Liuminescencijos: rūšys, metodai ir programos. Termiškai skatino liuminescencijos - kas tai?

Liuminescencijos - yra šviesos emisijos tam tikrų medžiagų santykinai šaltos būklės. Ji skiriasi nuo kaitinamųjų organų, tokių kaip deginimas medienos arba iš anglies, išlydytos geležies ir laidas, šildomu elektros srovės spinduliuotės. liuminescencijos emisija pastebėjo:

• į neon ir liuminescencinių lempų, televizoriai, radaro ekranų ir fluoroscopes;
• organinių medžiagų, tokių kaip liuminolo arba liuciferiną į jonvabalių;
• tam tikrų pigmentų, naudojamų lauko reklama;
• su žaibo ir Aurora.

Be visų šių reiškinių šviesos emisija sukelia ne aukštesnėje negu kambario temperatūroje medžiaga šildymo, todėl jis vadinamas šaltą šviesą. Praktinis vertė liuminescencinės medžiagos yra jų gebėjimas transformuoti nematomas forma energijos į matomos šviesos.

Šaltiniai ir procesas

liuminescencija atsitinka, kaip energijos sugeriančia medžiaga rezultatas, pavyzdžiui, iš ultravioletinės arba rentgeno, elektronų pluošto, cheminių reakcijų šaltinio, ir taip toliau. d. Tai sąlygoja Medžiagos atomų sužadinimo būklę. Kadangi ji yra nestabili, materialinės grįžta į savo pradinę būklę, ir absorbuotos energijos išsiskiria kaip šviesa ir / arba šilumos. Šis procesas apima tik išorinius elektronus. liuminescencijos efektyvumas priklauso nuo konvertavimo žadinimo energijos laipsnį į šviesą. Medžiagų, kurios turi pakankamai veiklos praktiniam naudojimui numeris yra santykinai mažas.

Liuminescencijos ir įkaitimo

liuminescencija sužadinimo nėra susijęs į atomų sužadinimo. Kai karšto medžiagos pradeda švytėti kaip lemputes rezultatas, jų atomai yra sužadinimo būsenoje. Nors jie vibruoja net kambario temperatūroje, jis yra pakankamai, kad radiacija įvyko toli infraraudonųjų spindulių spektro srityje. Didėjant temperatūrai pastumia elektromagnetinės spinduliuotės dažnį matomame regione. Kita vertus, labai aukštoje temperatūroje, kurie yra generuojami, pavyzdžiui, uždegimo vamzdelių, atominis susidūrimų gali būti toks stiprus, kad elektronai yra atskirta nuo jų ir rekombinuotis, šviesos spinduliavimo. Šiuo atveju, liuminescencijos ir kaitinamoji tapo neatskiriami.

Liuminescencinės Pigmentai ir dažai,

Tradiciniai Pigmentai ir dažai turi spalvą, nes jie atspindi, kad spektro, kuris yra papildomas sugeria dalį. Nedidelė dalis energijos virsta šiluma, tačiau didelė emisijos įvyksta. Tačiau, jei fluorescencinė pigmentas sugeria šviesą į tam tikros srities ribų, ji gali skleisti fotonus, skirtingas nuo apmąstymų. Tai atsitinka kaip procesų dažų arba pigmento molekulės, pagal kurį ultravioletinių spindulių gali būti konvertuojamos į matoma, pavyzdžiui, mėlyna šviesa rezultatas. Tokie liuminescensinės metodai yra naudojami lauko reklama ir skalbimo miltelių. Pastaruoju atveju "clarifier" lieka audinyje ne tik atspindėti baltas, bet taip pat konvertuoti ultravioletinių spindulių į mėlyna, geltona kompensuoti ir stiprinant baltumą.

ankstyvieji tyrimai

Nors žaibo Aurora ir nuobodu švyti jonvabalių ir grybų visada buvo žinomas žmonijai, pirmieji liuminescensinės tyrimai prasidėjo su sintetinės medžiagos, kai Vincenzo Kaskariolo alchemikas ir batsiuvys Bolonijos (Italija), 1603 g. Šildomas mišinys bario sulfato (barito forma, sunkiųjų boksuotis) su anglimi. Gautą po aušinimo milteliai, naktinis mėlyna liuminescencijos išmeta, ir Kaskariolo pastebėjau, kad ji gali būti atstatyta pajungiant miltelius į saulės spindulių. Medžiaga buvo pavadinta "Lapis" Solaris "arba Sunstone, nes alchemikai Tikimasi, kad jis gali kreiptis Netaurieji metalai į auksą, kurio simbolis yra saulė. Afterglow sukėlė daugelio mokslininkų laikotarpį, suteikiant medžiagų ir kitų pavadinimų, įskaitant "fosforo" palūkanos, o tai reiškia "vežėjas šviesos".

