Luminiscenční spektroskopické metody

Podobné dokumenty
Vybrané spektroskopické metody

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Fluorescence (luminiscence)

Metody charakterizace

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Metody analýzy povrchu

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Zdroje optického záření

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

Výuková pomůcka pro cvičení ze geologie pro lesnické a zemědělské obory. Úvod do mineralogie

Metody analýzy povrchu

13. Spektroskopie základní pojmy

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Optoelektronika. elektro-optické převodníky - LED, laserové diody, LCD. Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Elektronová mikroanalýz Instrumentace. Metody charakterizace nanomateriálů II

Referát z Fyziky. Detektory ionizujícího záření. Vypracoval: Valenčík Dušan. MVT-bak.

Analýza vrstev pomocí elektronové spektroskopie a podobných metod

Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Stručný úvod do spektroskopie

Barevné principy absorpce a fluorescence

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

Želatina, příprava FSCV. Černobílá fotografie. Želatina, příprava FSCV. Želatina, příprava FSCV. Želatina, příprava FSCV

Spektrometrické metody. Luminiscenční spektroskopie

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

Dokumentace projektu. Fotoluminiscence. Autorky: Kateřina Limburská, Tereza Fleková Vedoucí projektu: Zdeněk Polák

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Fluorescenční mikroskopie

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie. UV-vis oblast. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Metody povrchové analýzy založené na detekci iontů. Pavel Matějka

Rentgenová difrakce a spektrometrie

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

Bc. Miroslava Wilczková

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

Úvod do praktické geologie I

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

Mineralogie. 2. Vlastnosti minerálů. pro Univerzitu třetího věku VŠB-TUO, HGF. Ing. Jiří Mališ, Ph.D. tel. 4171, kanc.

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Barevné principy absorpce a fluorescence

Rentgenfluorescenční analýza, pomocník nejen při studiu památek

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti


SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Speciální spektrometrické metody. Zpracování signálu ve spektroskopii

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

jádro a elektronový obal jádro nukleony obal elektrony, pro chemii významné valenční elektrony

Příprava polarizačního stavu světla

Počátky kvantové mechaniky. Petr Beneš ÚTEF

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Absorpční fotometrie

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/Vis OBLASTI SPEKTRA

Oblasti průzkumu kovů

Polovodičové detektory

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

(Návod k praktiku) Produkty. I.typ II.typ. X 1 Σ + g nm nm. Kyslík

Glass temperature history

ení s chemickými látkami. l rní optiky

Chemická kinetika. Chemické změny probíhající na úrovni atomárně molekulové nazýváme reakční mechanismus.

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Elektronová Mikroskopie SEM

METODY - spektrometrické

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Hmotnostní spektrometrie

5. Třída - karbonáty

Mineralogie systematická /soustavná/

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

RTG difraktometrie 1.

Netradiční světelné zdroje

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis

ABSORPČNÍ A LUMINISCENČNÍ SPEKTROMETRIE V UV/VIS OBLASTI SPEKTRA

Proč elektronový mikroskop?

Přednáška č. 3. Strukturní krystalografie, krystalové mřížky, rentgenografické metody určování minerálů.

Úvod do fyziky tenkých vrstev a povrchů. Spektroskopie Augerových elektron (AES), elektronová mikrosonda, spektroskopie prahových potenciál

E g IZOLANT POLOVODIČ KOV. Zakázaný pás energií

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15


Transkript:

Luminiscenční spektroskopické metody Luminiscence zahrnuje jevy, kdy látka l odpovídá na dopad elektromagnetického zářenz ení nebo elementárn rních částic emisí viditelného světla v množstv ství větším, než je produkováno tepelným černým tělesem. t V praxi se rozlišuje podle podnětu, který luminiscenci vyvolal: katodová luminiscence (vyvolána elektrony) fotoluminiscence (emise světla v reakci na dopad fotonů) chemiluminiscence (jako reakce na volné radikály) radioluminiscence (reakce na dopad vysokoenergetických částic - protonů, částic alfa)

Kinetické rozdělení luminiscenčních jevů se řídí tím, za jak dlouho po stimulujícím impulzu dojde k emisi světelného záření. Podle konvence při objevení se světelného záření do 1.10-8 s po ozáření se mluví o fluorescenci, po více než 1.10-8 s - o fosforescenci. Emise světla pochází z přechodu elektronu z excitovaného stavu do stavu s nižší energií. Elektronová struktura atomu souvisí s příslušnými kvantovými stavy, symetrií a lokálními poli v oblasti atomu. Z toho důvodu může analýza luminiscenčního spektra odhalit typ atomu a strukturní pozice, odpovědné za vznik luminiscence. Emisní spektrum obsahuje pásy, odpovídající přechodům, které produkují světelné záření. Fotony v oblasti viditelného světla mají energii 1,6-3,25 ev, která odpovídá typickým energetickým rozdílům excitovaného a základního stavu u přechodných kovů a REE. Většina luminiscenčních jevů u minerálů je svázána právě s přítomností těchto prvků.

