萤石发光原理

萤石的发光原理很简单，在有光照的情况下，萤石内的电子会吸收这些光线的能量，并跃迁到高能状态（激发态），当没有光照的时候，这些处于高能状态的电子又会回到低能状态（基态），并释放出能量，这些能量通过光的形式表现出来。因此只需要经过足够的光线照射，萤石就可以在没有外界能量输入的时候发光。

古代夜明珠的材料应该绝大部分都是萤石。萤石的主要成分是氟化钙（CaF2），是自然界中存量比较多的矿物。其主要来自于地质活动中涌出地表的岩浆，在岩浆冷却过程中，其中包含的氟元素会与地表岩石中钙元素互相结合，并生成氟化钙。

萤石发光原理是某些含有微量放射性元素的萤石，其电子从较高能力跃迁至低能极能量转化成光能，无源发光就被称作夜明珠。

萤石在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光，它的名字也就是根据这个特点而来，要看所含磷的多少，萤石发光有荧光和磷光两种，荧光是指在光源照射后撤去光源仍然能短暂发光（所有萤石都可以），而发磷光属于稀土离子引起的内能量发光，无需外光源补充就能持续发光。能发磷光的夜明珠很稀少珍贵。随着人们生活水准的提高，对饰品、工艺品的需求不断增加。萤石色彩鲜艳而多样，作为工艺雕刻的原料被人们所重视。



萤石的发光原理

矿物内的电子在外界能量的刺激下，会由低能状态进入高能状态，当外界能量刺激停止时，电子又由高能状态转入低能状态，这个过程就会发光。萤石在日光灯照射后可发光几十小时，这种光相对微弱，白天看不见，夜里看很亮。

　　萤石（Fluorite），又称氟石，是一种矿物，其主要成分是氟化钙（CaF2），含杂质较多。其中的钙常被钇和铈等稀土元素替代，此外还含有少量的Fe2O3、SiO2和微量的Cl、O3和He等。自然界中的萤石常显鲜艳的颜色，硬度比小刀低。萤石可以用于制备氟化氢：CaF2 + H2SO4 → CaSO4+ 2HF；它的折射率和色散极低，对红外线、紫外线的透过性能高，适合做光学元件。但天然萤石晶体往往不纯，混有杂质，而且体积不足以制造大型光学元件，所以人工结晶萤石成为了制造镜头所用低色散光学元件的材料之一。

　　基本介绍

　　常能形成块状、粒状集合体，或立方体及八面体单晶。颜色多样，有紫红、蓝、绿和无色等。透明、玻璃光泽，硬度4，解理好。易沿解理面破裂成八面体小块，相对密度318[1]

　　名称由来

　　萤石是咸性稀释剂，之所以得名，是因为它在紫外线或阴极射线照射下会发出如同萤火虫一样的荧光，但当萤石含有一些稀土元素时，它就会发出磷光。也就是说，在离开紫外线或阴极射线照射后，萤石依旧能持续发光较长一段时间。这种能发磷光的萤石产量所占比例不大。事实上，绝大多数夜明珠都是萤石材质的，由于萤石的晶体普遍较大，所以萤石 夜明珠能发现非常大体积的。萤石的硬度较低，且性脆，一般来说需要注意避免剧烈碰撞，同时避免接触酸性物质。

　　古代印度人发现，有个小山岗上的眼镜蛇特别多，它们老是在一块大石头周围转悠。这种奇异的自然现象引起人们探索奥秘的兴趣。原来，每当夜幕降临，这里的大石头会闪烁微蓝色的亮光，许多具有趋光性的昆虫便纷纷到亮石头上空飞舞，青蛙跳出来竞相捕食昆虫，躲在不远处的眼镜蛇也纷纷赶来捕食青蛙。于是，人们把这种石头叫作“蛇眼石”。后来才知道蛇眼石就是萤石。

　　主要产地

　　萤石在南非、墨西哥、蒙古、俄罗斯、美国、泰国、西班牙等地也有产出。中国是世界上萤石矿产最多的国家之一，主要产于湖南东南部的郴州一带，此外浙江、福建等地也有出产。

　　发光原理

　　矿物内的电子在外界能量的刺激下，会由低能状态进入高能状态，当外界能量刺激停止时，电子又由高能状态转入低能状态，这个过程就会发光。萤石在日光灯照射后可发光几十小时，这种光相对微弱，白天看不见，夜里看很亮。

