Raman-Spektroskopie

[Lynx]

Diverse SE-Elemente tauchen bei Raman-Spektren immer wieder im Messbereich auf. Siehe https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000925411530022X

Hoi zusammen

Nun, Raman-Spektroskopie ist zunächst nichts anderes als die übliche Fluoreszenzspektroskopie. Es wird bei einer Wellenlänge angeregt und dann das emittierte Licht gemessen. Wenn da zufällig ein Leuchtzentrum mit erwischt wird, und die Emission im Bereich des Spektrometers liegt, der für die Auswertung der Raman Eigenschaft genutzt wird, sehe ich dieses Leuchtzentrum.... Das klappt auch mit Uranyl. Umgekehrt kann das auch passieren. Wenn ich ein Fluoreszenzspektrum aufzeichne, dann sehe ich zuweilen Raman-Linien (z.B. vom Lösungsmittel), die mich dann im Fluoreszenzspektrum nerven.

Es gibt Ansätze bei Raman, mit zwei nahe beieinandern liegenden Wellenlängen zu arbeiten. Wenn man  auf der Wellenlängenskala schaut (also nich umrechnet in Raman-Verschiebung) dann sind diejenigen Linien, die sich nicht mit der Anregung verschieben eben Lumineszenz.

Was auch hilft ist, die Lebensdauer zu messen. Raman ist eine instantane Emission, während die lumineszenten Übergänge bei den seltenen Erden verboten sind (Stichwort: Auswahlregeln) und somit allesamt langsame Phosphoreszenz zeigen (mit Ausnahme con Ce3+ und Eu2+).

Gruß, Martin

[guefz]

Es gibt Ansätze bei Raman, mit zwei nahe beieinandern liegenden Wellenlängen zu arbeiten. Wenn man  auf der Wellenlängenskala schaut (also nich umrechnet in Raman-Verschiebung) dann sind diejenigen Linien, die sich nicht mit der Anregung verschieben eben Lumineszenz.

Wenn man auf der Skala "Raman-Verschiebung" schaut, sind die Lumineszenzen die Banden, die sich mit der Anregungswellenlänge verschieben. Die Beobachtung geht also mit beiden Skalentypen.

[Lynx]

Wenn man auf der Skala "Raman-Verschiebung" schaut, sind die Lumineszenzen die Banden, die sich mit der Anregungswellenlänge verschieben. Die Beobachtung geht also mit beiden Skalentypen.

Exakt.

[Fabian99]

Diverse SE-Elemente tauchen bei Raman-Spektren immer wieder im Messbereich auf. Siehe https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000925411530022X

Es gibt Ansätze bei Raman, mit zwei nahe beieinandern liegenden Wellenlängen zu arbeiten. Wenn man  auf der Wellenlängenskala schaut (also nich umrechnet in Raman-Verschiebung) dann sind diejenigen Linien, die sich nicht mit der Anregung verschieben eben Lumineszenz.

Hallo,

bei uns wird das beim Raman so gemacht:
Anregung 532nm - schauen was passiert (meist bekannte Proben)
Im Zweifel 792(?)nm und schauen was nicht mehr da ist ;-)

Bei 532nm Anregung liegt z.B. die Cr-Emission mit 694nm bei >4000cm-1. Damir sind alle sichtbaren Lumineszenzen raus.

LG

[Lynx]

Hallo zusammen

Hab das Raman-Thema  von hier abgetrennt. Vielleicht wird das was? Hat jemand Raman- Daten/Spektren und Lust hier weiterzudiskutieren? Eventuell ist es aber geschickter, neu aufzusetzen.

Gruß, Martin

[guefz]

Ich hätte da mal zwei Analysen aus dem gleichen Auswürfling und eine aus einem anderen Auswürfling vom Laacher See mit Fluoreszenz von SEE:
- erstens 4626-1 mit Baddeleyit, dessen Raman-Spektrum in den SEE Signalen vollkommen untergeht. Aber EDX und Kristallform ergeben eben Baddeleyit.
- zweitens 4626-4 mit Zirkon, wo die Raman-Banden noch erkennbar sind.
- drittens 4631-2 mit Zirkon und anderen SEE Banden neben den Raman-Banden

Bis denn

Günter

[Lynx]

Hallo Günter,

spannend. Zirkon schau ich mir auch grad an, bin aber noch nicht soweit, dass ich das präsentieren könnte. Aber ich such Mal Zirkon mit Dy und Sm raus...
Wo regst Du an? Könntest Du die Daten auch nochmals mit einer Wellenlängenskala darstellen? Das wäre einfacher zu verstehen.

Gruß, Martin

[guefz]

Anregung bei 532 nm, steht ja auch in den PDFs drin. Das sind meine fertigen Dokumentationen für diese Kristalle, in denen ich alles zusammengefasst habe. Theoretisch könnte ich die Plots nochmal neu machen, habe dafür aber auf absehbare Zeit eben keine Zeit übrig. Dann wäre es auch nicht so ohne weiteres möglich, die Raman-Referenzen da mit rein zu plotten, da ich dafür die Wellenlängen-Skala erst noch berechnen lassen müsste. Zur Zeit alles zu viel Aufwand.

[Lynx]

Hoi

Hier das Spektrum von Sm3+ und Dy3+ in einem Zirkon vom Skardu District.

