0. 1.2. Люминесценция

Под люминесценцией понимают свечение, испускаемое холодным (не раскаленным) веществом, в частности минералом, под влиянием внешних воздействий.

В зависимости от источника возбуждения различают катодолюминесценцию – явление свечения вещества под влиянием бомбардировки электронами, фотолюминесценцию – явление свечения вещества под влиянием поглощенной лучистой энергии ультрафиолетовых лучей и другие виды люминесценции.

По характеру свечения различают флуоресценцию и фосфоресценцию. Флуоресценция – люминесценция, прекращающаяся сразу после удаления источника возбуждения; фосфоресценция – люминесценция, продолжающаяся после удаления источника возбуждения.

Свойством люминесценции обладают многие минералы, в том числе и урановые.

Катодолюминесценция свойственна минералам урана и минералам других групп: алмазу, шеелиту, апатиту, флюориту, кальциту, кварцу и др.

Фотолюминесценция в зеленоватых тонах, наблюдаемая в ультрафиолетовых лучах длинных волн (λ ~ 300-400 мμ), является характерным свойством урановых минералов, тогда как фотолюминесценция в коротковолновых ультрафиолетовых лучах, кроме урановых, распространяется также на ряд других минералов – шеелит, апатит, топаз, кальцит и др.

Из урановых минералов люминесцируют не все, а лишь соединения шестивалентного урана, в состав которых уран входит в форме уранила (UO₂)²⁺, обладающего свойствами двухвалентного катиона. Однако не все минералы, содержащие уранил, люминесцируют, так как большое влияние на люминесценцию оказывают сопутствующие ему другие катионы и анионы.

Из элементов анионного комплекса люминесценцию гасят или значительно ослабляют кремний и ванадий, поэтому силикаты и ванадаты не люминесцируют или люминесцируют слабо. Карбонаты, сульфат-карбонаты, фосфаты, арсенаты и сульфаты люминесцируют отчетливо.

Влияние катионов на люминесценцию урановых минералов различно. Катионы Na⁺, К⁺, Ва²⁺, Са²⁺, Mg²⁺ и Аl³⁺ являются активаторами люминесценции. В присутствии их упомянутые группы химических соединений (карбонаты, сульфат-карбонаты, фосфаты, арсенаты и сульфаты) сильно люминесцируют. При этом с увеличением атомного веса катиона, а также ионного радиуса и общей растворимости соединений, люминесценция ослабевает. Тяжелые катионы Cu²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺ и Bi³⁺ являются гасителями люминесценции во всех урановых минералах.

Увеличение отношения H₂O:UO₃ и SO₃:UO₃ в минералах влечет ослабление люминесценции до полного ее исчезновения.

Люминесценция урановых минералов обычно наблюдается в длинноволновых ультрафиолетовых лучах с λ ~ 300-400 мμ, при этом она характеризуется интенсивностью, цветом и строением спектра.

По интенсивности различают очень сильную, сильную, умеренную, слабую и очень слабую люминесценцию. Спектр люминесценции характеризуется зелеными и желтыми тонами различных оттенков; строение спектра полосчатое; он характеризуется пятью полосами в желто-зеленой и частично голубой части спектра.

Люминесценция отсутствует в урановых минералах, в состав которых входит четырехвалентный уран, а также в двадцати двух минералах шестивалентного урана, содержащих в своем составе, как правило, Pb, Cu, Mn, Fe или Bi. Для пяти минералов люминесценция не выяснена, остальные вторичные соединения обнаруживают люминесценцию того или иного оттенка и интенсивности.