Embedded Files
Fluorescentie
Fluorescentie
Het begrip fluorescentie is afkomstig van fluoriet: een mineraal dat bestaat uit het zout calciumfluoride (CaF2), een bekende fluorescerende stof.
Fluorescentie in het gebied van ultraviolette straling en zichtbaar licht wordt veroorzaakt door aangeslagen toestanden van een elektron in een atoom: de energieverschillen tussen de elektronenbanen van de bindingselektronen zijn daar in de orde van enkele elektronvolts (eV). Een kleine verandering in het atoom zal de energieniveaus een klein beetje veranderen, en daardoor ook de golflengte waarbij de fluorescentie plaatsvindt. Deze effecten kunnen worden gebruikt om de moleculen te identificeren.
Fluorescentie is een bijzonder geval van luminescentie. Het is een natuurkundig verschijnsel waarbij een atoom een hoog-energetisch foton absorbeert, waardoor een elektron in een geëxciteerde toestand belandt en vervolgens terugvalt naar de grondtoestand in minstens twee stappen. Daarbij worden twee stralingen uitgezonden, zodat de som van de frequenties gelijk is aan de originele frequentie van het hoog-energetisch foton. Bijvoorbeeld: Het hoog-energetisch foton, UV-licht, wordt geabsorbeerd (absorptie) en dan kan door fluorescentie groen, zichtbaar licht en onzichtbaar UV-licht worden uitgezonden (emissie).
Fluorescentie is dus lichtemissie door bepaalde substanties wanneer ze worden geactiveerd door ultraviolette energie. De emissie verdwijnt indien de activering wordt verwijderd. Fluorescentie komt van het mineraal Fluoriet, waarvan begin 1850 werd geconstateerd dat het blauw opgloeide door het in de zon aanwezige Uv-licht.
Wat is licht?
Fluorescentie is lichtemissie door bepaalde substanties wanneer ze worden geactiveerd door ultraviolette energie. De emissie verdwijnt indien de activering wordt verwijderd. Fluorescentie komt van het mineraal Fluoriet, waarvan begin 1850 werd geconstateerd dat het blauw opgloeide door het in de zon aanwezige Uv-licht.
Radiogolven zijn vergelijkbaar met licht alleen is hun golflengte langer. Daarna komen de Microgolven, die worden veelal gebruikt in radar en bijvoorbeeld in de magnetron om het eten van binnenuit te verhitten. Dan krijg je Infrarode straling, dit wordt gebruikt in de afstandsbediening. Infrarood wordt afgekort als IR, mensen voelen dit als warmte.
Daarna komt het zichtbare licht, hiermee wordt bedoeld dat wij mensen dit licht met onze ogen kunnen zien, alle mogelijke kleuren dus. Licht is uit verschillende kleuren opgebouwd. Alle kleuren hebben een verschillende golflengte. Met golflengte wordt bedoeld de afstand tussen twee toppen van golven, zoals je ook bij water ziet. De kleur van een object wordt bepaald door de frequentie (golflengte) van de elektromagnetische straling die het terug reflecteert. Een zwart voorwerp absorbeert alle golflengten van het zichtbare licht. Een rood voorwerp absorbeert alles behalve de rode straling. Daarna komt het ultraviolette licht ook wel Uv-licht genoemd, daardoor worden wij bruin als we in de zon liggen. De ozonlaag houdt dit grotendeels tegen, maar door de aantasting komt er steeds meer UV binnen, en dit kan schadelijk zijn, dus is het ongezond om lang in de zon te liggen. De röntgenstralen, deze worden veel gebruikt, in de medische wetenschap.
Als laatste komen de gammastralen, deze stralen zijn schadelijk voor alle levende wezens, en komt o.a. vrij bij kerncentrales en uit bijvoorbeeld uranium, Gamma stralen hebben de kortste golflengte, maar dus de hoogste energetische waarde.
Ultraviolet licht
Ultraviolette straling ligt in het bovenstaande schema dus voor het zichtbare licht. De energetische waarde is dus hoger. De golflengten liggen van 100 nm. tot 400 nm. We kunnen ultraviolet licht verdelen in vier gebieden, zoals in het volgende figuur is te zien. De lange golfstralen liggen in het bereik van 315 tot 400 nm. (ook wel UV-A genoemd).
De term “black light” is een bekend begrip en wordt veel in dancings gebruikt vanwege de oplichtende witte kleding, ogen, tanden en veel verfsoorten. Veel mineralen lichten op bij deze golflengte, de bekendste is wel fluoriet. Het gebied in het middengolfbereik (280-315 nm.) Sommige mineralen, zoals scapolieten, reageren op de middengolf straling.
De straling rond de 300-310 nm. (UV-B) veroorzaakt een fotochemische reactie in de huid, wat wij als zonnebrand ervaren.
De productie van vitamine D gebeurt ook onder invloed van deze straling. De korte golf straling is het gebied van 200 tot 280 nm. (UV-C) maar zal ons onder normale omstandigheden niet bereiken. Deze straling wordt door de atmosfeer tegengehouden. Het is ook deze straling (van beneden de 300 nm.) die een bacteriedodend effect heeft, waardoor het veel wordt toegepast in de levensmiddelenindustrie.
Vacuüm ultraviolet licht is het laatste gebied, en niet van belang voor gebruik bij mineralen. Het moet onder vacuüm worden toegepast omdat gewone lucht de straling al tegenhoudt.
