Что такое флюоресценция?



Отсутствие флюоресценции на старой коронке.
«Затемнив зал и включив очень сильную ультрафиолетовую лампу, я залил зал тем, что французы называли Lumiere Wood («свет Вуда»), заставив зубы и глаза ярко фосфоресцировать, а разные ткани – светиться мягким сиянием. Платье одной дамы в центре зала сияло ярким красным светом, привлекая внимание всех. Каждый смотрел на светящиеся глаза и зубы соседа, и раздался взрыв хохота, когда я разъяснил, что вставные зубы остаются черными, как уголь». Вильям Сибрук, «Роберт Вуд. Современный чародей физической лаборатории»

 Флюоресценция безметалловых керамических коронок GC Initial zirconia в ультрафиолете
Большинство людей при вопросе «Что такое люминесценция?» вспоминают люминесцентные газоразрядные лампы. Действительно, это одно из наиболее известных применений яркого (в буквальном смысле) физического явления, а именно фотолюминесценции (возбуждения светом). В стеклянных трубках находятся пары ртути, возбуждаемые электрическим разрядом и излучающие в области ультрафиолета.

Флюоресценция

Нанесенное на стенки трубки покрытие – люминофор – переводит ультрафиолет в видимое человеческим глазом излучение. В зависимости от типа люминофора цвет свечения может быть разным – это дает возможность выпускать лампы не только «холодного» и «теплого» света, но и разных цветов – красного, синего и др. Появившиеся в последнее время энергосберегающие лампы, превосходящие лампы накаливания в области видимого света, – это те же люминесцентные лампы, только сильно уменьшенные благодаря миниатюризации электроники. Другая разновидность люминесценции – катодолюминесценция. Именно она лежит в основе электронно-лучевых трубок: люминофор, покрывающий экран, светится под действием пучка электронов. Рентгенолюминесценция, например, используется при проведении флюорографии – покрытый люминофором экран светится под действием рентгеновского излучения.

Физика люминесценции.


Согласно определению, приведенному в Физической энциклопедии, люминесценция – излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значительно превышающего период световых колебаний. Первая часть определения отделяет люминесценцию от теплового равновесного излучения и показывает, что это понятие применимо только к совокупности атомов (молекул), находящихся в состоянии, близком к равновесному. При сильном отклонении от равновесного состояния говорить о тепловом излучении или люминесценции не имеет смысла. В видимой области спектра тепловое излучение становится заметным только при температуре тела в тысячи градусов, в то время как люминесцировать в этой области оно может при любой температуре, поэтому люминесценцию часто называют холодным свечением. Вторая часть определения (признак длительности) была введена С.И. Вавиловым, чтобы отделить люминесценцию от различных видов рассеяния, отражения, параметрического преобразования света, тормозного излучения и излучения Черенкова–Вавилова. В отличие от рассеяния света, при люминесценции между поглощением и испусканием происходят промежуточные процессы, длительность которых больше периода световой волны. В результате этого при люминесценции утрачивается корреляция между фазами колебаний поглощенного и излученного света.

Быстро и медленно.


После прекращения возбуждения люминесценция затухает. Если это происходит быстро, то процесс относят к флюоресценции (от названия минерала флюорита, у которого было обнаружено это явление), а если свечение продолжается длительное время – то к фосфоресценции. Флюоресценцию под действием света (видимого и УФ) можно часто наблюдать в быту – светятся красители маркеров, покрытие дорожных знаков и ткани спецодежды. Именно флюоресценция отвечает за то, что свежевыстиранная белая рубашка кажется на ярком солнечном свету «белее белого». И эффект этот не психологический. Просто стиральные порошки содержат специальные вещества, оптические отбеливатели, которые под действием ультрафиолета излучают видимый свет (обычно в сине-фиолетовой области). Этим объясняется и тот факт, что белая одежда светится под действием УФ-ламп в дискотеках. Медленно затухающая люминесценция (фосфоресценция) также весьма распространена в быту – вспомните циферблаты часов и стрелки других приборов (а также экраны старых осциллографов).
Кроме вышеупомянутых разновидностей существуют радиолюминесценция – под действием проникающей радиации (применялась в сцинтилляционных счетчиках), хемилюминесценция под действием химических реакций (включающая биолюминесценцию), кандолюминесценция (при механических воздействиях), лиолюминесценция (при растворении кристаллов), электролюминесценция (под действием электрического поля) и т.п. Некоторые из них вполне знакомы читателям. Например, свечение белого фосфора – результат хемилюминесценции: окисляясь под действием кислорода воздуха, светятся пары фосфора. Окислением объясняется и свечение пластиковых «фонариков» – химических источников света, только там используются не фосфор и кислород, а органический краситель и перекись водорода.