Šiandien pavadinimas "fosforas" naudojamas tik cheminio elemento, o mikrokristalinė liuminescenciniai medžiaga vadinama fosforo. "Fosforas" Kaskariolo, matyt, buvo bario sulfidą. Pirmas komerciškai prieinamas fosforas (1870) tapo "dažų Balmain" - sprendimas kalcio sulfidas. 1866, ji buvo aprašyta pirmoje stabili cinko sulfido fosforo ir - vienas iš svarbiausių šiuolaikinės technologijos.

Vienas iš pirmųjų moksliniais tyrimais iš liuminescencijos, kuri pasireiškia ne puvimo medienos arba kūną ir Fireflies, buvo atliktas 1672 Anglijos mokslininkas Robert Boyle, kuris, nors jis nežinojo apie biocheminės kilmės šį šviesoje, tačiau nustatyta keletas pagrindinių savybių Bioluminescent sistemų:

• Kaitinimo šalta;
• jis gali būti nuslopintas cheminių agentų, tokių kaip alkoholio, vandenilio chlorido rūgšties ir amoniako;
• spinduliuotės reikalauja prieigos prie į orą.

Per metus 1885-1887, buvo pastebėta, kad žalios ištraukos jonvabalių Vakarų Indijos (pyrophorus) ir moliuskas Foladi kai sumaišomas gaminti šviesą.

Pirmieji veiksmingas, kad chemiliuminescencinius medžiagos buvo nonbiological sintetiniai junginiai, tokie kaip liuminolo, aptiktos 1928 metų.

Cheminius ir Bioluminescence

Dauguma energijos išleistas cheminių reakcijų, ypač oksidacijos reakcijas, turi šilumos forma. Kai reakcijų rinkinys, o dalį, kuri naudojama sužadinti elektronus į aukštesnius lygius, ir, liuminescencinių molekulių iki cheminės liuminescencijos (CL). Tyrimai rodo, kad KI yra universalus reiškinys, tačiau liuminescencijos intensyvumas yra toks mažas, kad ji reikalauja jautrių detektorių naudojimą. Yra, tačiau, kai kurie junginiai, kad yra būdingos ryškus CL. Geriausiai žinomas iš jų yra Luminol, kuri po oksidacijos su vandenilio peroksidu gali duoti stiprų mėlynos arba mėlyna-žalią šviesą. Kitos stiprybės CL-medžiagų - ir lucigenin lofin. Nepaisant jų ryškumo CL, ne visi iš jų yra efektyvi keičiant cheminę energiją į šviesą, ty., K. Mažiau nei 1% visų molekulių skleidžia šviesą. 1960 buvo nustatyta, kad yra oksalo rūgšties esteriai, oksiduoti bevandeniuose tirpiklius, aukštos liuminescencinių aromatinių junginių skleidžia šviesą šviesus su 23% efektyvumą.

Bioluminescence yra specialaus tipo chemiliuminescencijai katalizuoja fermentai. Liuminescencija išėjimo iš šių reakcijų gali pasiekti 100%, o tai reiškia, kad kiekvienas iš liuciferiną reagentu molekulė pereina į spinduliuojantis būklę. Visi žinomi šiandien Bioluminescent reakcija katalizuoja oksidacijos reakcijas, pasitaikiusias oro buvimą.

termiškai stimuliuotos liuminescencijos

Šiluminės liuminescencijos reiškia ne šiluminį spinduliavimą, bet stiprinti švytėjimas medžiagos elektronai, kurie sužadintų šilumos. Termiškai skatino aiškumą pastebėtas kai kurių mineralų ir ypač kristalų fosforo, kai jie buvo susijaudinęs šviesos.

fotoliuminescencija

Fotoliuminescencija, kuri atsiranda pagal elektromagnetinės spinduliuotės įvykio veiksmų dėl medžiagos, gali būti pateiktas matomos šviesos diapazone per ultravioletinių rentgeno ir gama spinduliuotės. Į liuminescencijos, sukeltas fotonų, bangos ilgis yra skleidžiamos šviesos paprastai yra lygi arba didesnė už jaudinantis bangos ilgiui (m. E. lygu arba mažiau galios). Šis skirtumas yra bangos ilgio, kurią sukelia įeinančios energijos transformacijos į virpesių atomų arba jonų. Kartais su intensyvaus lazerio spindulį, spinduliuojama šviesa gali turėti trumpesnį bangos ilgį.

Tas faktas, kad PL gali būti susijaudinęs ultravioletinių spindulių, atrado vokiečių fizikas Johann Ritter 1801, jis pastebėjo, kad fosforo švytėjimas ryškiai neregimojo regione purpurine spektro dalis, todėl atidarė UV spindulius. UV regimosios šviesos konversija yra didelę praktinę reikšmę.

