KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA ION Cr3+ ĐẾN PHỔ PHÁT QUANG CỦA NHÓM VẬT LIỆU MO.Al 2 O

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
KHOA VẬT LÝ


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA ION Cr3+ ĐẾN
PHỔ PHÁT QUANG CỦA NHÓM VẬT LIỆU
MO.Al2O3: Cr3+
Ngƣời thực hiện
Lớp
Khoá
Ngành
Ngƣời hƣớng dẫn

: VÕ THỊ THU SƢƠNG
: 11SVL
: 2011- 2015
: SƢ PHẠM VẬT LÝ
: ThS. LÊ VĂN THANH SƠN

Đà Nẵng, 04/2015


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

LỜI CẢM ƠN


Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy
cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng, đặc biệt là quý thầy cô
trong Khoa Vật lý đã hết lòng dạy bảo, trang bị cho tôi nhiều kiến
thức quý báu trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo Lê Văn
Thanh Sơn, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian làm khóa luận tốt nghiệp.
Bên cạnh đó, tôi cũng xin cảm ơn đến các bạn sinh viên trong
nhóm làm quang phổ đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc chế tạo
mẫu vật liệu và cùng tôi trao đổi các kiến thức cần thiết trong việc
làm khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ,
động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian
học tập cũng như hoàn thành khóa luận.
Đà Nẵng, tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Võ Thị Thu Sương

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn
MỤC LỤC

A. MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ..........................................................................................................5
2. Mục đích của đề tài .......................................................................................................5
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................5
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................................6
5. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................6
6. Tính thực tiễn của đề tài ...............................................................................................6
7. Cấu trúc của đề tài ........................................................................................................6
B. NỘI DUNG .................................................................................................................8
PHẦN I: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT ..........................................................................8
CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG ............................................................8
1.1. Khái niệm hiện tượng phát quang ..........................................................................8
1.2. Cơ chế của sự phát quang phân tử .........................................................................8
1.3. Phân loại hiện tượng phát quang ...........................................................................9
1.4. Vật liệu phát quang ..............................................................................................16
1.5. Phổ phát quang.....................................................................................................17
1.6. Cường độ phát quang ...........................................................................................18
1.7. Những định luật cơ bản về sự phát quang ...........................................................18
1.7.1. Định luật về sự không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích ...18
1.7.2. Định luật Stock-Lomem .................................................................................19
1.7.3. Định luật đối xứng gương của phổ hấp thụ và phổ phát quang ...................20
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT VỀ SPINEL..........................................21
2.1. Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể của spinel ............................................21
2.2. Phổ hấp thụ của spinel .........................................................................................23
2.3. Phát quang của spinel .........................................................................................24
2.4. Bao thể .................................................................................................................26
2.5. Các phương pháp xử lý và tổng hợp ....................................................................26
2.6. Các nguồn spinel ………………………………………………………………22

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

CHƢƠNG III: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT VỀ ION KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP
VÀ ION KÍCH HOẠT Cr3+ .........................................................................................29
3.1. Sơ lược về ion kim loại chuyển tiếp ....................................................................29
3.2. Lí thuyết về ion kích hoạt Cr3+ ...........................................................................30
PHẦN II: THỰC NGHIỆM ........................................................................................32
CHƢƠNG I: THÍ NGHIỆM .....................................................................................32
1.1. Các mẫu chế tạo ...................................................................................................32
1.2. Các bước chế tạo mẫu ..........................................................................................32
1.3. Phương pháp đo phổ phát quang ……………………………………………....29
CHƢƠNG II : KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ...............................................................34
2.1. Kết quả .................................................................................................................34
2.1.1. Kết quả phổ phát quang của nhóm vật liệu MO.Al2O3: Cr3+ 2%..................34
2.1.2. Kết quả khảo sát phổ phát quang của nhóm vật liệu MO.Al2O3: Cr3+ khi thay
đổi nồng độ ion Cr3+ ................................................................................................37
2.2. Thảo luận .............................................................................................................44
C. KẾT LUẬN...............................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................47

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 3

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn
DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Cơ chế phát quang của phân tử
Hình 2: Cơ chế phát quang cưỡng bức
Hình 3: Quá trình phát quang tâm bất liên tục A
Hình 4: Quá trình phát quang tái hợp A
Hình 5: Tế bào mạng của spinel
Hình 6: Phổ hấp thụ của spinel màu đỏ (chứa nhiều Cr)
Hình 7: Phổ phát quang của spinel
Hình 8: Các khu vực phân bố spinel chủ yếu trên thế giới
Hình 9: Spinel màu nâu đỏ cùng với humit trong đá hoa Lục Yên
Hình 10: Tinh thể spinel trong đá hoa canxit và viên spinel đã chế tác
Hình 11: Giản đồ Tanabe – Sugano cho cấu hình d3
Hình 12: Máy đo quang phổ
Hình 13: Phổ phát quang của MgO.Al2O3: Cr3+ 2%
Hình 14: Phổ phát quang của ZnO.Al2O3: Cr3+ 2%
Hình 15: Phổ phát quang của BaO.Al2O3: Cr3+ 2%
Hình 16: Phổ phát quang của SrO.Al2O3: Cr3+ 2%
Hình 17: Phổ phát quang của MO.Al2O3: Cr3+ 2% (M: Mg, Ba, Zn, Sr)
Hình 18: Phổ phát quang của MgO.Al2O3: Cr3+ khi thay đổi nồng độ ion Cr3+
Hình 19: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích phổ phát quang vào nồng độ
ion Cr3+ của vật liệu MgO.Al2O3: Cr3+
Hình 20: Phổ phát quang của ZnO.Al2O3: Cr3+ khi thay đổi nồng độ ion Cr3+
Hình 21: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích phổ phát quang vào nồng độ
ion Cr3+ của vật liệu ZnO.Al2O3: Cr3+
Hình 22: Phổ phát quang của BaO.Al2O3: Cr3+ khi thay đổi nồng độ ion Cr3+

