On the Colour Centres and X‐Ray Luminescence of Calcium Fluoride Crystals

Abstract

A study is made of differences in the colouration spectrum of calcium fluoride crystals obtained by X-ray irradiation a t different temperatures and by electrolysis. The change6 occurring in the X-ray luminescence spectrum due to the use of different irradiation temperatures are also considered. It is shown that the a-and P-bands, usually only observed in additive and electrolytic colouration, can also be produced by X-ray irradiation if the irradiation temperature is between 180 and 250 "C. The formation of the a-band (the F-band of this system) is difficult t o detect a t lower irradiation temperatures because of 1. the small number of free negative ion vacancies a t these temperatures and 2. the low oscillator strength associated with this band. The changes observed in the X-ray luminescence spectrum for different irradiation temperatures are explained and the associated electronic processes are discussed briefly.Unterschiede im Verfkrbungsspektrum von Kalziumfluoridkristallen werden untersucht. Die Verfiirbung erfolgt durch Rontgenbestrahlung und durch Elektrolyse, wobei die Unterschiede im Lumineszenzspektrom durch Rontgenbestrahlung bei verschiedenen Temperaturen ebenfalls berucksichtigt werden. E s wird gezeigt, da13 die a-und P-Banden, die gewohnlich nur bei additiver und elektrolytischer Verfiirbung beobachtet werden, auch durch Rontgenbestrahlung erzeugt werden, wenn die Bestrahlungstemperatur zwischen 180 und 250 "C liegt. Die Bildung der a-Bande (die F-Bande dieses Systems) ist bei niedrigeren Bestrahlungstemperaturen schwierig nachzuweisen, wegen 1. der geringen Anzahl von freien negativen Ionenliicken bei diesen Temperaturen und 2. der niedrigen mit dieser Bande verbundenen Oszillatorenstarke. Die Unterschiede im Lumineszenzspektrum fur verschiedene Bestrahlungstemperaturen werden erklart und die damit verbundenen elektronischen Prozesse kurz diskutiert.

X‐ray‐induced alteration of specimens as crucial obstacle in XRF spectrometry of fluorine in rocks and soils

“…X‐radiation soon was found to develop colour centres and to influence electrical conductivity by creating voids . Decomposition of fluorine compounds has been observed after X‐ray exposure and in radioactive minerals . Toth and Felker investigated fluorine generation by γ‐irradiation of fluoride salts .…”

“…Chemical and physical properties of the analysed fluorine compounds do not prefigure complications regarding XRF, although evidence of radiolysis has been reported. Ratnam observed colouration of calcium fluoride crystals because of X‐ray irradiation . Galwey and co‐workers related this effect to aggregation of fluorine gas bubbles .…”