Katodová a UV-luminiscence Využit ití luminiscence v mineralogii: studium stopových prvků (až na úrovni ppb), defektů intersticiáln lních nečistot, povaha pozic, které tyto prvky zaujímaj mají, interakce a fyzikáln lní separace těchto t prvků, elektrické a tepelné vlastnosti minerálů Všechny tyto informace se dají využít t k určen ení chemické,, tepelné a deformační historie minerálu, resp. horniny. Luminiscence můžm ůže e pocházet z celého objemu materiálu nebo z izolovaných nečistot, shluků defektů, odmíš íšenin, inkluzí, kontaminovaných hranic zrn.

V geologických vědách se nejčastěji využívá UV- a katodová luminiscence (CL). U ultrafialové luminiscence je zdrojem UV záření Hg nebo Xe lampa, nebo je UV buzeno laserem. Laserem buzené UV záření má vysokou hustotu energie a jeho další výhodou je velmi selektivní vznik excitovaných stavů.

U katodové luminiscence je zdrojem elektronů elektronové dělo. Čím lepšího vakua lze dosáhnout, tím snáze seinterpretují výsledky CL (v okolí vzorku je méně ionizovaného plynu). Vyvolání luminiscence elektrony oproti UV má několik výhod: menší hloubku penetrace (několik µm proti 0,X X mm), laterální fokusaci v řádu dolních µm (umožňuje analyzovat malá zrna, inkluze, hranice zrn) katodová luminiscence je jasnější (zářivější), než UV luminiscence => lepší prostorové rozlišení, CL lze pozorovat u více minerálních druhů, než UV-L.

Luminiscenci v minerálech může aktivovat absorpce a emise světla jednotlivými ionty na určitých krystalografických pozicích. Je většinou nezávislá na krystalové struktuře okolní hostitelské fáze. Příkladem může být luminiscence minerálů aktivovaných lantanoidy (apatit, fluorit, zirkon) a aktinidy (zvláště iontem UO 2+ ). Luminiscence charakteristická pro určité REE s konfigurací 4f nebo 5f je téměř nezávislá na variabilitě krystalové struktury. Proto je např. luminiscenční spektrum UO 2+ stejné ve skle, síranech, fosfátech i roztocích (maximální emise v žlutozelené části spektra). Je-li elektronová struktura prvku smíšená (konfigurace 4f - 3d), je citlivost na jeho pozici ve struktuře hostitelské fáze větší (u některých REE). Přechodné kovy s 3d elektrony jsou citlivé na geometrii místa. Příklad: Mn 2+ v oktaedrické pozici v silikátech, oxidech, karbonátech a fosfátech dává oranžovočervenou luminiscenci, naproti tomu Mn 2+ v tetraedrické pozici způsobuje zelenou luminiscenci; kombinace oktaedrické a tetraedrické koordinace (např. ve skle) vede k červené luminiscenci.

Prvky, jejichž malá množství mohou vyvolávat luminiscenci, se nazývají aktivátory. Nejdůležitější aktivátory jsou přechodné kovy a REE s částečně zaplněnými d a f slupkami, které aktivují luminiscenci už v koncentraci několika ppm. Situaci může komplikovat interakce aktivátorů: záření vybuzené primárním aktivátorem (zde nazývaným "sensitizer") může být absorbováno druhým aktivátorem, způsobujícím sekundární emisi. Takový jev se nazývá kaskádová fluorescence. Příkladem je kombinace Pb 2+ jako sensitizeru pro Mn 2+ jako aktivátoru (určité karbonáty). Tlumení luminiscence (quenching) může být tepelné nebo chemické. Typickým příkladem je tlumení luminiscence trojmocným železem (luminiscence killer či l. poison). Při vysokých koncentracích více aktivátorů může docházet i k samotlumení (většina REE sloučenin, WO 4 v MnCO 3 ap.).

Příklady použití CL v geologii V kvalitativní podobě (bez registrace spektra) je katodová luminiscence užívána v sedimentologii k získávání údajů o provenienci, zonálnosti minerálů, strukturách růstu krystalů (obr. 7), diagenezi sedimentů. Umožňuje odlišit autigenní a detritické komponenty hornin a potvrdit chronologii cementace. V těchto aplikacích má největší význam luminiscence křemene (způsobovaná nečistotami a snad i vakancemi) a karbonátů (podle příměsi Mn). Luminiscence je dále využívána k detekci a identifikaci minerálů v píscích, horninách, rudách v laboratoři i v terénu. Hlavními takto užívanými luminiskujícími minerály jsou apatit, kalcit, plagioklasy, fluorit, zirkon a scheelit, obsahující Mn 2+ nebo REE.

Obraz zrna zirkonu v SEI \ katodoluminiscenci

Luminiscenční spektra různých minerálů, vybuzená rtg-zářením: 1-fluorit, 2 - datolit, 3 - danburit, 4 - plagioklas, 5 - mikroklin, 6 - scheelit, 7 - křemen, 8 - apatit, 9 - spodumen, 10 - kalcit, 11 - baryt a celestin; 12 - laserem vybuzené luminiscenční spektrum kasiteritu