Hình 23: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích phổ phát quang vào nồng độ
ion Cr3+ của vật liệu BaO.Al2O3: Cr3+
Hình 24: Phổ phát quang của SrO.Al2O3: Cr3+ khi thay đổi nồng độ ion Cr3+
Hình 25: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích phổ phát quang vào nồng độ
ion Cr3+ của vật liệu SrO.Al2O3: Cr3+

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn
A. MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Theo đánh giá của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước, Việt Nam là một
quốc gia có tiềm năng lớn về đá quý bởi vì so với nguồn đá quý trên thế giới thì tài
nguyên đá quý ở Việt Nam cũng không kém phần đa dạng và phong phú bao gồm
nhiều loại như: Ruby, kim cương, saphia…Và trong số đó spinel là một loại đá quý
chỉ đứng sau ruby và kim cương đỏ về mặt giá trị và được ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực của đời sống. Spinel có màu trắng tinh khiết nhưng tạp chất cho nó một loạt màu
sắc khác nhau.
Vì vậy, trong nhiều năm qua đã có nhiều tác giả nghiên cứu về cách chế tạo đá
quý spinel bằng phương pháp gốm và khảo sát phổ phát quang của nó khi pha tạp các
ion kích hoạt. Những bài viết của họ đã thu hút sự quan tâm nhiều độc giả và mang lại
nhiều lợi ích trong các lĩnh vực đời sống. Qua tìm hiểu tôi nhận thấy hầu hết các màu
sắc của spinel được dùng làm đồ trang sức nhưng có giá trị và phổ biến nhất là màu đỏ
ruby. Với những viên spinel có màu quan sát được là đỏ hay hồng thì các ion kích

hoạt chủ yếu là Cr+3.
Với khá nhiều ứng dụng của spinel trong lĩnh vực phát quang và thẩm mỹ đã
thôi thúc tôi tìm hiểu việc chế tạo đá quý spinel bằng phương pháp gốm và khảo sát sự
ảnh hưởng của ion Cr3+ đến phổ phát quang của vật liệu nền spinel nhân tạo và từ đó
tìm ra điều kiện để có được hiệu quả phát quang tốt nhất của vật liệu spinel. Và với
những điều kiện hiện có tại phòng thí nghiệm Vật lý trường ĐHSP Đà Nẵng, tôi quyết
định chọn đề tài của mình là: “Khảo sát sự ảnh hƣởng của ion Cr3+ đến phổ phát
quang của nhóm vật liệu MO.Al2O3:Cr3+”.
2. Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài nhằm:
- Tìm hiểu lý thuyết phát quang.
- Tìm hiểu cách chế tạo spinel bằng phương pháp gốm.
- Khảo sát ảnh hưởng của ion Cr3+ lên phổ phát quang của vật liệu nền spinel
nhân tạo và nồng độ ion Cr3+ để vật liệu nền spinel phát quang tốt nhất.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: MO.Al2O3 pha tạp ion Cr3+ ( Với M là Mg, Ba, Zn, Sr)
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

- Phạm vi nghiên cứu : Nghiên cứu khả năng chế tạo đá quý spinel bằng phương
pháp gốm, khảo sát sự ảnh hưởng của ion Cr3+ đến phổ phát quang của vật liệu nền
spinel nhân tạo.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu những vấn đề lí luận về sự phát quang.

- Nghiên cứu thành phần, cấu trúc tinh thể, tính chất hấp thụ và phát xạ của đá
quý spinel.
- Nghiên cứu thực nghiệm:
+ Nghiên cứu cách chế tạo mẫu vật liệu nền MO.Al2O3 pha tạp ion Cr3+ ( Với
M là Mg, Ba, Zn, Sr)
+ Tiến hành đo phổ phát quang của ion Cr3+ trong vật liệu nền MO.Al2O3 ( Với
M là Mg, Ba, Zn, Sr)
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
1. Nghiên cứu các tài liệu tham khảo.
2. Chế tạo các mẫu vật liệu phát quang tại phòng thí nghiệm vật lý trường Đại
học Sư phạm Đà Nẵng.
3. Đo phổ phát quang nhằm xác định cường độ phát quang tại phòng thí
nghiệm trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng.
6. Tính thực tiễn của đề tài
Qua đề tài chúng ta sẽ rút ra được:
1. Cách chế tạo vật liệu nền MO.Al2O3 ( Với M là Mg, Ba, Zn, Sr) tương đối
sạch
2. Ảnh hưởng của ion kích hoạt Cr3+ lên vật liệu nền MO.Al2O3 ( Với M là Mg,
Ba, Zn, Sr)
3. Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên khi chế tạo và khảo
sát phổ phát quang của vật liệu nền spinel nhân tạo sau này.
7. Cấu trúc của đề tài
A. MỞ ĐẦU
B.NỘI DUNG
PHẦN 1: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 6

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

CHƢƠNG II: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ SPINEL
CHƢƠNG III: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ ION KIM LOẠI CHUYỂN
TIẾP VÀ ION KÍCH HOẠT Cr3+
PHẦN 2: THỰC NGHIỆM
CHƢƠNG I: THÍ NGHIỆM
CHƢƠNG II: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
C. KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn
B. NỘI DUNG
PHẦN I: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
CHƢƠNG I: HIỆN TƢỢNG PHÁT QUANG

1.1. Khái niệm hiện tƣợng phát quang:
Một số chất khi được rọi sáng (bằng tia tử ngoại, tia X, tia γ) sẽ phát bức xạ có
thành phần quang phổ của ánh sáng tới và được xác định chỉ với thành phần hóa học
và cấu tạo của chất đó. Dạng bức xạ này gọi là bức xạ phát quang.

