Fluorine: thermoluminescence, etlectroluminesce, et....?

[Gems]

Bonjour à tous (ou bonsoir, selon l'heure à laquelle vous lirez ce message).

J'ai une petite colle à vous poser, car j'aime les minéraux et surtout faire des expériences avec.

Facile à trouver en Auvergne près des fosses à charbon d'anciennes mines, la fluorine est un minéral que j'apprécie particulièrement.

En effet, il est très facile d'obtenir avec ce minéral une belle thermoluminescence. Chauffée dans une flamme de gaz de ville, la pierre monte vite à haute température et émet une belle lumière rose-violacée.

Evidemment, en chauffant au gaz + oxygène pur, la pierre chauffe plus

Il arrive un moment (environ 1400°C) où la pierre explose littéralement avant de fondre, à cette température, juste avant le point de fusion, la luminosité de la thermoluminescence est maximale. (j'ai préféré ne pas monter plus haut)

Jusque là, rien d'exceptionnel me direz vous. C'est un phénomène bien connu. Ma question vient ensuite. En exposant un petit bloc de fluorine à un fort voltage (20 000V), la fluorine prend un aspect très brillant et bleuté dû à la lumière des arcs électriques et se propagent dans les fissures du cristal. La pierre étant un bloc, les charges se dispersent sans doutes rapidement, il ne se passe pas grand chose.

Mais, une fois réduite en grains, et exposée au même courant électrique, une chose étonnante se produit!

Voici ma nouvelle luminescence de la fluorine: cette fois la pierre est froide (température ambiante), et émet une luminescence verte. Cette luminescence est très faible mais visible à l'oeil nu. Une autre lumière bleue est également discernable mais le capteur sature très vite malgré la faible lumière dans les violets, ce qui indique la présence d'un possible rayonnement en proche UV... Impossible de trouver des docs à ce sujet sur internet.

Avez-vous des suppositions à faire à ce sujet? Peut-être que la réorganisation des couches électronniques au sein du cristal renvoie une lumière qu'elle capte dans son spectre d'absorption? Je n'en ai aucune idée!

PS: mes touches se sont embrouillées (sacré clavier... il m'en fait des misères). Le mot bizarre dans le titre est électroluminescence, si un modérateur peut le corriger... Merci!

[ecec]

Pour essayer de t'aider et me remettre en mémoire quelques notions bien anciennes, il faut d'abord savoir que la couleur de la fluorite est due, en majorité, non pas à une impureté, mais a une "anomalie" dans sa structure électronique.

Pour simplifier, lors de sa formation, il y a un manque d'ions f-, et pour compenser ce manque et stabiliser le réseau cristallin, les électrons changent de niveau d'énergie constamment. Ce "mouvement" émet une longueur d'onde que l'on perçoit en tant que couleur.

Lors d'un passage d'électricité, ce courant peu exciter les électrons, changer la longueur d'onde et donc créer une luminescence. L'exposition aux UV, ou à la chaleur produit cette effet la, sur ce même principe.

Je ne sais pas si j'ai été suffisamment claire.

Si certains y voit des erreurs, je suis preneur de toutes remarques et près à toujours apprendre.

[jean francois06]

Bonjour, quelques pistes issues de la thèse de JP Ivaldi : Thermoluminescence et orogenèse. Les Alpes occidentales au Paléogène. (le choix de cette thèse c'est pour pas partir trop dans la physique)

Thermoluminescence et électroluminescence sont deux méthodes qui amènent de l'énergie au cristal, les électrons sont excités:

Pour ce qui est de la couleur, le niveau d'excitations des électrons sont différents, et donc le retour à la position à l'équilibre produit des longueurs d'ondes différentes (visible et invisible).

[JLOUI]

Tant qu'à faire, le lien vers la thèse: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690610/document

[jean francois06]

Tant qu'à faire, le lien vers la thèse: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690610/document

Facile à trouver en faisant une recherche avec google

[JLOUI]

exact !

[Gems]

Merci beaucoup pour vos réponses éclairées dont cette thèse que je lirais dès ce soir. Il s'agirait donc bien d'une réorganisation suite à l'excitation du minéral par un courant électrique. Passionnant.

[jean francois06]

La thèse en question traite de thermoluminescence appliquée à la géologie, les phénomènes physiques (couches électroniques, sauts des électrons, etc...) n'y sont abordés que de manières succinctes, c'est pour cela qu'il y avait uniquement quelques extraits de la thèse et pas le lien vers la thèse. La thèse est fort intéressante quand même.

[fluopathe]

Si tu fais des essais sur la triboluminescence , ce sera intéressant de montrer les résultats

[Gems]

J'ai déjà essayé sur le quartz, à l'aide d'un gros cristal blanc et grossier ramassé dans les Ecrins, j'essayerais avec des pièces transparentes prochainement.

PS: je ne trouve toujours rien sur la luminescence froide de la fluorine. D'autant plus que celle-ci est beaucoup plus durable que la thermoluminescence, elle dure plusieurs minutes à température ambiante.

[Lucailloux]

La fluorite est... fluorescente. En partie dans le visible.