Применение ультрафиолета.


Не только солярии..
Исследование с использованием ультрафиолетовых лучей в техническом отношении достаточно простое и доступное средство научного анализа произведений искусства. В практике изучения живописи их применение сводится к визуальному наблюдению или фотографированию вызываемой ими видимой люминесценции, то есть свечения вещества в темноте под действием фильтрованных ультрафиолетовых лучей. Различают два вида такого свечения: флюоресценцию — свечение, прекращающееся в момент, когда кончается действие источника его возбуждения, и фосфоресценцию — свечение, продолжающееся некоторое время после окончания действия источника возбуждения. В исследовании произведений живописи используют только флюоресценцию.
Под действием ультрафиолетовых лучей вещества органического и неорганического происхождения, в том числе некоторые пигменты, лаки и другие компоненты, входящие в состав произведения живописи, светятся в темноте. При этом свечение каждого вещества относительно индивидуально: оно определяется его химическим составом и характеризуется конкретным цветом и интенсивностью, что позволяет идентифицировать то или иное вещество или обнаруживать его присутствие.

Сравнение флюоресцентности металлокерамики и отсутствие флюоресцентности  у композитной пломбы

Понятие люминесценции.


Ультрафиолетовая область спектра непосредственно следует за сине-фиолетовым участком его видимой части.
В этой области различают три зоны — ближнюю, примыкающую к видимому спектру (400-315 нм), среднюю (315-280 нм) и дальнюю, еще более коротковолновую. Ультрафиолетовое излучение, естественным источником которого является солнечный свет, подобно другим видам излучения, может поглощаться веществом, отражаться им или проходить сквозь него.
Для возникновения люминесценции необходимым является поглощение света веществом: поглощенная атомами и молекулами световая энергия возвращается в виде светового же излучения, которое носит название фотолюминесценции.
Частицы вещества, способного люминесцировать, поглотив световую энергию, приходят в особое возбужденное состояние, которое длится очень короткий промежуток времени (порядка 10-8 сек.). Возвращаясь в исходное состояние, возбужденные частицы отдают избыток энергии в виде света — люминесценции.
Согласно правилу Стокса, люминесцирующее вещество, поглотившее световую энергию определенной длины волны, излучает свет обычно большей длины волны. Поэтому, когда возбуждение производится невидимыми ближними ультрафиолетовыми лучами, люминесценция приходится на видимую область спектра и может быть любого цвета — от фиолетового до красного.
Спектральный состав излучения люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего света: цвет свечения вещества определяется только составом вещества. Что же касается интенсивности свечения, она может зависеть от длины волны возбуждающего излучения. Это объясняется тем, что возбуждающий свет различных длин волн поглощается веществом неодинаково, а следовательно, вызывает и разный уровень люминесценции. Поэтому когда речь идет об обнаружении малых количеств вещества, приходится иметь дело с набором компонентов, состав которых не известен, желательно использовать источник возбуждения, излучающий ультрафиолетовые лучи в возможно более широком диапазоне длин волн; другое условие — применение источника, обладающего возможно более мощным излучением. Поскольку свечение вещества возникает за счет поглощения энергии возбуждаемого света, то, чем большее количество энергии поглощает единица объема люминесцирующего вещества, тем интенсивнее будет свечение. Как показывает практика люминесцентного анализа, среди люминесцирующих веществ наиболее часто встречаются такие, люминесценция которых хорошо возбуждается ближними ультрафиолетовыми лучами с длиной волны больше 300-320 нм.

Источники ультрафиолетовых лучей и светофильтры.


