триболюминесценция – свечении возникающее при трении.
Разные виды люминесценции требуют для своего изучения различной аппаратуры и позволяют получать разные данные о составе и структуре минерального вещества.
Наиболее широко распространены фото- и термолюминесценция из-за относительной простоты интерпретации получаемых данных и их применения для решения практических задач, не требующих сложной и дорогой аппаратуры.
Для исследования люминесцентных свойств радиоактивных минералов, а в частности минералов урана в основном используют метод фотолюминесценции. Фотолюминесцентные свойства урановых минералов хорошо изучены в длинных волнах с λ ~ 300–400 мμ. Короткие ультрафиолетовые лучи возбуждают еще более яркую фотолюминесценцию урановых минералов, затушевывая при этом оттенки спектра люминесценции.
2 этап. Исследование минералов методом фотолюминесценции.
На втором этапе подробно рассматривается метод фотолюминесценции в ультрафиолетовых лучах. Для исследования берутся различные вторичные минералы урана, шеелит, органические вещества, денежные знаки, которые исследуются в пучке ультрафиолетового света, получаемого с помощью люминоскопов ЛСП-101, ЛСП-103, «Шеелит» и др. Исследуются минералы с характерными цветами интерференции: шрекингерит, отенита, уранофан.
После просмотра минералов с характерным спектром люминесценции предлагается самостоятельно исследовать какой-либо образец. Вначале рекомендуется просмотреть люминесценцию при нормальных условиях, затем при 77 К (Т0 жидкого азота) наблюдать криолюминесценцию. Для этого образец опускается в сосуд с жидким азотом, охлаждается и исследуется в ультрафиолетовых лучах. Охлаждение часто позволяет выявить минералы при обычных условиях не люминесцирующие (ярко-желтое свечение касситерита, свечение тонковкрапленных гидроокислов и силикатов уранила, зёленое свечение данбурита, синее свечение датолита).
Классификация урановых минералов по фотолюминесцентным свойствам в длинных волнах производится по цвету спектра люминесценции (голубовато-зеленый, желтовато-зеленый, желтый и т.д.) и по интенсивности люминесценции (очень сильная, сильная, умеренная, слабая, очень слабая, отсутствует). В каждой группе однотипно люминесцирующих минералов отдельные виды расположены в порядке убывания интенсивности свечения.
По прекращении возбуждения люминесценции у урановых люминесцирующих минералов исчезает послесвечение (фосфоресценция), но, в отличие от других люминесцирующих минералов, для них характерно наличие полос в желто-зеленой и голубой частях спектра, за исключением уранопилита и -b-уранопилита, у которых наблюдается сплошной спектр люминесценции.
Содержание и оформление отчета:
Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4 в печатном виде (приложение 1). Объем текста 3–5 страниц. Работа должна иметь следующие разделы:
1.Титульный лист (приложение 2)
2. Цель работы
3. Методические основы люминесцентных методов.
4. Описание проводимых операций.
5. Выводы.
6. Список используемой литературы
Рекомендуемая литература
1. Галюк В.А. Руководство к лабораторным занятиям по курсу «Минералогия и геохимия радиоактивных элементов». – М.: Высшая школа, 1964. – 138 с.
2. Горобец Б.С., Гафт М.Л., Подольский А.М. Люминесценция минералов и руд. (Учебное пособие) – М.: Недра, 1989. –53 с.
Лабораторная работа № 9
Изучения характера распределения и форм нахождения элементов методом макрорадиографии
Метод макрорадиографии основан на способности радиоактивных веществ оказывать влияние на эмульсионный слой фотографической пластинки, фотопленки или рентгеновской пленки. Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний, полученных в курсе «Методы исследования радиоактивных руд и минералов» и знакомство на практике с методом изучения характера распределения и форм выделения радиоактивных минералов в горных породах и рудах.
Порядок выполнения работы.
Суть метода выражается в почернении после проявления тех участков негатива, которые контактировали с радиоактивным минералом. Для макрорадиографических исследований используются фотографические пластинки и некоторые сорта фотобумаги, выпускаемые промышленностью для обычной фотографии. Основным критерием, определяющим пригодность фотоматериалов для целей радиографии, являются высокая разрешающая способность эмульсий, их мелкозернистость и малая вуалирующая способность. Наиболее удачным материалом для получения радиографических снимков могут быть рентген-безэкранная пленка, рентген-пленки «Agfa», «Codak» и др.