Gama ir rentgeno sužadinti fosforo ir kitų kristalinių medžiagų į liuminescencine narę, jonizacijos po rekombinacijos būdu elektronų ir jonų, pagal kurią atsiranda liuminescencija. Jo naudojimas yra fluoroskopiją naudojamas radiologijos ir scintiliacinių skaitikliai. Paskutinis įrašas ir išmatuoti gama spinduliuotės, nukreiptą į diską, padengtoje fosforo, kuris yra optinis kontakte su į fotodaugintuvų paviršiaus.

triboluminescence

Kai kai kurių medžiagų kiekis kristalai, pavyzdžiui, cukrus, susmulkinti, matomos kibirkšties. Tas pats yra stebimas daugelyje organinių ir neorganinių medžiagų. Visi šie liuminescencijos rūšys generuoja teigiamus ir neigiamus elektros mokesčius. Neseniai gaminamas mechaninių atskyrimo paviršių kristalizacijos proceso. Šviesos emisija tada vyksta purškiant - tiesiogiai tarp molekulių fragmentų, arba per sužadinimo liuminescencijos atmosferą šalia atskirto paviršiaus.

elektroliuminescencija

Kaip Šiluminės, elektroliuminescencija (EL), terminas apima įvairių tipų liuminescencine bendras bruožas yra tai, kad šviesa yra girdimas elektros iškrova iš dujų, skysčių ir kietų medžiagų. 1752 Bendzhamin Franklinas nustatė žaibo sukelto elektros įvykdymo aiškumą per atmosferą. 1860, iškrovos lempos buvo pirmasis įrodytas Royal Society of London. Ji pagaminta ryškiai baltą šviesą su aukštos įtampos iškrova, anglies dioksidas žemo slėgio. Modernių fluorescencinės lempos yra grindžiamas Elektroliuminescencijos ir fotoliuminescencija gyvsidabrio atomų sužadintų elektros išlydžio lempa kartu, ultravioletinių spindulių radiacijos jų spinduliuojamas yra paverčiamas matomos šviesos per fosforo.

EL stebėta elektrodų elektrolize metu dėl rekombinacijos jonų (, ir tokiu būdu cheminės liuminescencijos natūra). Pagal elektrinio lauko įtaka plonų sluoksnių liuminescenciniai cinko sulfido šviesos sklidimo atsitinka, kuri taip pat vadinama Elektroliuminescencijos.

Daug medžiagų skleidžia liuminescencija pagal pagreitintų elektronų įtakos - deimantas, rubinas, kristalų fosforo ir tam tikros sudėtinės platinos druskos. Pirmasis praktinis taikymas cathodoluminescence - Oscilloskopas (1897). Panašūs ekranai, naudojant patobulintus kristalinių fosforo yra naudojami televizoriai, radarai, oscilografai ir elektroninių mikroskopų.

radijo

Radioaktyviosios elementai gali spinduliuoti alfa daleles (helio branduoliai) elektronus ir gama spindulius (A didelės energijos elektromagnetinis spinduliavimas). Radiacinės liuminescencijos - švyti džiaugiamės radioaktyvia medžiaga. Kai alfa dalelių bombarduoti kristalinio fosforą, matomą pagal mikroskopo maža virpėjimas. Šis principas naudojant anglų fizikas Ernest Rutherford, įrodyti, kad atomas turi centrinę šerdį. Savęs šviesos dažai žymėjimui naudojamos laikrodžiai ir kiti įrankiai yra grindžiamas LR. Jie susideda iš fosforo ir radioaktyvia medžiaga, pavyzdžiui, tričio ar radžio. Įspūdingas gamtos švytėjimas - tai pašvaistės: radioaktyviosios procesai saulės išmeta į kosmosą didžiulių masių elektronų ir jonų. Kai jie kreiptis į Žemę, jo geomagnetinio lauko nukreipia juos į polius. Dujų išlydžio procesai viršutinių atmosferos sluoksniuose ir sukurti garsųjį Aurora.

Liuminescensinės: fizikos proceso

Emisijos matomos šviesos (ty. E. Su bangos ilgiai yra tarp 690 nm ir 400 nm) sužadinimo reikalauja energijos, kuri yra nustatoma bent Einstein teisę. Energijos (E) yra lygi nuolatinės Planko (h), padaugintas iš šviesos (ν) arba jo greitis dažnio vakuuminėje (c), padalintas iš bangos ilgio (λ): E = hν = jk / λ.

Tokiu būdu, energijos, reikalingos sužadinimui svyruoja nuo 40 kilokalorijomis (raudonųjų kraujo) iki 60 kcal (už geltonos), ir 80 kalorijų (iki raudonos) moliui medžiagos. Kitas išreikšti energiją būdas - į elektronvoltų (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 ERG) - nuo 1,8 iki 3,1 eV.