Для возбуждения фотолюминесценции желательно использовать такие источники света, в которых полезное излучение составляет большую долю. Наиболее полно этому условию отвечают газоразрядные лампы, среди которых широкое применение получили ртутные лампы, изготовленные в виде трубки или сферы из специального стекла или кварца.
В качестве источника длинноволнового ультрафиолетового излучения обычно применяют лампы высокого давления, рассчитанные на работу от сети переменного тока. Эксплуатация ламп производится с приборами включения и в арматуре заводского изготовления Такие лампы удобны, когда надо возбудить люминесценцию больших поверхностей. Основная часть энергии этих ламп сосредоточена в видимой и ближней ультрафиолетовых областях.
Лампы высокого давления дают линейчатый спектр, то есть излучают в нескольких спектральных областях при отсутствии излучения в промежутках. Первой интенсивной линией в ультрафиолетовой области является линия 366 нм, затем идут более слабая линия 334 нм, интенсивная, но узкая линия 313 нм и серия слабых линий в границах от 303 до 248 нм.
Лампы сверхвысокого давления, у которых около 45% энергии приходится на ультрафиолетовую область, в отличие от предыдущих дают сплошной спектр (фон), над которым поднимаются отдельные пики максимумов, соответствующие примерно линиям излучения ламп высокого давления.
Коротковолновое излучение можно получить и при помощи ламп низкого давления, свечение которых возникает за счет возбуждения люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность лампы. Такие лампы излучают в области 315-390 нм (максимум излучения 350 нм). Достоинством лампы является компактность, позволяющая использовать ее в разного рода переносных установках, работающих на постоянном токе или с небольшим дросселем от сети переменного тока. Интенсивность излучения лампы очень невелика, что позволяет вести с ее помощью только визуальное наблюдение.
В практике работы зарубежных музейных лабораторий популярностью пользуются лампы мощностью в 500 Вт, изготовленные из «черного» стекла. Благодаря стандартному цоколю эти лампы не требуют специальных монтировочных устройств. Получили широкое распространение и люминесцентные лампы-трубки. Изготовленные из того же стекла, они пропускают только ультрафиолетовую часть спектра. Будучи установленными по сторонам исследуемого произведения, эти лампы дают более равномерное освещение большой поверхности. Лампы-трубки имеют еще одно немаловажное преимущество: они работают без предварительного разогрева, и их можно включать сразу же после выключения, не делая перерыва для охлаждения, что значительно экономит время на операторскую работу.
Поскольку интенсивность свечения, вызываемого ультрафиолетовыми лучами, очень невелика и обнаружить его можно только в темноте, необходимо в процессе исследования исключить видимый свет рассмотренных источников ультрафиолетового излучения. Это легко осуществить с помощью специальных светофильтров, изготовленных из стекла, содержащего никель, кобальт и некоторые другие элементы. В ходе исследования светофильтр помещают между источниками света и объектом изучения. Наиболее удобны стандартные светофильтры марки УФС, предназначенные для выделения определенных зон ультрафиолетового спектра.
Наиболее широкое применение получило стекло марки УФС-3 (стекло, или фильтр Вуда). Лучший фильтр для зоны 390-320 нм, оно пропускает до 90 % излучения 366 нм и поглощает всю видимую область. Отечественная промышленность выпускает также фильтр УФС-6. Имея максимум пропускания в области 360 нм и выделяя ту же область 390-320 нм, он имеет лучшие оптические характеристики и технологические свойства. Стекло УФС-4 отличается от рассмотренных фильтров несколько большим поглощением в указанной области, но является более термостойким.
Так как в целом ряде случаев видимая люминесценция какой-либо наиболее интересной детали, например подписи, бывает очень слабой, даже незначительное количество пропускаемого стеклами УФС видимого фиолетового и красного света может оказать мешающее действие. Для улучшения условий наблюдения и фотофиксации в этих случаях используют дополнительные светофильтры, хорошо пропускающие лучи, соответствующие свечению интересующей детали и поглощающие фиолетовые и красные лучи, которые могут отражаться от объекта, забивая люминесценцию. Необходимо помнить, что такие фильтры сами не должны люминесцировать. Чтобы убедиться в этом, достаточно поместить выбранное стекло в зону действия источника ультрафиолетовых лучей.
Исследование живописи с помощью фильтрованных ультрафиолетовых лучей следует начинать через 5-10 минут после того, как в темном помещении включена лампа. Это время необходимо, чтобы лампа перешла в режим рабочего горения и чтобы глаза адаптировались в темноте. Если лампа сразу не включается, делают еще одно или несколько повторных включений. После того как лампу выключили, нельзя ее включать вновь, если она не остыла, на что требуется 10-15 минут. Включение неостывшей лампы может привести к ее порче.