Không phải tất cả các chất đều phát quang. Đối với những chất có khả năng
phát quang, muốn quan sát được ánh sáng phát quang của nó chúng ta phải truyền cho
nó một năng lượng nào đó.
Bức xạ phát quang có những tính chất đặc biệt:
+ Ở cùng một nhiệt độ, bức xạ phát quang có cường độ lớn hơn so với cường độ
bức xạ nhiệt (đối với cùng một khoảng quang phổ)
+ Sự phát quang của một chất còn có thể tiếp tục kéo dài một khoảng thời gian
nào đó sau khi ngừng kích thích. Khoảng thời gian này được gọi là thời gian phát
quang dư hay thời gian phát quang.
+ Bức xạ phát quang là bức xạ riêng: Mỗi chất có phổ phát quang riêng của nó.
Theo Vavilôp “ Hiện tượng phát quang là hiện tượng các chất phát quang phát
ra các bức xạ còn dư đối với bức xạ nhiệt trong trường hợp mà bức xạ còn dư đó kéo
dài trong khoảng thời gian 10-16 (s) hoặc lớn hơn.”
Định nghĩa này giúp ta phân biệt được hiện tượng phát quang với bức xạ nhiệt.
1.2. Cơ chế của sự phát quang phân tử:
Năng lượng của phân tử là tổng năng lượng điện tử, năng lượng dao động của
hạt nhân và năng lượng quay của phân tử. Trong đó, năng lượng điện tử là lớn nhất và
năng lượng quay của phân tử là bé nhất. Tất cả các năng lượng đó đều bị lượng tử hoá.
Trong Hình 1:
Các mức 0’’ và 0’ là những mức dao động thấp nhất của trạng thái cơ bản I và
trạng thái kích thích II của phân tử.
Mỗi một giá trị của năng lượng điện tử sẽ ứng với một số khả dĩ của năng lượng
dao động. Nếu bỏ qua năng lượng quay thì ứng với trạng thái I và II chúng ta sẽ có một
số mức năng lượng: 0’’, 1’’, 2’’, 3’’, 4’’… và 0’, 1’, 2’, 3’, 4’…
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

Sự phân bố các phân tử nằm trên các mức dao động ở các trạng thái được tính
theo công thức Boltzman:

N i  N 0e



Ei
kT

Trong đó:
Ni: là số phân tử trên mức i
N0: là tổng số phân tử.
Ei: là năng lượng dao động ứng với mức i.
k: là hằng số Boltzman.
T: là nhiệt độ tuyệt đối .
Từ công thức trên, chúng ta ở nhiệt độ phòng thì điều kiện kT << Ei được thoả
mãn. Do đó, có thể nói ở nhiệt độ phòng các phân tử thực tế là nằm ở mức dao động
thấp nhất. Khi hấp thụ năng lượng các phân tử sẽ chuyển từ mức 0’’ lên các mức 0’,
1’,2’,…Các phân tử sống trên các mức kích thích trong một thời gian, và sau khi được
sắp xếp lại để thoả mãn công thức Boltzman, các phân tử sẽ chuyển về các mức có
năng lượng bé hơn để bức xạ ánh sáng
II

4’
3’
2’

1’
0’

4’’
3’’
2’’
1’’

I

0’’

Hình 1. Cơ chế phát quang của phân tử

1.3. Phân loại hiện tƣợng phát quang:
Để phân loại các dạng phát quang khác nhau hiện nay người ta dùng các
phương pháp sau đây :

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

+ Phân loại theo tính chất động học của những quá trình xảy ra trong chất phát
quang. Phương pháp này có cơ sở khoa học khá vững chắc. Tuy nhiên việc áp dụng nó
khá khó khăn vì nó chỉ có thể dùng cho trường hợp mà sự phát quang đã được nghiên

cứu đầy đủ, nghĩa là khi đã nắm được thực chất của quá trình phát quang.
+ Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài. Mặc dù thời gian phát quang kéo
dài có phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc cũng như các quá trình cơ bản xảy ra trong chất
phát quang nhưng đó chỉ là kết quả của khá nhiều nguyên nhân rất khác nhau.
+ Phân loại theo phương pháp kích thích. Các phương pháp kích thích khác
nhau nói chung không làm thay đổi bản chất của sự phát quang nhưng những quá trình
xảy ra khi kích thích bằng những phương pháp khác nhau có những điểm rất đặc biệt
có thể làm cơ sở để phân loại.
Bây giờ ta sẽ xét tỉ mỉ từng phương pháp, trong đó đặc biệt chú trọng phương
pháp thứ nhất :
- Phân loại theo tính chất động học của những quá trình xảy ra trong chất
phát quang người ta phân ra:
+ Phát quang của những tâm bất liên tục:
Là loại phát quang mà những quá trình diễn biến từ khi hấp thụ năng lượng đến
khi bức xạ đều xảy ra trong cùng một tâm nhất định. Tâm này có thể là phân tử, tập
hợp phân tử hay ion.
Đặc điểm của sự phát quang này là quá trình xảy ra trong những tâm bất liên
tục hoàn toàn độc lập với nhau. Sự tương tác giữa những tâm liên tục cũng như ảnh
hưởng của môi trường bên ngoài đối với chúng nói chung là không đáng kể. Do đó,
khả năng phát quang chỉ do những quá trình xảy ra trong nội bộ tâm phát quang quy
định mà không có sự tham gia của những tác nhân bên ngoài.
+ Phát quang tái hợp:
Là loại phát quang trong đó những quá trình chuyển hoá năng lượng kích thích
sang bức xạ quang học đều có sự tham gia của toàn bộ chất phát quang.
Trong trường hợp này vị trí kích thích không trùng với vị trí bức xạ( do có sự mất mát
năng lượng). Sự trao đổi năng lượng từ vị trí kích thích đến vị trí bức xạ phải qua
những quá trình trung gian. Những quá trình này liên quan đến sự dịch chuyển của
những hạt mang điện (điện tử, lỗ trống hay ion) tiến triển qua một số giai đoạn. Đầu
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 10