[Gems]

Je différencie bien la fluorescence de la luminescence. La fluorescence est obtenue suite à une excitation par la lumière. On l'obtient en l'éclairant par des UV, elle émet une lumière en retour, c'est la fluorescence. Ici, c'est généré par le passage d'un courant électrique, donc ce n'est pas une fluorescence qui est observée.

[Lucailloux]

Ah oui j'ai mal compris le premier message. Et alors, c'est pas de l'electroluminescence ?

[Gems]

Là se trouvaient mes questions de base: est-ce de l'électroluminescence (car impossible de trouver des docs à ce sujet sur la fluorine)? A quoi est-elle due? Fut elle déjà observée/étudiée auparavant?

D'ailleurs, les connaissances sur la triboluminescence semblent très vagues... ruptures d'anomalies et recombinaison de charges dans le cristal et autres théories plus ou moins bancales. Rien est vraiment bien certain à ce sujet. Certains parlent d'ionisation de l'air par les charges électriques libérées... sauf qu'il n'y a pas d'air à ioniser au sein d'un cristal, et que je vois mal de si faibles charges transformer l'air en plasma ionisé à 25°C.

[jean francois06]

Bonjour,

Il faudrait décrire ton dispositif lorsque tu fais passer du courant. Mais à priori, il me semble que tu dis qu'il y a des arcs électriques, alors tu as plusieurs pistes à vérifier.

Ne s'agit-il pas de thermoluminescence? Il faudrait mesurer la température des arcs électriques, et la température de la fluorine quand tu génères ces arcs électriques.

Ne s'agit-il pas de fluorescence? Les arcs électriques émettant des ondes UV, ils excitent la fluorine.

Les deux, thermoluminescence et fluorescence?

Pour tester l'électroluminescence, il faudrait que la fluorine soit traversée par un courant sans arcs électriques. Peut-on faire de l'électroluminescence avec un isolant, je ne sais pas. Je sais qu'il a des recherches sur les isolants pour les lignes à haute tension, et sur des possibles effets délectroluminescences.

Quand la fluorine est chauffée, elle devient phosphorescente, ce qui explique la durée du phénomène.

[Gems]

J'utilise une bobine de ruhmkorff, c'est un moyen simple d'obtenir un haut voltage.

La pierre est directement posée sur une plaque de cuivre de même taille (histoire que le courant passe bien au plus court), elle même posée sur une plaque de fer reliée à la terre. La pointe de la bobine est mise en contact avec l'extrémité haute de la pierre, des arcs se créent mais ne contournent pas le cristal, ils passent dedans.

Pour la fluorine pilée, même principe, j'ai remonté un peu la bobine pour l'esthétique de la photo afin d'y ajouter quelques arcs, mais l'image suivante a été réalisée avec un contact direct entre le tas et l'extrémité de la bobine, comme pour la pierre complète.

La fluorescence de la fluorine est bleue profond et non verte quand elle est obtenue avec des UV. Il est possible qu'il y en ait une partie car j'observe justement ce bleu qui est visible sur la photo, mais cela n'explique pas le vert qui perdure longtemps.

Il ne s'agit pas non plus de thermoluminescence, j'ai pu prendre en main les morceaux de fluorine sans aucun problème et ils paraissaient "froids" (à température ambiante), c'est empirique mais on est bien loin des 250°C et + nécessaires pour obtenir une thermoluminescence.

De plus, le vert ne colle pas avec la thermoluminescence rose de la fluorine.

[jean francois06]

Il faudrait quand même voir la température de l'arc et de la fluorine au moment de l'expérience.

Glaner sur internet : "Luminosité

La Fluorine est souvent fluorescente sous la lumière ultraviolette (UV) et, comme ses couleurs claires normales, ses couleurs fluorescentes sont extrêmement variables. En général, elle est fluorescente bleue mais il y a d'autres couleurs fluorescentes jaune, vert, rouge, blanche et violette. Certains spécimens ont en plus l'effet d'avoir simultanément une autre couleur sous la lumière UV ondes longues à partir de sa couleur sous lumière UV ondes courtes. Une autre caractéristique de la fluorine est sa thermo-luminescence. La thermo-luminescence est la capacité de rougeoyer quand elle est chauffée. Une variété de fluorine connu comme "chlorophane" (qui veut dire "montrer le vert") peut très bien démontrer cette propriété et va même être thermoluminescente pendant que l'exemplaire est tenu dans la main d'une personne activé par la propre chaleur du corps de la personne (bien entendu dans une pièce sombre, car elle n'est pas assez brillante pour être vu à la lumière du jour). La thermo-luminescence est verte a bleue-verte et peut être produit sur un appareil de chauffage ou une cuisinière électrique. Une fois vu, le rougeoiement s'éteindra et ne pourra plus être vu à nouveau sur le même spécimen." http://www.gemselect.com/french/gem-info/fluorite/fluorite-info.php

d'autres liens : http://www.minsocam.org/ammin/am51/am51_474.pdf, http://www.persee.fr/doc/quate_0004-5500_1979_num_16_1_1345

Mais rien sur l électroluminescence de la fluorite?

[Gems]

Je ne pense pas que cette thermoluminescence verte ait été visible sur ce spécimen qui venait de passer dans le chalumeau, c'est vraiment étrange.

Merci pour ta réponse et les liens, désolé également d'avoir répondu si tard... j'étais assez occupé.