Техника безопасности при работе с источниками ультрафиолетового излучения.


Нужно помнить, что ультрафиолетовые лучи вредны для глаз. Достаточно несколько секунд посмотреть на открытую лампу (или закрытую светофильтром), чтобы получить воспаление, наступающее через несколько часов. Слабее действуют, но также вредны для глаз ультрафиолетовые лучи, отраженные от исследуемого предмета. Поэтому при работе с ультрафиолетовыми лучами желательно надевать очки с простыми или оптическими стеклами, значительно снижающими количество ультрафиолетовых лучей, попадающих в глаза.
Ультрафиолетовые лучи значительно повышают ионизацию воздуха, усиливая при этом выделение озона и окислов азота. Поэтому в помещении, где проводится работа с ультрафиолетовыми лучами, должен быть обеспечен усиленный обмен воздуха приточно-вытяжной вентиляцией. После окончания работы желательно активное проветривание рабочего помещения.
Как показали специальные исследования и почти вековая музейная практика работы с этим излучением, при этом не происходят ни ухудшения сохранности картин, ни изменения колорита.
Флюоресценция стоматологических реставрационных материалов

Фотофиксация проводимых исследований.


При анализе данных люминесцентного исследования нельзя полагаться лишь на субъективные оценки: наблюдения должны быть зафиксированы и выражены какими-либо объективными показателями. Только в этом случае можно сравнивать и сопоставлять между собой факты, отмеченные при изучении разных произведений. Характерным признаком видимой люминесценции является ее цвет. Однако визуальное определение цвета, как уже говорилось, крайне субъективно. Поэтому было бы целесообразным проведение спектрофотометрирования отдельных участков живописи, что позволило бы однозначно характеризовать окраску свечения. Из-за сложности снятия спектрофотометрических характеристик с большого количества разнородных участков, разбросанных на большой площади произведения, получил распространение менее точный, но более доступный способ фиксации люминесценции — ее фотографирование.
Видимая люминесценция фиксируется фотографически с помощью тех же фотокамер и на тех же фотоматериалах, которые используются при обычной черно-белой репродукционной съемке, поскольку люминесценция является видимым излучением. Однако при фотографировании необходимо соблюдать следующие условия. Из-за слабости свечения съемку нужно вести в темном помещении, а источник ультрафиолетового излучения должен быть экранирован одним из названных выше светофильтров, поглощающих всю видимую часть спектра. Так как не все попавшие на поверхность живописи ультрафиолетовые лучи ею поглощаются, часть их может, отразившись, попасть в объектив фотоаппарата и в силу значительно большей активности, чем свет люминесценции, отрицательно повлиять на качество негатива. Чтобы этого не случилось, перед объективом помещают фильтр, задерживающий ультрафиолетовые лучи, но беспрепятственно пропускающий свет люминесценции.
Для обычной съемки, без специального выделения люминесценции определенного цвета, рекомендуется использовать фильтры ЖС-4 толщиной 1,5-2 мм в комбинации с фильтром ЖС-11 или ЖС-12 толщиной 2-3 мм. Так как стекло ЖС-11 люминесцирует, его надо помещать после стекла ЖС-4 (то есть ближе к объективу). Правильный подбор заграждающих светофильтров имеет очень большое значение для выявления слабо различимых цветовых отличий люминесценции. При этом следует руководствоваться теми же правилами, что и при обычной фотографии. Как и во всех прочих случаях, при работе со светофильтрами желательно пользоваться каталогом цветного стекла, руководствуясь графиками, характеризующими их свойства.
Наводка на резкость и кадрирование изображения при съемке люминесценции ведутся по матовому стеклу в условиях естественного или искусственного освещения. После того как все подготовлено к съемке, исключают весь видимый свет и, если источники ультрафиолетового света находятся в рабочем состоянии, производят съемку.
Проявление негатива ведется в стандартном проявителе. При изготовлении фотоотпечатков нужно следить за тем, чтобы они правильно передавали характер свечения.