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

tiên, khi kích thích trong chất phát quang xảy ra quá trình phân ly thành những thành
phần mang điện trái dấu. Sau đó, những thành phần này sẽ dịch chuyển một đoạn
đường khá lớn và cuối cùng tái hợp lại với những thành phần mang dấu ngược, thường
thì với những thành phần mới chứ không phải những thành phần khi bắt đầu phân ly.
Trong hai loại phát quang trên dù cho quá trình có xảy ra ở tại một vị trí duy
nhất hay qua nhiều vị trí trung gian, giai đoạn cuối cùng vẫn là khâu chuyển từ trạng
thái kích thích về trạng thái cơ bản để phát xạ. Tính chất sự chuyển này có khác nhau,
do đó có thể dựa vào những tính chất này để phân loại hẹp hơn.
Theo Vavilôp thì có thể chia làm 3 loại:
 Phát quang tự phát:
Xảy ra khi phân tử ở trạng thái kích thích chuyển về trạng thái cơ bản do tác dụng của
trường nội tại của phân tử. Đặc điểm của sự phát quang tự phát là không phụ thuộc gì
vào tác dụng của những yếu tố bên ngoài.
 Phát quang cưỡng bức:
Là phát quang chỉ xảy ra dưới tác dụng của yếu tố bên ngoài. Nó bao gồm 2 giai
đoạn.
+ Giai đoạn 1 là chuyển điện tử từ mức siêu bền III lên mức II do tác dụng bên
ngoài.
+ Giai đoạn 2 là chuyển điện tử từ mức II về mức cơ bản I (Hình 2).

II
(1)
III

(2)

I

Hình 2. Cơ chế phát quang cưỡng bức
 Phát quang do tái hợp:
Là kết quả của sự hợp lại các thành phần của tâm phát quang bị tách ra khi kích
thích. Thí dụ: sự hợp lại của điện tử với ion. Năng lượng dùng để ion hoá sẽ trả trở lại
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

như các thành phần hợp lại và năng lượng này sẽ kích thích các ion lên trạng thái kích
thích để rồi trở về trạng thái cơ bản mà bức xạ ánh sáng.
* Chúng ta có thể tóm tắt sự phân loại đã nêu trên theo sơ đồ sau
Phát quang

Phát quang tái hợp

Phát quang của nhƣng
tâm bất liên tục

Phát quang
tự phát

Phát quang
cƣỡng bức

Phát quang do
tái hợp trực tiếp

Phát quang
cƣỡng bức

Phát quang do tái
hợp phức tạp qua
những giai đoạn
trung gian

Phát quang
tự phát

Phát quang
cƣỡng bức

Phát quang
tự phát

* Sự khác nhau giữa phổ phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái hợp:

Sự khác nhau giữa phổ phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái
hợp
Phát quang của những tâm bất

Phát quang tái hợp

liên tục
Phổ hấp thụ

Sự hấp thụ ánh sáng kích thích và Sự hấp thụ xảy ra một nơi còn

và bức xạ

sự bức xạ ánh sáng phát quang xảy sự bức xạ lại xảy ra một nơi
ra ở cùng một tâm phát quang. Do khác nên phổ hấp thụ và phổ
đó có sự liên hệ chặt chẽ giữa cấu bức xạ không có gì liên hệ với
trúc phổ hấp thụ và phổ bức xạ.

SVTH: Võ Thị Thu Sương

nhau.
Trang: 12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

EM

EXC

EXC

EM

S

A

A
ET

HEAT

Hình 3. Quá trình phát quang Hình 4. Quá trình phát quang
tâm bất liên tục A;

tái hợp A;

EXC là kích thích; EM là bức EXC là kích thích tâm S;
xạ và HEAT là dao động nhiệt. truyền năng lượng ET và EM
là bức xạ tâm A.

Thời gian kéo Từ vài phần triệu giây đến vài giây

Từ 10-7 – 10-5 s

dài

Đa số trường hợp thường lớn

của những

hơn 10-3 s

trạng
thái kích
thích
Định luật tắt Gọi:  là xác suất của bước chuyển Gọi số ion dương tạo nên trong
dần
của sự phát
quang

từ mức kích thích về mức cơ bản.

khi kích thích là n, số điện tử

n0 và n là số điện tử trên mức hay số ion âm cũng sẽ bằng n.
kích thích tại thời điểm ban đầu Số lần tái hợp trong đơn vị thời
(khi bắt đầu tắt dần) và tại thời gian rõ ràng phải phụ thuộc
điểm t kể từ thời điểm ban đầu.

vào cả số ion dương và số ion

Ta có:

âm nghĩa là phụ thuộc vào n2.

dn = -ndt

Lấy tích phân, ta có: n = n0e-t
J0 và J là cường độ ánh sáng phát

Do đó ta có:

dn = - pn2dt

quang tại thời điểm ban đầu và tại p là xác suất tái hợp.
thời điểm t kể từ thời điểm ban Tích phân hai vế phương trình
đầu. Ta có:
J= 

dn
 n0e-t = n
dt

SVTH: Võ Thị Thu Sương

dn
 2    pdt
n

Trang: 13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

Khi t = 0 thì J = n0 = J0
Do đó:



J = J0e-t



1
  pt  c
n

Như vậy, sự phát quang của Khi t = 0 thì c =
những tâm bất liên tục (trường hợp
tự phát) tắt dần theo định luật hàm
số mũ.