Методика макрорадиографических исследований достаточно проста и заключается в следующем. В полной темноте лист рентгеновской пленки кладется на совершенно гладкую поверхность. На нее накладываются шлифы и пришлифовки так, чтобы их полированные стороны плотно прилегали к пленке. После того как все предназначенные для работы объекты уложены на лист рентгеновской пленки, необходимо отметить на пленке номера шлифов и обвести их контур для последующего сопоставления радиографии и шлифов, с которых они получены. Лучше всего это сделать методом «засвечивания»: на небольшое время на расстоянии 0,5 м от стола, на котором лежит материал, включается слабый источник света. При этом вся поверхность пленки, не прикрытая плотно прилегающими полированными поверхностями шлифов, засвечивается, в результате чего контуры шлифов могут быть точно совмещены с радиографией.
После «засвечивания» пленку с наложенными шлифами убирают в светонепроницаемый ящик для экспозиции. Время экспозиции зависит от радиоактивности минералов. Оно колеблется от нескольких часов до нескольких суток. По истечении этого срока шлифы аккуратно снимают с пленки, которую затем (в полной темноте) проявляют и фиксируют обычным порядком.
Состав проявителя (растворять при 70° С последовательно): метол 1 г, сульфит безводный 20 г, гидрохинон 4 г, поташ 19 г, бромистый калий 1 г, вода до 1 л. Проявлять 5–8 мин при 18–20 °С. Промывать. Фиксаж: гипосульфит 250 г на 1 л воды (10 мин). Тщательно промыть.
При макрорадиографии образцов с резко контрастным содержанием урана в разных их частях, возникают существенные трудности. Так, при значительных скоплениях урановых черней или смолки достаточна экспозиция в два-три часа, а для выявления радиоактивности общего фона требуется экспозиция в несколько суток. Подобрать в этих случаях какую-то среднюю экспозицию практически невозможно. Приходится экспонировать отдельно различные части контрастных образцов.
При низком содержании урана (0,0 n %) радиографии можно получить с помощью усиливающих рентгеновских экранов, которые прокладываются между образцом и рентгеновской пленкой. Эти экраны представляют собой пленку из светосостава вольфрамата кальция (CaW04), издающего при воздействии α-лучей сине-фиолетовое свечение, которое дополнительно действует на светочувствительный слой рентгеновской пленки. Применение усиливающего экрана позволяет в четыре-пять раз сократить время экспозиции или с прежней экспозицией получать радиографии образцов с более низким содержание урана.
Если исследуемый материал рыхлый, его в темноте насыпают на эмульсионный слой фотопластинки или пленки; поверхность порошка выравнивают ножом или линейкой и оставляют так на определенное время. Затем пластинку освобождают от порошка и проявляют обычным способом.
Содержание и оформление отчета:
Отчёт по лабораторной работе выполняется на листах белой бумаги формата A4 в печатном виде (приложение 1). Объем текста 3–5 страниц. Работа должна иметь следующие разделы:
1.Титульный лист (приложение 2)
2. Цель работы
3. Методические основы метода и ход эксперимента.
4. Анализ полученных результатов.
5. Выводы.
6. Список используемой литературы
Рекомендуемая литература
1. Флеров Г.Н., Берзина И.Г. Радиография минералов, горных пород и руд. – М.: Атомиздат, 1979. – 224 с.
2. Юшко С.А. Методы лабораторного исследования руд. Учебное пособие для вузов.–5-е изд., перераб. и.доп. – М.: Недра, 1984. – 389 с.
Лабораторная работа № 10
Определение природы радиоактивности минералов по их микрорадиографиям
Метод микрорадиографий с помощью толстослойных пластинок с высокой чувствительностью к α-частицам позволяет: выявить количественную сторону радиоактивности путем подсчета α-треков на единицу площади в единицу времени излучения; установить источник и природу радиоактивного излучения на основе разницы между максимальными длинами пробегов α-частиц для элементов ряда урана – актиния и тория. Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний, полученные в курсе «Методы исследования радиоактивных руд и минералов» и получение практических навыков работы с микрорадиографическим методом.
Порядок выполнения работы.
Микрорадиографии аншлифов и непокрытых шлифов выполняются на специальных толстослойных пластинках (или пленках) с мелкозернистой эмульсией светочувствительного слоя. Они позволяют воспроизводить мельчайшие детали размещения рудного вещества. Толстослойные фотоматериалы бывают разных видов, чувствительные как к α-, так и к b-излучениям.