Sužadinimo energija yra perduodama elektronams, atsakingų už liuminescencijos, kad pereiti nuo savo žemės lygio į aukštesnį vieną. Šios sąlygos yra nustatomos pagal kvantinės mechanikos dėsnius. Įvairūs mechanizmai sužadinimo priklauso nuo to, ar tai pasitaikytų, pavienių atomų ir molekulių, arba deriniuose molekulių kristalo. Jie inicijuoja pagreitintų dalelių, pavyzdžiui, elektronų, teigiamų jonų arba fotonų veiksmų.

Dažnai sužadinimo energija yra gerokai didesnis, nei reikalaujama kelti elektroną į spinduliuotės. Pavyzdžiui, fosforas liuminescensinės kristalų televizorių ekranuose, katodo elektronai gaminami su vidutinių energijų 25.000 voltų. Nepaisant to, fluorescencinės šviesos spalva yra beveik nepriklausomas nuo dalelių energijos. Tai įtakoja sužadinimo būsenos kristalo energijos centrų lygyje.

fluorescencinės lempos

Dalelės, dėl kurių įvyksta liuminescencija - tai išoriniai elektronai atomų arba molekulių. Fluorescencinės lempos, pavyzdžiui, gyvsidabrio atomo yra varomas pagal energijos 6,7 eV ar daugiau įtakos, kėlimo vienas iš dviejų išorinių elektronų į aukštesnį lygį. Po savo sugrįžimo į pirmame būsenoje energijos skirtumas yra išskiriama ultravioletinės šviesos su 185 nm bangos ilgiui. Perėjimas tarp pagrindo ir kitą lygį gamina ultravioletinių spindulių esant 254 nm bangos ilgiui, kuri savo ruožtu, gali sužadinti kita fosforas sukuriantį matomos šviesos.

Šio spinduliavimo yra ypač intensyvus ne žemo slėgio gyvsidabrio garų (10 ^-5 atmosferos), naudojamų dujų išlydžio lempų žemo slėgio. Tokiu būdu apie 60% elektronų energija konvertuojama į monochromatinės UV šviesa.

Esant aukštam slėgiui, dažnis padidina. Spektrai nebėra susideda iš vieno spektrinio linija 254 nm, ir spinduliavimo energija yra paskirstytos iš spektrinių linijų, atitinkančios skirtingus elektroninių lygiais: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 ir 578 nm bangos ilgiui. Aukšto slėgio gyvsidabrio lempos naudojamos apšvietimui, nes matomo 405-546 nm mėlyna-žalios šviesos, o transformuojasi dalį spinduliuote raudoną šviesą naudojant fosforą, kaip rezultatas tampa balta.

Kai dujų molekulės yra malonu, jų liuminescensinės spektrai rodo plačias juostas; ne tik elektronai yra iškeltas iki tokio lygio, didesnis energijos, bet tuo pačiu metu susijaudinęs vibracinė ir sukimosi judesio iš atomų visumą. Tai yra, nes vibracinė ir sukimosi energijos iš molekulių yra 10 ^-2 ir 10 ^-4 iš operacijos energijai, kuri pridėti iki apibrėžti šiek tiek skirtingų bangų ilgių komponentų vieną juostos daugybę. Didesni molekulės turi keletą persidengiančių juosteles, po vieną kiekvienam perėjimo tipo. Spinduliuotės molekulės tirpale naudingai ribbonlike, kad sukelia santykinai didelį skaičių sužadintų molekulių ir tirpiklio molekulių sąveikos. Molekulėse, kaip atomai, dalyvaujančių liuminescencija išorinių elektronų molekulinių orbitalių.

Fluorescencijos ir fosforescencija

Šie terminai galima išskirti ne tik remiantis liuminescencijos trukmę, bet ir pagal savo gamybos būdą. Kai elektronas yra sužadinami į singletinio būklės su nuolatiniu jame 10 ^-8 s, iš kurių jis gali lengvai grįžti į žemę, medžiaga spinduliuoja energiją, kaip fluorescencijos. perėjimo metu, nugara nesikeičia. Pagrindinės ir džiaugiamės narės turi panašią įvairovę.

Elektronų, tačiau gali būti iškeltas į aukštesnį energijos lygį (vadinamas "susijaudinęs tripletas valstybė") su jo nugaros gydymui. Kvantinėje mechanikoje, perėjimai iš trynukų valstybės į singleto draudžiama, todėl jų tarnavimo laikas daug daugiau. Todėl šiuo atveju liuminescencijos daug daugiau ilgalaikis: yra fosforescencija.