Фотографирование произведений искусства в ультрафиолете.


Если фотографируют целиком произведение или крупный фрагмент, его необходимо осветить двумя источниками света, расположенными на небольшом расстоянии от него (около 1 м) по обеим сторонам от фотоаппарата. При одностороннем освещении действие ультрафиолетовых лучей окажется слишком неравномерным и исказит характер свечения. Кроме того, осветители должны быть установлены таким образом, чтобы весь световой поток был направлен на фотографируемый объект и не попадал в объектив.
Экспозиция при съемке зависит от интенсивности люминесценции, чувствительности пленок, мощности источников ультрафиолетовых лучей, удаленности их от объекта съемки, фильтров на объективе. Обычно при фотографировании произведения среднего размера (1x0,7 м) с двумя ртутными лампами по 1000 Вт, находящимися на расстоянии 1-1,2 м от ближнего края картины, и фильтром УФС-6, на пленке чувствительностью 65 ед. ГОСТ, светофильтре на объективе ЖС-4 и диафрагме 22 экспозиция составляет 20-25 минут.
Нужно, однако, заметить, что съемка общего вида произведения не всегда бывает целесообразна. Как и в обычных условиях освещения, при съемке люминесценции гораздо эффективнее и богаче по информации оказываются макрофотографии или фотографии отдельных деталей.
Большую документальную ценность представляет цветная фотография люминесценции. Не говоря о том, что всю цветовую гамму свечения черно-белая фотография сводит к ахроматической шкале яркостей, некоторые участки, представляющие при визуальном наблюдении люминесценции достаточный контраст благодаря различию в цвете, на черно-белой фотографии могут оказаться практически трудно различимыми или вовсе неразличимыми. Источники света для возбуждения видимой люминесценции, их расположение по отношению к картине и увеолевые фильтры остаются теми же, что и при черно-белой съемке. Перед объективом фотокамеры целесообразнее поместить, чтобы не нарушать цветопередачу, бесцветное стекло БС-10 в комбинации со стеклом ЖС-3 или только стекло ЖС-3. Время экспозиции при съемке подбирается опытным путем. Как и при других видах фотосъемки, большое значение имеет цветное макрофотографирование деталей. На таких фотографиях цветные нюансы люминесценции воспринимаются значительно полнее.
Исследование в отраженных ультрафиолетовых лучах. Не все испускаемое источником ультрафиолетовое излучение поглощается исследуемой поверхностью и преобразуется в видимое свечение. Часть его отражается от объекта и может быть зафиксирована фотографически. Фотографирование живописи в отраженных ультрафиолетовых лучах является самостоятельным видом ее исследования, во многом дополняющим исследование в свете видимой люминесценции.
Для этой цели используют ту же пленку, что и для регистрации видимой люминесценции. Процесс фотографирования отличается от съемки видимой люминесценции лишь тем, что перед объективом фотокамеры помещают светофильтр, поглощающий весь видимый свет и пропускающий только ультрафиолетовые лучи. Источник света лучше не экранировать светофильтром, так как при этом неизбежно происходит ослабление ультрафиолетового излучения.
Наводка на резкость проводится при обычном освещении. Если фотографирование в ультрафиолетовых лучах осуществляется после фотографирования видимой люминесценции , никаких дополнительных манипуляций, кроме замены фильтра перед объективом и удаления фильтра с источника света, не требуется. Так как ультрафиолетовые лучи являются очень активными, экспозиция по сравнению с фотографированием в свете видимой люминесценции намного короче и составляет при описанных выше условиях съемки от 15 секунд до 1 минуты.
Разница в преломлении видимого света и ультрафиолетовых лучей не сказывается на резкости изображения даже при макросъемке. При достаточном диафрагмировании объектива (до 22) фотографии отличаются высокой степенью резкости изображаемых деталей. Использование обычных фотообъективов позволяет проводить подобные исследования только в зоне ближних ультрафиолетовых лучей. Поэтому целесообразнее всего при съемке пользоваться теми источниками света и светофильтрами, максимум излучения и пропускания которых лежит в этой области спектра. Более коротковолновые ультрафиолетовые лучи, отраженные от картины, не могут быть зафиксированы фотографически, так как они полностью поглощаются стеклянными линзами фотообъектива. Для работы в коротковолновой зоне требуются специальные объективы, изготовленные из кварца, однако такие объективы довольно дороги и труднодоступны для рядовой лаборатории.
Для того чтобы быть уверенным в чистоте исследования, осуществляемого с помощью ультрафиолетовых лучей, желательно все виды фотофиксации проводить с применением специальных индикаторов, представляющих собой небольшую алюминиевую пластинку с нанесенным на нее люминофором, закрепляемую на поверхности фотографируемого объекта в неответственном месте. Приемником отраженных ультрафиолетовых лучей кроме светочувствительных эмульсий могут служить электронно-оптические преобразователи, имеющие сурьмяно-или кислородно-цезиевые катоды. Такие преобразователи обладают значительной чувствительностью в области 340-360 нм. При работе с этими приборами перед объективом помещают один из фильтров серии УФС, а поскольку фотокатод преобразователя обладает высокой чувствительностью к инфракрасной области спектра, целесообразно дополнительно поместить перед объективом фильтр СС-8, поглощающий часть этого излучения. Источник света используется тот же, что и при фотографировании в отраженных ультрафиолетовых лучах.

