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CATODOLUMINISCENCIA
SEM
CATODOLUMINISCENCIA
• Es la emisión de fotones de longitud de onda
característica de un material debido a un
bombardeo de electrones de alta energía.
• Teoría de bandas de estado solido. Fenómeno
de luminiscencia.
• En un cristal es excitado con electrones con
suficiente energía, los electrones de la banda
de conducción (baja energía) son promovidos
a la banda de conducción (alta energía).
• Cuando los electrones energéticos regresan a la banda de valencia
(estado fundamental),pueden ser atrapadas temporalmente (en la
escala de microsegundos) trampas por intrínsecas (defectos
estructurales) y/o extrínsecos (impurezas).
• Si la pérdida de energía cuando los electrones dejan las trampas se
emite en el rango de energía / longitud de onda apropiada, dará
como resultado la luminiscencia.
• La mayor parte de los fotones entran en el rango visible del espectro
electromagnético (longitudes de onda de 400-700 nm) y una porción
menor ultravioleta, infrarrojos (IR).
• Hay varias formas posibles en las que las trampas pueden interactuar para
producir luminiscencia ( fig.).
• Una vez que los electrones son excitados a la banda de conducción y que
no pueden encontrar una trampa y caer a la banda de valencia, se
mueven al azar a través de la estructura de cristal hasta que se encuentre
una trampa.
• Desde esa trampa, el electrón puede volver al estado fundamental o se
puede encontrar con múltiples trampas que servirán para la emisión de
fotones con longitudes de onda que dependen de las diferencias de
energía.
• La intensidad de la CL es generalmente una función de la densidad de las
trampas
• Luminiscencia intrínseca es característica de huésped de la red . Puede ser
debido a la no estequiometria ( vacantes ), las imperfecciones estructurales
(mala ordenación en el cristal, el daño por radiación , daños de choque,
etc.) y las impurezas (no- activadores que distorsionan la red ).
• Luminiscencia extrínsecos resulta de impurezas en la estructura.
• Las impurezas generan centros luminiscentes y son más comúnmente
elementos de transición, tierras raras.
• Estas impurezas son generalmente la fuente más común de CL en minerales.
• Activadores - estos son los elementos ( sustitucionales ) que promueven la CL
en un material. En general, la intensidad de CL aumentará con la
concentración a un punto. Con un mayor aumento en la concentración, la
CL disminuirá ( es decir, auto- enfriamiento rápido ) depende de la
estructura de la red .
• Los ejemplos de activadores importantes de minerales incluyen Mn2+ , Cr3 +
, Fe3+ , Ti4 + y elementos de tierras raras ( REEs ) .
• Una consideración adicional es que la intensidad y longitud de onda de la
CL es dependiente de la configuración electrónica del ion activador y la
naturaleza de la red que contiene el ion .
• En algunos minerales del CL depende principalmente del tipo de REE
porque el CL comúnmente implica orbitales 4f y 5f blindados y no tiene
mucha influencia de vínculos con los átomos vecinos.
Sensibilizadores (co-activadores)-estos son iones que deben coexistir con otro
activador, absorben la energía, la reemiten a un activador y mejoran la
respuesta CL del activador. Por ejemplo, Pb2 + puede servir como un
sensibilizador para Mn2 + situado en calcita.
Inactivadores: hay iones que inhiben o eliminan CL en un material. El inhibidor
más importante en minerales es típicamente Fe2 +, Co2 +, pero, Ni2 + y Fe3 +
también son conocidos por actuar como atenuadores.