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¬ Il fenomeno della luminescenza
Anfora

 

TL2000

La luminescenza è un fenomeno dovuto alla luce emessa da alcuni materiali in risposta a uno stimolo esterno quale il calore (Termoluminescenza), la pressione (Triboluminescenza), una reazione chimica (Chemiluminescenza), una radiazione elettromagnetica (Radioluminescenza) o una radiazione ionizzante (Fotoluminescenza); in quest’ultimo caso quando la stimolazione avviene con luce visibile si parla di luminescenza otticamente stimolata (OSL), mentre quando è ottenuta con gli infrarossi si parla di luminescenza stimolata dagli infrarossi (IRSL).

I minerali presentano difetti reticolari formatisi durante la cristallizzazione o in seguito all’esposizione a radiazioni nucleari. Questi difetti sono potenziali siti di cattura di elettroni (rimossi da altri atomi in seguito al bombardamento da parte di radiazioni) e, di conseguenza, fonte di segnale di luminescenza. Questo è ottenuto dall’esposizione a radiazioni ionizzanti, principalmente il decadimento radioattivo di Uranio238, Torio232 (e isotopi figli) e Potassio40. Il rilascio di particelle β e γ dal decadimento del Potassio40 e di particelle α dal decadimento di Uranio e Torio nei minerali sposta gli elettroni all’interno del reticolo, che vengono poi intrappolati nei difetti reticolari, denominati “trappole per elettroni”. Se l’irradiazione continua, le trappole continuano a riempirsi finchè un’ulteriore dose di radiazione non si traduce in un’aumentata luminescenza: si è così raggiunta la saturazione.
La luminescenza si osserva quando uno stimolo esterno disloca gli elettroni dalle trappole. Questi ultimi si diffondono per il reticolo cristallino: alcuni possono risistemarsi in trappole simili oppure tornare allo stato fondamentale, mentre altri si possono sistemare in altri siti denominati centri di luminescenza. L’eccesso di energia si esplica come calore (vibrazione del reticolo cristallino) o come luminescenza (emissione di fotoni).
In ogni cristallo, ci sono diversi tipi di trappole: alcune possono liberare gli elettroni molto facilmente quando i granuli vengono stimolati dalla luce, mentre per altre l’esposizione alla luce ha un effetto minimo o nullo. Tuttavia molte trappole possono essere svuotate per esposizione a una fonte di calore di almeno 500°C. A temperatura ambiente (circa 20°C), alcune trappole possono trattenere gli elettroni per pochi giorni o anche meno, mentre altre possono trattenere gli elettroni per milioni di anni e oltre. Quest’ultimo tipo di trappole viene chiamato “profondo” e, a livello termico, ha tempi di vita sufficientemente lunghi per datare molti reperti archeologici.

 

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