Флюоресценция минералов в ультрафиолете.

Циркон (желтый), микроклин (фиолетово-красный), кальцит (розовый), флюорит (3 кристалла на переднем плане); КВ Уф - для наблюдения люминесценции требуется именно ультрафиолетовое излучение (а не инфракрасное, к примеру) - если мы хотим увидеть люминесценцию (ведь бывает свечение и не только в диапазоне видимого света), то для ее возбуждения нам потребуется излучение, обладающее большей энергией, чем видимый свет. Впрочем, в научной лаборатории для этой же цели мы можем воспользоваться и другими источниками возбуждения - рентгеновскими и электронными лучами, причем свечение минерала станет еще ярче. Любителю такие устройства недоступны - они слишком громоздки, очень дороги и требуют исключительных мер предосторожности. В нашем с Вами распоряжении - ультрафиолетовые лампы, в которых под давлением находятся пары ртути. При пропускании электрического тока они испускают видимый свет и ультрафиолетовое излучение. Если лампу закрыть специальным светофильтром, который задерживает видимый свет, а ультрафиолетовый пропускает, мы получим простейший прибор, с помощью которого можно выходить на поиски "минералов-светлячков".
Чем мощнее лампа, тем больше фотонов УФ-излучения приходится на единицу площади поверхности минерала, тем ярче люминесценция. Портативные УФ-лампы обычно имею мощность 4-6 Вт, если же Вы хотите создать на дому маленький музей или витрину с люминесцирующими минералами, то следует приобретать специальные витринные лампы мощностью 15-30 Вт.
Не следует думать, что если минерал люминесцирует, то обнаружить это можно с помощью любого ультрафиолетового источника. Как известно, электрон, принадлежащий атому или кристаллу, изменяет свою энергию не произвольно, а "квантами", то есть ступенчатым образом. Это означает, что перевести электрон на определенный энергетический уровень можно, только воздействуя на него излучением с определенной длиной волны. А если в спектре лампы такой длины волны нет, то и люминесценции мы не увидим. Правда надо иметь в виду, что зачастую кристалл обладает целым набором возможных электронных уровней, каждый из которых "отвечает" за свою долю люминесценции и "ловит" ультрафиолетовое излучение "своей" строго определенной энергии. Здесь скрывается еще одна замечательная особенность люминесценции: энергия, которую электроны излучают при возвращении с разных электронных уровней, соответствует различным участкам спектра. Так что, меняя длину волны УФ-освещения, иногда можно заставить минерал светиться разным цветом. Конечно, конкретные особенности свечения будут зависеть от вида минерала и характера примесей в нем.
На практике, изучая люминесценцию, специалисты выделяют ультрафиолет требуемой длины волны, подбирая светофильтры или другими способами. Портативные лампы производятся со встроенными светофильтрами, причем обычно выпускаются лампы, излучающие в двух стандартных диапазонах - 254 нм ("коротковолновый ультрафиолет", КВ УФ) и 366 нм ("длинноволновый ультрафиолет", ДВ УФ). В некоторые лампы встроено одновременно два разных светофильтра. Такая стандартизация дает возможность применять лампы различных производителей и получать сопоставимые результаты, что особенно важно при использовании литературных источников.

