicht online verfügbar zu sein. Wenn jemand Zugang zu einer Uni-Bibliothek hat...

Ansonsten noch eine weitere Überlegung:
- andere SEE lassen sich deutlich leichter anregen als Gd, winzige Mengen anderer SEE multipliziert mit dieser höheren Wahrscheinlichkeit der Anregung könnte das beobachtete Spektrum produzieren.
- wir haben eine verglichen mit Apatit oder Titanit eine riesige Menge an Gd-Atomen im Kristall mit einer sehr niedrigen Wahrscheinlichkeit der Anregung. Kann dabei auch das beobachtete Spektrum entstehen?