1
, n là số
0
n
0

ion ở thời điểm ban đầu


n

n
0
pn t  1
0

Cường độ ánh sáng phát quang

J 

dn
dt



J

J

0
(at  1) 2

Với: J  pn 2 , a  pn
0
0
0
Như vậy, định luật tắt dần
của phát quang tái hợp trực tiếp
là định luật hypecbol cấp hai.
Ảnh

hƣởng - Phát quang tự phát: Thời gian kéo Vận tốc di chuyển điện tử càng

của

dài phát quang tự phát của tâm bất lớn khi nhiệt độ càng tăng,

nhiệt độ

liên tục không thay đổi khi nhiệt độ do đó xác suất tái hợp cũng sẽ
thay đổi.

phụ thuộc vào nhiệt độ.

- Phát quang cưỡng bức: Nhiệt độ
càng lớn thì sự kéo dài thời gian
phát quang càng giảm
Tính chất

Sự phát quang của tâm bất liên tục Khi kích thích một bộ phận của

điện của chất xảy ra trong từng phần riêng biệt chất phát quang ion hóa hay
phát quang

của chất phát quang nên khi kích phân ly và số điện tử tự do
thích không làm cho tính dẫn điện trong chất phát quang sẽ tăng.
thay đổi.

Và sự xuất hiện các điện tử tự
do là yếu tố quan trọng trong
phát quang tái hợp. Vậy khi

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn
kích thích thì tính dẫn điện của
chất phát quang tái hợp thay
đổi.

- Phân loại theo phương pháp kích thích:
Hiện nay có 3 phương pháp khác nhau để kích thích các chất phát quang:
+ Kích thích bằng ánh sáng trong vùng quang học.
+ Kích thích bằng những chùm hạt hay bằng những bức xạ rất ngắn.
+ Kích thích bằng phản ứng hoá học.
Dựa vào sự khác nhau của các phương pháp kích thích, người ta chia ra các
dạng phát quang sau:
+ Quang phát quang: là hiện tượng phát quang khi kích thích bằng ánh sáng
trong vùng quang học.
+ Âm cực phát quang: là sự phát quang khi kích thích bằng tia âm cực
+ Dương cực phát quang: là sự phát quang khi kích thích bằng tia dương cực.
+ Phóng xạ phát quang: là sự phát quang khi kích thích bằng các chất phóng xạ.
+ Tia X phát quang: là sự phát quang khi kích thích bằng tia X.
+ Hoá phát quang: là sự phát quang do các phản ứng hoá học.
+ Điện phát quang: là sự phát quang do tác dụng của điện trường.
- Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau khi ngừng kích thích,
người ta phân hiện tượng phát quang làm hai loại:
Từ rất lâu khi nghiên cứu các chất phát quang người ta đã chú ý đến thời gian
phát quang kéo dài và lấy nó làm tiêu chuẩn để phân biệt các dạng phát quang và phân
hiện tượng phát quang ra làm hai loại : Quá trình huỳnh quang (Fluorescence) và quá
trình lân quang (Phosphorescence).
+ Huỳnh quang: sự phát quang của chúng bị tắt ngay sau khi ngừng kích thích,
có thời gian phát quang ngắn cỡ 10-8 s, 10-9s và bé hơn. Những chất dịch quang thường
là các chất khí và lỏng.

+ Lân quang: Đối với các chất lân quang thì sự phát quang của chúng có khả
năng kéo dài khá lâu sau khi ngừng kích thích, có thời gian phát quang tương đối lớn
hơn từ 10-8s đến hàng giờ. Các chất lân quang thường là những chất rắn.

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 15


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

1.4. Vật liệu phát quang:
Phốt pho tinh thể là những chất vô cơ tổng hợp (có thể là bán dẫn hoặc điện
môi) có khuyết tật mạng tinh thể. Đây là loại vật liệu phát quang có hiệu suất phát
quang lớn và hiện đang được ứng dụng nhiều nhất. Chúng có khả năng phát quang cả
trong và sau quá trình kích thích.
Nhìn chung, một phốt pho tinh thể thường gồm hai thành phần: chất cơ bản
(còn gọi là chất nền, mạng chủ) và chất kích hoạt (còn gọi là tâm kích hoạt, tâm phát
quang).
Chất nền thường là các hợp chất sulphua của kim loại nhóm hai (như ZnS, CdS,
…) các oxít kim loại, hợp chất aluminate, sulphate, halosulphate, …
Chất kích hoạt thường là các kim loại như Ag, Cu, Mn, Cr,… và các nguyên tố
đất hiếm RE (Rare Earth) trong họ Lanthan, thường có nồng độ rất nhỏ so với chất nền
nhưng lại quyết định tính chất phát quang. Số lượng chất kích hoạt có thể là một ( gọi
là đơn pha tạp), có thể là hai, ba hoặc nhiều hơn (gọi là đồng pha tạp).
Sự phát quang của các phốt pho tinh thể mang tất cả các đặc điểm chính của
phát quang tái hợp, đó là:
+ Không có sự liên hệ trực tiếp giữa phổ hấp thụ và phổ phát quang. Phổ hấp

thụ chủ yếu là do chất nền quyết định, thường là phổ đám rộng ở vùng tử ngoại. Phổ
phát quang chủ yếu là do chất kích hoạt quyết định, thường là dải hẹp thuộc vùng khả
kiến và hồng ngoại. Mỗi chất kích hoạt cho một phổ phát quang riêng, ít phụ thuộc vào
chất nền trừ khi chất nền làm thay đổi hóa trị của ion chất kích hoạt đó.
+ Ánh sáng phát quang của phốt pho tinh thể không bị phân cực.
+ Trong quá trình phát quang của phốt pho tinh thể có cả phát quang kéo dài và
phát quang tức thời. Thời gian phát quang tức thời rất ngắn (<10-10 s), trong khi đó thời
gian của phát quang kéo dài có thể rất lớn (hàng ngày hoặc lâu hơn). Tùy theo điều
kiện kích thích, công nghệ chế tạo mà hai loại phát quang này có thể xảy ra và cạnh
tranh nhau trong cùng một phốt pho tinh thể.
Quy luật tắt dần của ánh sáng phát quang sau khi ngừng kích thích thường tuân
theo quy luật hàm hyperbol bậc hai:
J  J0 (n0Pt  1)2