Ультрафиолет и минералогия.


Минералы в ультрафиолете


Люминесцировать могут самые разные минералы. Среди них и драгоценные камни - алмаз, рубин, сапфир, топаз, шпинель, кунцит, опал, лазурит, бирюза, янтарь, но есть и "простые" минералы, которые никогда не привлекут Ваш взор, если попадутся на глаза не как кристаллы, а в виде обломков. Между тем именно такие минералы найти несложно, а радость при виде светящегося камушка ничем не уступит чувству, которое вызывает ювелирный камень в драгоценной оправе. В природе открыто уже более 3000 минералов, а люминесцируют из них более 500. Это значит, что практически в любой горной породе может найтись люминесцирующее зернышко. Наиболее известные люминесцирующие минералы - флюорит, минералы-карбонаты (кальцит, доломит, магнезит, арагонит и другие), апатит, циркон, шеелит. Рудные минералы - самородные металлы, их оксиды и сульфиды обычно не люминесцируют. Кроме того, к сожалению "не светятся" такие красивые минералы как кварц, халцедон и их разновидности, а также многие бериллы, гранаты, турмалины.
Люминесцируют многие "простые" минералы.
Обычно минералы не светятся "в чистом виде", для возникновения люминесценции необходимо присутствие активаторов - структурных примесей различных химических элементов. Типичными активаторами являются редкоземельные элементы, хром, марганец, уран. Вызывать люминесценцию могут комплексы переходных металлов, молекулярные ионы и даже дефекты кристаллической структуры минерала, не связанные с примесями.
Вот короткие описания люминесценции некоторых распространенных минералов (указаны: название минерала, его химическая формула, цвета люминесценции в КВ и ДВ диапазонах):
Алмаз. C. КВ и ДВ: голубой, светло-зеленый, желтый, оранжевый, красный.
Арагонит. Ca. КВ и ДВ: белый, зеленый, желтый, кремовый, голубовато-белый, красный. оранжевый.
Апатит. Ca5<(F,Cl,OH)|(PO4)3>. КВ и ДВ: оранжевый, желтый. коричневый, красный, кремовый, белый, фиолетовый, голубовато-серый.
Кальцит. Ca. КВ и ДВ: красный, белый. зеленый. голубой, оранжевый, фиолетовый, пурпурный.
Корунд (рубин, сапфир). Al2O3. КВ и ДВ: красный, пурпурный, оранжевый, желтый; КВ: голубой.
Флюорит. CaF2. КВ и ДВ: голубой, фиолетовый, белый, красный, желтый, кремовый.
Циркон. Zr. КВ (слабее в ДВ): ярко-желтый, оранжевый.
Шеелит. Ca4. КВ: бело-голубой, кремовый, желтый.
Шпинель. MgAl2O4. КВ и ДВ: красный; ДВ: зеленый, голубой.
Урановые слюдки (отенит, торбернит). (Ca,Cu)2|PO>sub>42·10-12H2O. КВ и ДВ: яркий желто-зеленый, зеленый, желтый.

Ссылки на сайты о минералогии и флюоресценции минералов.


Сайт любителей флюоресцирующих минералов. Рекомендую.Общество любителей флюоресцирующих минералов (Fluorescent Mineral Society).
Любительский сайт коллекционера Флуоресцентные минералы Кена