Lumineszierende Mineralien: Spektroskopie

[Natuerlich]

Hallo,

vielleicht sollte das Raman-Spektrum vom Lumi-Spektrum getrennt werden.
Raman mit rotem LAser oder NIR (ja bescheidene Anregung)...

LG

Natürlich

[guefz]

Ich habe nur die eine Laserwellenlänge zur Verfügung. Daher ist ja das Spektrum aus deiner zweiten Literaturquelle gut zum Vergleich, da dort mit einer anderen Wellenlänge gemessen wurde.

[guefz]

Ich habe jetzt auch noch diese Quelle gefunden: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058413001892?pes=doc. Danach sieht auch der 300er Bereich nach Raman Banden aus und nur 469 und 544 passen nicht dazu und wären als Lumineszenz anzusehen.

[Natuerlich]

Der Gadolium-Gallium-Granat ist/war ein wichtiges LAsersubstrat.

Vielleicht gibt es da irgendwelche sinnvollen Daten?

LG

Natürlich

[Lynx]

Hoi

Der Reihe nach. Zunächst Spektren von Sm³⁺ in Apatit, angeregt bei 405nm. Bei den spanischen Apatiten (vgl auch Foto) sieht man nur die Sm³⁺  Emission, bei den anderen beiden gibt es noch einen Untergrund. Zum Vergleich mit Günters Daten auf seiner hompage (siehe Beitrag #41) habe ich zur Darstelliung in Raman shift für 532nm Anregung umgerechnet. Günter, ich denke, dass es Übereinstimmungen mit Deinen Apatit-Raman-Daten aus der Eifel gibt.

Lumineszierende Mineralien: Spektroskopie

Lumineszierende Mineralien: Spektroskopie

Lumineszierende Mineralien: Spektroskopie

Als Ergänzung. Die angesprochenen schnmale Sm3+ Lumineszenz in Titanit muss ich mir nochmals genauer anschauen. Eigentlich ist das so ungewöhnlich und passt nicht zu Sm3+. Ich werde berichten.

- 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?

Nochmal: Gd3+ lässt sich nur im UV mit Wellenlängen unterhalb 312nm anregen. Einen Vierphotonenprozess schliesse ich bei den von Günter genannten Bedingungen aus - da reichen die Photonendichten im Raman-Setup nicht aus.
Es handelt sich sicher nicht um eine Gd3+ Emisssion!

"Riesige Mengen "eines Ions-> das führt häufige eher zu einer Lumineszenzlöschung (Stichwort: concentration quenching). Daher: Nein. Das hilft hier nicht.

Typischerweise enthält ein SE-Ausgangsmaterial (z.B. ein Oxid) mehrere andere SE-Elemente als Verunreinigung im einige bis viele ppm Bereich. Manche SE lassen sich besser voneinander trennen als andere.

Z.B. findet  man häufig Spuren von Eu³⁺ als lumineszierende Komponente (in synth. Material), auch wenn die Konzentration extrem gering sind: Eu³⁺ ist ein sehr effizienter Emitter.

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Ein undotierter GGG (Gadolinium Gallium Granat, Gd₃Ga₅O₁₂) zeigt bei Anregung mit 532nm definitiv keine Emission (100e Male getestet).

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Was bleibt?
-Sicher kein Gd³⁺!
-Die Peakbreite erscheint mir relativ schmal. Es könnte sich um ein Raman-Signal handeln, z.B. auch von einer Verunreinigung mit evtl auch einer organischen Substanz
-Die Lumineszenz um 545 nm ohne einen dominanten peak bei 550-555nm spricht eher gegen Er. Also vielleicht Ho?

Gruß, Martin

[Natuerlich]

https://pubs.rsc.org/en/content/getauthorversionpdf/c4ra15383a

New insight into rare-earth doped gadolinium molybdate nanophosphor assisted broad spectral converter from UV to NIR for silicon sokar cells

Fig 3.b. - da sehe ich eine Ähnlichkeit... Eu3+ wir du vermutest?


LG

Natürlich

[guefz]

Bei dem nein zu Gd gehe ich mittlerweile mit, habe noch andere Aussagen in der Richtung gefunden. Eu als Ursache für die Banden bei 6xx nm könnte sein. Vielleicht ist der Kristall doch dotiert und es steht nur nicht auf dem Etikett...

[Lynx]

Hoi Günter

nein, glaube nicht dass das bisserl Eu3+ absichtlich drin ist. Das wäre sonst viel mehr SIgnal

Gruß, Martin

[guefz]

So, und was Sm in Titanit angeht, das kannst du hier nachlesen. Die Intensitäten sind etwas anders als bei Sm in Zirkon (weiter unten im Artikel), liegt wohl an der anderen Kristallstruktur.

[Lynx]

Hoi Günter
- ja klar, den kenn ich ebenso wie Gaft 2003 (das dürfte wg. exc 532 nm noch besser zu Deinen Daten passen). Ganz schlau bin ich daraus nicht geworden. Was mir auffällt ist eben die starke dominanz der 600nm Linie. Das mag  an den verwendeten 473nm liegen (ich verwende daheim 405 und 450 nm). Für 405nm Anrgeung schaut Sm3+ Emission in den meisten Gittern etwa aus wie bei Apatit. Das werde ich demnächst mal zeigen. Ich werd versuchen, mir einen  Titanit zu besorgen, um den direkt zu messen. Wie gesagt, die Zuordnung zweifle ich nicht an. Meine Frage ist eher, ob Titanit als Gitter tatsächlich speziell ist, oder ob ich nur nicht mit 473 nm messen kann (bei 450 sehe ich eher nix von Sm3+).

Gruß, Martin
--

Gaft, M., Nagli, L., Reisfeld, R., & Panczer, G. (2003). Laser-induced time-resolved luminescence of natural titanite CaTiOSiO4. Optical Materials, 24(1-2), 231-241.

[guefz]

Wenn du meine gemessenen Titanite durchblätterst, findest du sehr unterschiedlich hohe Sm Banden bei 2150 cm^-1. Das liegt offensichtlich an den Fundstellen.

[etalon]

Wenn du meine gemessenen Titanite durchblätterst, findest du sehr unterschiedlich hohe Sm Banden bei 2150 cm^-1. Das liegt offensichtlich an den Fundstellen.

Oder evtl. an einer polarisierten Anregung? Gerade Festkörperlaser sind eigentlich nativ immer linear polarisiert…

Grüße Markus

[Lynx]

@Günter
Die gemessene Intensität schwankt abhängig von Konzentration und andern Dingen (Streuung, Geometrien, Absorption etc). Was interessant ist, sind die relativen Intensitäten der Banden, die zu Sm3+ gehören. Bei Spektren, die aus einer Raman Messung kommen, spielt auch die Basline-Anpassung eine Rolle, die einiges verzerren kann - je nachdem, wie sie umgesetzt wird.


@Markus
das hab ich ausprobiert. Auf meiner Seite nicht.


Gruß, Martin

[etalon]

Hoi Martin,

ach so, es geht um Lumineszenzbanden? Ich war irgend wie bei Ramanbanden hängen geblieben, hatte die Daten nicht angeschaut…

Grüße Markus

[guefz]

Das liegt offensichtlich an den Fundstellen.

Damit war natürlich das geologische Setting und damit die Konzentration gemeint...