　　形成原理

　　萤石来自火山岩浆中，在岩浆冷却过程中，被岩浆分离出来的气水溶液中含有许多物质，以氟为主，在溶液沿裂隙上升过程中，温度降低，压力减小，气水溶液中的氟离子与周围岩石中的钙离子结合，形成氟化钙，经过冷却结晶后就得到了萤石。

　　保护利用

　　为了保护萤石资源，中国早在2003年就已经不再发放新的萤石开采许可证。

　　优化处理

　　加热处理：加热处理在萤石中较为常见，通过加热可使暗蓝至黑色萤石变成蓝色。一般来说，这种加热处理的萤石很难鉴定，其颜色在300℃以下的环境中是稳定的。

　　充填塑料或树脂：在萤石中充填塑料或树脂，其主要目的是愈合表面裂隙，使其在加工或佩戴时不产生裂隙。经充填处理的萤石的鉴定主要有以下几个方面：

　　1 放大检查缝隙。

　　2 热针测试可熔树脂和塑料。

　　3 紫外荧光观察，充填的塑料和树脂可有特征荧光。

　　辐照处理：无色的萤石通过辐照可产生紫色。辐照处理的萤石极不稳定，遇光就会褪色，因此这种处理方法不具实用价值。

　　夜明珠的真伪识别

　　天然夜明珠是极稀有和罕见的，我们鉴定它的真伪，除了用宝玉石方面的检测仪器科学进行鉴别外，还可以根据它具备的许多特性进行识别。

　　须经光照15分钟，能在数十小时内连续发光的浅灰色莹石。

　　具有磷光现象，即能产生夜明珠准效应者。

　　天然夜明珠颜色美丽，半透明，无须任何光照，即永久主动发光，并且发光能量较大。人造夜明珠是在自身不发光的莹石裂隙中填充莹光粉，仅局部或线条状发光，时间短瞬即逝。

　　一定要把莹石的莹光和磷光区分开来，磷光现象是在外加光源作用，去掉后还能保持一定的发光时间。

　　观察它的发光长度、均匀度，及半衰期，余辉长短。

　　工业用途

　　世界萤石产量的一半用以制造氢氟酸，进而发展制造冰晶石，用于炼铝工业等。电冰箱里的冷却剂（氟利昂）要用萤石；1986年，中国第一代人造血液也要用萤石。如今，科学家正在研制氟化物玻璃，有可能制成新型光导纤维通讯材料，能传过2万公里宽的太平洋而不设重发站。家里用的不粘锅就是锅底涂了一层氟塑料。

　　化学工业

　　萤石另一重要用途是生产氢氟酸。氢氟酸是通过酸级萤石（氟石精矿）同硫酸在加热炉或罐中反应而产生出来的，分无水氢氟酸和有水氢氟酸，它们都是一种无色液体，易挥发，有强烈的刺激气味和强烈的腐蚀性。它是生产各种有机和无机氟化物和氟元素的关键原料。

　　萤石在制铝工业中，氢氟酸用来生产氟化铝、人造冰晶石、氟化钠和氟化镁。

　　在航空、航天工业中，氢氟酸主要用来生产喷气机液体推进剂，导弹喷气燃料推进剂。在原子能工业中，氢氟酸主要用来制造UF4，再经氟化生成UF6，通过气体扩散法或气体离心法分离235U。

　　氢氟酸是有机氟化工的基础原料，它通过与氯仿和四氯化碳相互作用，生产毒性小、化学稳定性高的氟化的含氯烃和碳氟化合物，作冷冻剂，空气溶胶促进剂，溶剂聚合物的中间体和碳氟化合物树脂和弹性体。

　　氢氟酸与四氯化碳反应制成氟利昂（通常以F表示）。氟利昂除作为冷冻剂外，还广泛用于喷雾剂、灭火剂、氟塑料等。

　　在医药方面，氟有机化合物还可以制造含氟抗癌药物，含氟可的松，含氟碳人造血液、人造心脏和骨骼。

　　在无机氟化工业中，可以生产杀虫剂、防腐剂、防护剂、添加剂、助熔剂和抗氧化剂等。

　　化学工业对萤石产品的质量要求很高，一般要求CaF2含量在93%～98%，二氧化硅和碳酸钙是有害杂质，要严格限制。如今，我国萤（氟）石精矿的质量要求按中华人民共和国GB5690-85《氟石精矿》。