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 16


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

Trong đó: J0 và J là cường độ phát quang tại thời điểm ngừng kích thích và tại
thời điểm t sau đó; n0 là số tâm phát quang tại thời điểm ngừng kích thích; P là xác
suất tái hợp.
Phổ phát quang toàn phần của phốt pho tinh thể chỉ phụ thuộc vào thành phần
hóa học, trạng thái hóa lý của nó. Đặc biệt, đối với các vật liệu đồng pha tạp thì phổ
phát quang của nó có thể bao gồm một số dải bức xạ khác nhau. Trong những điều
kiện kích thích khác nhau, phổ phát quang của chúng có thể chỉ thể hiện một hoặc vài

dải phổ thành phần; nói cách khác khi thay đổi phương pháp kích thích ta có thể làm
thay đổi thành phần phổ phát quang.
Trong thực tế, với đa số các vật liệu phát quang khi kích thích bằng các chùm
bức xạ hạt năng lượng cao (như tia âm cực; chùm hạt , ) chúng cho sự phát quang
tức thời khá mạnh, phổ phát quang gồm các dải nằm cả trong vùng khả kiến có bước
sóng ngắn, trung bình và dài. Nhưng nếu kích thích bằng bức xạ tử ngoại hoặc khả
kiến ở nhiệt độ phòng thì phổ phát quang chỉ bao gồm các dải bức xạ trong vùng bước
sóng trung bình và dài.
Quá trình phát quang thường có liên hệ chặt chẽ đến sự thay đổi độ dẫn điện.
Ngoài các đặc điểm nêu ở trên, chúng còn có một số các đặc điểm khác như
cường độ ánh sáng kích thích thay đổi dẫn đến sự thay đổi thành phần phổ phát quang,
bước sóng ánh sáng kích thích thay đổi dẫn đến cường độ phát quang thay đổi, hầu hết
các phốt pho tinh thể đều có đặc trưng nhiệt phát quang (TL - Thermoluminescence).
1.5. Phổ phát quang
Phổ phát quang là hàm số phân bố năng lượng do chất phát quang bức xạ theo
tần số hoặc theo bước sóng.
Phổ phát quang cũng như phổ hấp thụ được xác định bởi thành phần và cấu trúc
của những trung tâm huỳnh quang và bởi ảnh hưởng của môi trường bên ngoài.
- Thành phần, cấu trúc của tâm phát quang xác định :
+ Sự hình thành các mức năng lượng này hay khác
+ Tính chất các mức năng lượng, ví dụ : Mức đa bội
+ Xác suất chuyển dời giữa các mức năng lượng, đặc biệt là các mức siêu bền
- Ảnh hưởng của môi trường bên ngoài :

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 17


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

+ Làm thay đổi vị trí các mức và tách các mức dưới tác dụng của môi trường bên
ngoài
+ Thay đổi xác suất chuyển dời đặc biệt có thể làm các mức chuyển dời bị cấm
không còn tác dụng thủ tiêu các mức siêu bền tương ứng.
+ Giải phóng điện tử ở những mức siêu bền bằng cách chuyển lên mức năng
lượng cao do trao đổi nhiệt.
+ Phân bố lại các tâm theo các mức dao động có năng lượng khác nhau.
1.6. Cƣờng độ phát quang
Cường độ phát quang phụ thuộc vào xác suất chuyển dời và số tâm nằm ở mức
khởi điểm.
Trong đa số các trường hợp, xác suất chuyển dời giữa các mức dao động ứng với
các trạng thái điện tử khác nhau là như nhau nên cường độ phát quang chỉ phụ thuộc
vào số tâm nằm ở mức khởi điểm.
1.7. Những định luật cơ bản về sự phát quang
1.7.1. Định luật về sự không phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích
Khi kích thích chất phát quang bằng những bức xạ có bước sóng khác nhau, các
phần tử của chất phát quang sẽ hấp thụ những lượng tử khác nhau và do đó sẽ nhảy lên
những mức dao động khác nhau của trạng thái điện tử kích thích. Như vậy, có thể nghĩ
rằng phổ phát quang sẽ phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng kích thích. Tuy nhiên,
trong thực tế rất nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng “phổ phát quang của những phân tử
phức tạp trong môi trường tích tụ (lỏng, rắn), không phụ thuộc vào bước sóng của ánh
sáng kích thích”.
Điều đó có thể giải thích như sau: Khi dùng các ánh sáng kích thích có bước sóng
khác nhau, các phân tử sẽ bị kích thích lên các mức dao động khác nhau.Những phân
tử chỉ tồn tại ở đây trong một thời gian ngắn hơn thời gian trung bình và chuyển về
mức năng lượng của điện tử, phần năng lượng dao động đã bị tiêu hao trong thời gian
này. Lúc này hệ là các phân tử kích thích có sự phân bố ổn định về năng lượng. Sự

phân bố này chỉ phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào ánh sáng kích
thích. Do đó, khi phân tử chuyển từ trạng thái này xuống trạng thái cơ bản sẽ bức xạ ra
các ánh sáng có phổ như nhau.