Vacuüm ultraviolet licht is het laatste gebied, en niet van belang voor gebruik bij mineralen. Het moet onder vacuüm worden toegepast omdat gewone lucht de straling al tegenhoudt.
UV Lampen
Bij fluorescerende mineralen heb je een UV-lamp nodig om ze te laten fluoresceren. De meest toegepaste zijn Tl-buizen, maar de UV Leds zijn erg in opkomst. Momenteel worden deze vooral in zaklampen toegepast. Display lampen voorzien van UV Leds zijn wel volop in ontwikkeling momenteel.
Het Uv-licht dat we gebruiken bij fluorescerende mineralen is in 3 gebieden ingedeeld:
UV-A Golflengte is 365nm
UV-B Golflengte is 310nm
UV-C Golflengte is 254nm
UV-A licht hebben we op aarde in overvloed van de zon. Het wordt niet tot nauwelijks tegengehouden door de atmosfeer en gaat probleemloos door glas.
UV-B licht hebben we ook op aarde, maar het grootste deel daarvan wordt tegengehouden door de atmosfeer en het gaat niet tot nauwelijks door glas.
UV-C komt niet door de atmosfeer heen en bereikt het aardoppervlak niet.
Uv-licht is slechts voor een klein deel waarneembaar voor ons oog. Dit deel zit in het UV-A gebied, tot ongeveer 380nm (nanometer). Daaronder is Uv-licht onzichtbaar voor ons.
UV-C licht en fluorescentie worden in het dagelijkse leven om ons heen enorm veel toegepast in de vorm van Tl-buizen.
Vrijwel alle Tl-buizen wekken binnen in de buis UV-C licht op. Dit licht raakt een laag poeder aan de binnenkant van de buis. Dit poeder fluoresceert vervolgens en wij zien dit als zichtbaar wit licht.
Er zijn ook Tl-buizen die UV-A, UV-B en UV-C licht uitstralen.
Ze zijn gemaakt van gewoon glas alleen zetten de poeders aan de binnenkant van de buis het licht niet om in wit licht, maar in UV-A licht.
Er zijn 2 verschillende types UV-A Tl-buizen:
“zwarte” Tl-buizen, oftewel blacklights.
Eigenlijk is de precieze omschrijving:
Blacklight Blue (BLB). Deze worden bijvoorbeeld veel gebruikt in discotheken. Deze buizen zijn gemaakt van een zwart gekleurd glas dat UVA-straling doorlaat. De poeders (fosfors) aan de binnenkant van de buis zetten de UVC-straling om in UVA licht. Het zwarte glas filtert het zichtbare blauwe licht.
“Witte” Tl-buizen, ook wel actinische genaamd (deze worden juist omschreven als Blacklight, BL). Deze worden vaak in insectenverdelgers gebruikt. Ook bij deze buizen komt UV-A licht vrij, maar ook veel zichtbaar licht. Dit zichtbare licht is niet wenselijk bij fluorescerende mineralen en zal d.m.v. een speciaal zwart glasfilter weer weg gefilterd moeten worden.
UV-B en UV-C Tl-buizen zijn van een speciaal glas gemaakt dat dit licht doorlaat. Gewoon glas laat alleen UV-A door en kan niet gebruikt worden voor UV-B en UV-C. Het gebruikte glas wordt vrijwel altijd gemaakt van puur kwartszand dat onder hoge temperatuur wordt samengesmolten. Het is evident dat dit soort glas een stuk duurder is.
Bij UV-B Tl-buizen zit een poeder laag aan de binnenkant die het opgewekte UV-C licht omzet in UV-B. Hier komt ook veel zichtbaar licht bij vrij en dat zal voor gebruik bij fluorescerende mineralen weg gefilterd moeten worden met een speciaal filter.
Dit filter is ook gemaakt van puur kwartszand en is met speciale toevoegingen zwart gemaakt.
UV-C Tl-buizen zijn gemaakt van alleen puur kwartsglas, immers alleen het opgewekte UV-C licht binnen in de buis hoeft doorgelaten te worden.
Voorbeeld van fluorescentie
Onderstaand een voorbeeld van fluorescentie van het mineraal sodalite onder UVA (korte golf). In daglicht ziet het stuk er uit als een gewone steen. Als hetzelfde stuk word blootgesteld aan UVA krijgt de sodalite een helder oranje kleur en geeft het fel licht af.
Het mineraal sodalite (var. hackmanite) bij daglicht. De matrix is lichtgrijs en de sodalite bevind zich in het midden en is creme kleurig.
Hetzelfde stuk, maar dan blootgesteld aan UVA straling. De sodalite licht duidelijk op in een mooi heldere oranje kleur.
In bovenstaand voorbeeld van de sodalite zagen we een mooie oranje kleur, maar soms komen in een steen ook meerdere fluorescerende mineralen voor, die ook nog eens verschillend reageren op de verschillende UV golflengtes. Over het algemeen onderscheiden we in de fluorescentie hobby een drietal golflengtes, te weten; UVA (365nm), UVB (310nm) en UVC (255nm). Onderstaan een voorbeeld van een stuk uit Afghanistan dat meerdere fluorescerende mineralen bevat, die ook nog eens verschillend reageren op deze drie verschillende golflengtes.
Afghanite, Calcite, Phlogopite, Diopside, Fluorapatite
Sar-e-Sang, Kuran wa Munjan District, Kokcha Valley, Badakhshan, Afghanistan 613 gram en 12 x 9 x 6 cm onder daglicht
Onder UVA
Onder UVB
Onder UVC
Page updated
Google Sites
Report abuse