Raman-Spektroskopie

Zum direkten Vergleich habe ich die Skala umgerechnet in einen "Raman shift" für einen 532nm Laser. Wer einen Converter sucht, z.B. hier:https://www.photonetc.com/raman-shift-calculator

Raman-Spektroskopie

Gruß, Martin

Zircon in CSRIO luminescence database
Lenz, C., Nasdala, L., Talla, D., Hauzenberger, C., Seitz, R., & Kolitsch, U. (2015). Laser-induced REE3+ photoluminescence of selected accessory minerals—An “advantageous artefact” in Raman spectroscopy. Chemical Geology, 415, 1-16.
Gaft, M., Panczer, G., Reisfeld, R., & Shinno, I. (2000). Laser-induced luminescence of rare-earth elements in natural zircon. Journal of Alloys and Compounds, 300, 267-274.

--

EDIT: Oweh, ganz fit bin ich definitiv noch nicht. Jetzt stimmt die Zuordnung in den Bildern...

[guefz]

Den Artikel von Lenz et al. benutze ich ja auch für meine Zuordnungen wie in den PDFs angegeben, nur eben meist mit dem Zusatz "vermutlich". Sm³⁺ gibt es auch sehr häufig in Titanit zu sehen, meist als stärkstes SEE.

[Lynx]

Hoi Günter
Sind interessante Daten :-)
Sm3+ ist ziemlich weit verbreitet (z.B. Apatit, Pyromorphit, Mimetesit, Cerussit, Scheelit, Zirkon ...). Besonders, wenn mit 405nm anregt wird: das trifft nämlich genau die Anregungsbande von Sm3+,  das ist fast selektiv!
Da zeig ich später mal Daten - die muss ich nur vorher aufarbeiten.
Die spektrale Lage und der Fingerprint der seltenen Erden sind schon ziemlich eindeutig. Wenn für ein Mineral Daten vorliegen, dann wackelt da wenig - oder es gibt einen Grund. Und genau das kann dann spannend sein.

Gruß, Martin

[Lynx]

Hoi,
nochmal kurz: Du ziehst bestimmt überall eine Nullinie ab - da verzieht es vermutlich die relativen Intensitäten der Lumineszenzbanden? Bei Er ist die "555nm-Bande" eigentlich immer die dominante gegenüber der 545nm Bande. In Deinem Spektrum kommen sie als scharfe Linie um 584cm-1 und  als "Hügelwerk" um 1000cm-1.
Gruß, Martin

[guefz]

Ja, ich mache immer die gleiche Verarbeitung wie sie bei den Rruff Referenzen gemacht wurde, damit das vernünftig vergleichbar wird. In den PDFs ist aber auch der Screenshot aus der Messsoftware abgebildet. Da ist nur ein Rauschfilter (Sav.-Golay) angewendet worden und vorher die angegebene Menge an Spektren gemittelt (meist 4 oder 6).

Im Artikel von Lenz et al. schreiben sie aber schon, dass je nach Kristallstruktur geringe Abweichungen vorhanden sind.

[Lynx]

Hoi Günter

Ja. Das sag ich ja auch: zum einen kannst Du Mineralarten dadurch unterscheiden und zum anderen siehst Du ggf. auch soetwas wie Verunreinigungen und Defekte, die das Gitter beeinflussen.

Raman-Spektroskopie

Raman-Spektroskopie

Hier zunächst das Beispiel Sm³⁺ in verschiedenen Mineralien. Grundsätzlich sind die Spektren sehr ähnlich, was sicher eine Eigenart der seltenen Erden ist. Und die ist auch nicht für alle gleich stark ausgeprägt - z.B. Ce³⁺, Eu²⁺, Yb²⁺ aber auch Pr³⁺ oder Eu³⁺ sind durchaus Kandidaten, die deutlich unterschiedlich Spektren haben können. Die Frage ist wie immer auch , auf welcher Skala und welche Unterschiede man betrachtet. Zurück zu Sm³⁺.

Der charakteristische "Vierzack" der Emissionslinien wird für Sm3+ immer(!) um 560nm, 600nm, 650m, und 705nm liegen und darum variieren. Im Fall von Sm3+ ist das leuchtende Elektron gut gegen das äußere Kristallfeld abgeschirmt, da tut sich wenig:
Die Maxima schieben ein paar nm links oder rechts, die relativen Verhältnisse einzelner Banden (und damit auch die Form innerhalb einer Bande) ändern sich mit dem Kristallfeld, d.h. mit der lokalen Umgebung also mit der Mineralart. Das ist gut im Detailbild zu sehen, wenn man z.B. die  Emission  für Apatit mit jener von z.B. Cerussit vergleicht.
Aber Achtung! Es kann immer sein, dass ein kleiner Beitrag eines anderen REE das Spektrum beeinflußt, weshalb es sich lohnt, bei verschiedenen Wellenlängen anzuregen und mehrere Stücke verschiedener Fundorte in eine Detaildiskussion mit einzubeziehen.

Zurück zu Sm³⁺. Wenn ich (das meine ich hier ganz konkret) einen Leuchtstoff designe, den ich in der Farbe (im Spektrum) einstellen möchte, dann liefert mir ein Sm³⁺ Beitrag in nahezu allen Matritzen einen zuverlässigen Orange-Beitrag mit einem Spektrum ähnlich wie die gezeigten. Pr³⁺ (kann auch rot) oder Eu³⁺ (ebenfalls auch orange) verhalten sich da anders.

Gruß, Martin

[Lynx]

Hoi

Umgekehrt habe ich hier die Sm3+ Emission in verschiedenen Scheeliten zusammengetragen: da variiert nicht viel. Das heißt umgekehrt, dass die Spektroskopie hier durchaus einen Baustein zur Mineralidentifikation beitragen kann: z.B. Scheelit und Stolzit lassen sich im Sm³⁺ Spektrum durchaus trennen.

Raman-Spektroskopie

Gruß Martin