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 18


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

1.7.2. Định luật Stock-Lomem
Năm 1852, Stocke lần đầu tiên phát biểu định luật về sự phát quang như sau :
“Ánh sáng phát quang bao giờ cũng có bước sóng dài hơn là ánh sáng bị chất hấp thụ”.
Định luật này có thể giải thích bằng thuyết phôtôn ánh sáng
Mỗi nguyên tử hay phân tử của chất phát quang hấp thụ hoàn toàn một phôtôn
của ánh sáng kích thích có năng lượng là  ht = hfht=

hc

 ht

để chuyển lên trạng thái kích

thích.
Khi từ trạng thái kích thích trở về trạng thái bình thường nó sẽ phát ra một
phôtôn có năng lượng :  pq = hfpq=

hc

 pq

Một phần năng lượng của phôtôn bị hấp thụ được dùng để kích thích chất phát
quang, phần còn lại biến thành nội năng của vật ( Năng lượng chuyển động nhiệt của
phân tử)
Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có:
 ht =  pq + E

Suy ra
Tần số trung bình của ánh sáng phát quang bao giờ cũng nhỏ hơn tần số trung
bình của ánh sáng hấp thụ. Sự hao phí năng lượng này dẫn đến làm thay đổi tần số của
ánh sáng phát quang- sự hao phí Stocke.
Việc nghiên cứu vị trí của những phổ hấp thụ và phát quang chứng tỏ rằng có
nhiều chất tuân theo đúng định luật Stocke. Tuy nhiên nhiều trường hợp định luật
Stocke không được thỏa mãn. Nhiều trường hợp, phổ hấp thụ và phổ phát quang có
phân chồng chập lên nhau. Như vậy theo định luật, nếu dùng ánh sáng kích thích có
bước sóng nằm trong vùng chồng chập của phổ hấp thụ và phổ phát quang để kích
thích thì ta vẫn thu được toàn bộ phổ phát quang: có bước sóng ngắn hơn bước sóng
của ánh sáng kích thích . Lúc này định luật Stocke không được thỏa mãn. Phần của
phổ phát quang gồm những bức xạ có tần số lớn hơn tần số của ánh sáng kích thích thì
được gọi là phần đối – Stocke.
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 19


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

Về sau, Lomen chính xác hóa định luật: “ Toàn phổ phát quang và cực đại của
nó bao giờ cũng dịch về phía sóng dài so với toàn phổ hấp thụ và cực đại của nó. ”
1.7.3. Định luật đối xứng gương của phổ hấp thụ và phổ phát quang
“ Phổ phát quang và phổ hấp thụ biểu diễn theo hàm số của tần số đối xứng
gương qua đường thẳng vuông góc với trục tần số và đi qua giao điểm của hai phổ”

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 20


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

CHƢƠNG II: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT VỀ SPINEL
2.1. Thành phần hoá học và cấu trúc tinh thể của spinel:
Spinel là tên gọi khoáng vật có công thức MgAl2O4 . Có thể xem spinel như là
hợp chất của hai oxit: oxit bazơ của kim loại hoá trị 2 và oxit lưỡng tính của kim loại
hóa trị 3.
MgO + Al2O3 = MgAl2O4
Spinel là đại diện cho một loạt các hợp chất có công thức tổng quát AB2O4.
Trong đó A là cation hoá trị 2 và B là cation hoá trị 3. Mạng lưới spinel gồm các ion
oxi gói ghém chắc đặc lập phương mặt tâm, các cation A2+ và B3+ được sắp xếp vào
các hốc tứ diện và bát diện (T+, T-, O). Mỗi tế bào mạng gồm 8 phân tử AB2O4, nghĩa
là có 8 khối lập phương bé (Hình 5) trong đó có 32 ion oxi, 8 cation A2+ và 16 cation
B3+

Hình 5 : Tế bào mạng của spinel
Ta có thể tính toán số cation, số anion và số hốc tứ diện T, số hốc bát diện O khi
tưởng tượng ghép 8 khối lập phương tâm mặt lại với nhau:
+ Số ion oxi: 32
+ Số hốc T: 64
+ Số hốc O: 32
Như vậy, mỗi tinh thể spinel có 64 + 32 = 96 hốc T và O. Mà số cation chỉ có 8
+ 16 = 24 cation. Nghĩa là chỉ 1/4 số hốc trống chứa cation, còn 3/4 hốc trống để
không.
Spinel tồn tại 3 dạng:

SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 21


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

- Spinel thuận: 8 cation A nằm trong 8 hốc trống T, còn 16 cation B nằm vào
hốc O, ký hiệu A[BB]O4.
- Spinel nghịch đảo: 8 cation A nằm trong 8 hốc trống O, còn 16 cation B phân
làm hai: 8 cation nằm vào hốc T, 8 cation nằm vào hốc O, ký hiệu B[A.B]O4.
- Spinel trung gian: 24 cation A và B được phân bố một cách thống kê vào các
hốc T và hốc O.
Số tinh thể kết tinh theo mạng lưới spinel khá phổ biến trong hợp chất vô cơ.
Trong công thức tổng quát AB2O4 thì A2+ có thể là Cu, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd,
Mn, Pb, Fe, Co, Ni. Cation B3+ có thể là Al, Cr, Fe, Mn, ít khi gặp Ga, In, La, V, Sb,
Rh. Tổ hợp các cation đó lại cho thấy có rất nhiều hợp chất spinel. Tuy nhiên cũng cần

