Люминесцентный анализ

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ минералов и руд (а. luminescent analysis; н. Lumineszenzanalyse; ф. analyse par luminescence; и. analisis luminiscente) — метод исследования, основанный на способности объектов светиться под действием ультрафиолетовых (фото- люминесценция), рентгеновских (рентгено- люминесценция) лучей, электронного луча (катодолюминесценция), а также при нагреве объектов, предварительно подвергнутых ионизирующему облучению (термолюминесценция).

Люминесцентный анализ обычно производится в видимой области спектра. Способностью люминесцировать обладают вещества, прозрачные хотя бы частично, в оптическом диапазоне длин волн: жидкости, минералы-диэлектрики и полупроводники, если они не содержат существенных примесей-гасителей (например не более 1 атомного % ионов Fe²⁺). Важнейшие люминесцирующие минералы: гомоатомные минералы — алмаз и муассанит; сульфиды — киноварь, сфалерит-клейофан; галогениды — флюорит, криолит; оксиды — кварц, корунд, шпинель, касситерит, бадделеит, фенакит; оксосоли — полевые шпаты, слюды (литиевые безжелезистые), сподумен, датолит, данбурит, циркон, апатит, кальцит, шеелит, повелит, ангидрит, барит, соли уранила. Люминесценция связана с наличием элементов-люминогенов, образующие центры свечения в составе минералов. Их природу устанавливают спектроскопическими методами. "Сквозным" люминогеном является кислород, люминесценция которого возбуждается при электронно-дырочной рекомбинации в процессе рентгено-люминесценции и катодолюминесценции. В фотолюминесценции участвуют главным образом изоморфно-примесные люминогены — ионы металлов с недостроенными электронными оболочками: Mn²⁺, Eu²⁺ и TR³⁺ в минералах кальция; Fe³⁺ в силикатах и алюмосиликатах, Tl⁺ в минералах калия и цезия и др. с содержаниями от ~0,00 n до 1%. Ряд минералов (например, киноварь, касситерит, родонит, вульфенит, силикаты и гидроксиды уранила) даёт яркую фотолюминесценцию только после охлаждения, например в жидком азоте (криолюминесценция). Цвета и спектры люминесценции флюорита, апатита, кальцита, шеелита, полевых шпатов, слюд и некоторых др. минералов, изменяющиеся в зависимости от особенностей геологической обстановки минералообразования, служат типоморфными признаками этих минералов. В некоторых соединениях проявляются собственные люминогены, служащие их диагностическими признаками: Mn²⁺ в минералах марганца, U⁶⁺ в минералах уранила, W⁶⁺ в шеелите, Mo⁶⁺ в повеллите и вульфените, органические молекулы в углеводородах, гидроксил в кристаллогидратах.

Люминесцентный анализ используется как один из методов минералогии, анализа проб пород, руд и продуктов обогащения. Производится непосредственно в стенках горных выработок, штуфах, керне, шлихах и протолочках, облучаемых люминоскопами. Петрографический люминесцентный анализ шлифов проводится с помощью электронного зонда по цвету катодолюминесценции минералов под микроскопом. Полуколичественными люминесцентными анализами содержания отдельных минералов в пробах характеризуется низким порогом обнаружения данной фазы (от ~0,0 n до 0,1% шеелита, касситерита, циркона) и воспроизводимостью 10-20%. Люминесцентный анализ битуминозного вещества в горных породах применяется для оценки перспектив нефтегазоносности районов, для стратиграфического расчленения и корреляции толщ осадочных пород. Рудоразборка по люминесцентным свойствам производится вручную или автоматически. Разработаны схемы люминесцентного извлечения алмазов, предварительной сепарацией шеелитовых, литий-тантал-калишпатовых, флюоритовых, апатитовых, датолитовых, данбуритовых, баритовых руд.