phải nói thêm rằng không phải tất cả các hợp chất có công thức AB2O4 đều kết tinh
theo hệ lập phương như spinel. Ví dụ như BeAl2O4, CaCr2O4 thuộc hệ hình thoi, còn
SrAl2O4 thuộc hệ tứ phương. Trong khi đó một số hợp chất oxit ứng với công thức
AB2O4 (ứng với A2+ , B4+), ví dụ Mg2TiO4 lại kết tinh theo hệ lập phương và được sắp
xếp vào nhóm spinel. Đó là các hợp chất như titanat, stanat của coban, sắt(II), magiê,
kẽm,… Ngoài các oxit phức tạp ra, còn có các spinel có anion là chalcogen (S2- , Se2- ,
Te2-) hoặc halogen. Ví dụ Li2NiF4
Theo độ dẫn điện có thể đánh giá gián tiếp về cấu tạo bên trong của spinel cũng
như của dung dịch rắn spinel. Về độ dẫn điện thì có thể xếp các spinel thuộc về loại
hợp chất bán dẫn và có thể phân thành 3 nhóm:
- Aluminat có độ dẫn điện rất bé (điện trở riêng ở 990o C R = 105 ÷ 106
ôm.cm)
- Cromit có độ dẫn điện trung bình (R ở 990o C từ 103 ÷ 104 ôm.cm)
- Ferit có độ dẫn điện cao (R ở 990o C từ 10 ÷ 102 ôm.cm) riêng FeFe2O4 có độ
dẫn điện gần bằng độ dẫn điện của kim loại.
Trong aluminat, tính dẫn điện được quyết định bởi cation hoá trị 2, còn cromit
và ferit (trừ hợp chất FeO) lại được quyết định bởi cation hoá trị 3.
Một trong các đặc tính quan trọng của spinel là dễ dàng tạo thành dung dịch rắn
thay thế với nhau do thông số mạng của chúng gần bằng nhau.
Một số spinel có thể tạo dung dịch rắn với nhôm oxit, đặc biệt với γ -Al2O3 có
mạng lưới giống với mạng lưới tinh thể của spinel. Nói chung, tính chất của spinel
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 22


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

được quyết định bởi tính chất và hàm lượng của các oxit hợp phần. Khi tổng hợp
spinel hoặc khi hình thành dung dịch kiểu spinel đều có sự tăng thể tích của pha tinh
thể.
Đặc tính rất quan trọng đối với kỹ thuật của spinel là độ chịu lửa cao, bền với
các tác nhân oxi hoá cũng như tác nhân khử.
Tính chất của một số spinel:
Công thức Tinh thể a (Å)

Độ cứng d (g/cm3 ) tonc

Giãn nở R(900o C)
(-105 )

MgAl2O4 Lập

8,09

8

3,57

2135

0,593

75,3.104

8,09

7,5-8

4,58

1930

0,596

18,6.104

phương
ZnAl2O4 Lập
phương
2.2. Phổ hấp thụ của spinel:

Hình 6.Phổ hấp thụ của spinel màu đỏ (chứa nhiều Cr)
1.Chưa xử lý nhiệt ; 2. Xử lý nhiệt ở 10000C
Các ion tạp chất khác nhau trong spinel đóng vai trò các tâm hấp thụ, tùy theo
các loại tạp chất spinel sẽ có các phổ hấp thụ khác nhau và do đó các màu sắc sẽ khác
nhau.
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 23


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lê Văn Thanh Sơn

Ở những spinel màu đỏ hay hồng, các ion kích hoạt chủ yếu là Cr3+.Những ion này
thay vào vị trí Al3+. Như vậy ion Cr3+ sẽ có đối xứng bát diện, và như ta đã biết phổ

hấp thụ của Cr3+ sẽ có hai dải hấp thụ khá rộng và khá mạnh ở vùng 490nm, 540nm và
nếu khi nồng độ Cr3+ rất cao có thể quan sát được một dải hấp thụ thu hẹp và chủ yếu ở
vùng 680nm.Những phổ hấp thụ này có thể ghi được bằng các máy đo hấp thụ thông
thường.
- Từ vị trí đỉnh phổ ,ta sẽ dễ dàng phân biệt spinel với ruby và các loại đá quý
khác.
- Từ các dải hấp thụ ghi được ta có thể đánh giá được nồng độ của Cr trong
spinel theo công thức sau đây:

C=2,305.

log( I 0 )
I
 d

Trong đó C: nồng độ
  = 14,6+2,5 ứng với dải 540 nm
  = 18,5+2,5 ứng với dải 390 nm

d: độ dày của mẫu spinel(cm)
Cần ghi nhận rằng việc đánh giá nồng độ Cr từ phổ hấp thụ sẽ đặc biệt thuận lợi
cho spinel, vì khoáng vật này có đối xứng lập phương nên việc đo phổ hấp thụ không
phụ thuộc vào sự định hướng của tinh thể.
2.3. Phát quang của spinel :
Ta có thể quan sát phát quang của spinel dưới ánh sáng tử ngoại bằng cả 2
cách : nhìn bằng mắt và đo bằng máy.
Khi chiếu các viên đá spinel màu đỏ hay màu hồng bằng tia tử ngoại, ta sẽ nhìn
thấy chúng phát ra ánh sáng màu đỏ, đó là ánh sáng phát quang. Với các tia tử ngoại
365nm hiện tượng phát quang sẽ mạnh hơn so với các tia 254nm. Nếu chiếu bởi các tia
X, phát quang chỉ ở mức độ vừa phải. Các viên spinel màu xanh da trời thẫm sẽ không

phát quang dưới bất kì ánh sáng kích thích nào. Những viên spinel màu xanh tím sẽ
phát quang màu xanh lục dưới ánh sáng kích thích tử ngoại 365nm hoặc tia X nhưng
không phát quang khi chiếu bởi ánh sáng 254nm. Những viên spinel màu huyết dụ sẽ
phát quang màu đỏ khi chiếu tử ngoại 365nm và không phát quang dưới ánh sáng
SVTH: Võ Thị Thu Sương

Trang: 24