Lüminessensiya: növləri, metodları, və applications. Termal təkan lüminessensiya - bu nədir?

Lüminessensiya - nisbətən soyuq dövlət müəyyən materialların işıq emissiya edir. Bu yanan ağac və ya daş kömür, tökmə dəmir və elektrik cari ilə qızdırılıb bir tel kimi közərmə orqanlarının radiasiya fərqlənir. lüminessensiya emissiya müşahidə olunur:

• neon və fluorescent əleyhinə işıqlar, televizor, radar ekranlarında və fluoroscopes edir;
• belə fireflies ilə luminol ya luciferin kimi üzvi maddələrin;
• açıq reklam istifadə müəyyən piqmentlər ilə;
• ildırım və Aurora ilə.

Bütün bu hadisələrin işıq emissiya otaq temperaturu yuxarıda material istilik səbəb deyil, belə ki, soyuq işıq adlanır. luminescent materialların praktik dəyəri enerji görünməz formada çevirmək üçün onların qabiliyyəti deyil görünən işıq.

Mənbələri və proses

lüminessensiya fenomen ultrabənövşəyi və ya X-şüaları, elektron şüaları, kimyəvi reaksiyaların bir mənbədən, məsələn, enerji udma maddi nəticəsində baş verir, və s. d. Bu həyəcanlı dövlət maddə atomların ilə nəticələnir. Bu qeyri-sabit olduğundan, onun orijinal dövlət, və udulmuş enerji material qaytarır işıq və / və ya istilik kimi azad edilir. proses yalnız xarici elektron daxildir. lüminessensiya səmərəlilik işıq excitation enerji dönüşüm dərəcəsindən asılıdır. praktik istifadə üçün kifayət qədər performans materialları sayı nisbətən kiçik.

Lüminessensiya və közərmə

lüminessensiya excitation atomların excitation ilə bağlı deyil. isti materialları ampüller nəticəsində parıltı başlayır zaman, onların atomlar bir həyəcanlı dövlət var. hətta otaq temperaturunda vibrasiya olsa da, radiasiya uzaq infraqırmızı spektral bölgədə meydana gələn kifayətdir. temperatur artması ilə görünən regionda elektromaqnit şüalanma tezliyi keçid. Digər tərəfdən, şok borular, məsələn, yaradılan çox yüksək temperaturda, atom toqquşma elektron işıq saçan, onlardan ayrılmış və recombine ki, güclü ola bilər. Bu halda, lüminessensiya və közərmə fərqedilməz olmaq.

Floresan piqmentlər və boyalar,

onlar udulmuş tamamlayıcı spektrin bir hissəsi əks kimi Adi piqmentlər və boyalar rəng var. enerji kiçik bir hissəsi istilik çevrilir, lakin əhəmiyyətli emissiya baş verir. Lakin, fluoressensiya piqment müəyyən bir sahədə sıra işıq udur, bu, əks fərqli fotonlar, buraxmaq olar. Bu ultrabənövşəyi işıq məsələn, görünən çevrilə bilər olan boya və ya piqment molekul daxilində proseslər, mavi işıq nəticəsində baş verir. Belə lüminessensiya üsulları açıq reklam və yuyucu toz istifadə olunur. Sonuncu halda, "clarifier" toxuma ağ əks etdirmək üçün, həm də kompensasiya və ağlıq artırılması sarı, mavi daxil ultrabənövşəyi şüalanma çevirmək üçün yalnız qalır.

erkən tədqiqatlar

fireflies və göbələklərin ildırım aurora və darıxdırıcı parıltı həmişə bəşəriyyətə məlum edilmişdir, baxmayaraq ki, ilk lüminessensiya tədqiqatlar, sintetik material ilə başladı Bologna (İtaliya) Vincenzo Kaskariolo kimyagər və çəkməçi, 1603 g. barium sulfat qızğın qarışıq (şəklində barit, kömür ilə ağır şpatı). soyutma sonra əldə toz, gecə göy lüminessensiya emissiya və Kaskariolo bu günəş işığı toz məruz tərəfindən bərpa edilə bilər ki, qeyd. alchemists qızıl daxil baza metallar çevirmək edə bilər ki, ümid, çünki maddə "lapis Solaris" və ya sunstone adlandırılmışdır simvolu olan günəş. Afterglow "işıq daşıyıcısı" deməkdir "fosfor", o cümlədən dövrün bir çox elm verilməsi materialları və digər adları, maraq, səbəb oldu.

microcrystalline luminescent material bir fosfor deyilən Bu gün adı "fosfor", yalnız kimyəvi element üçün istifadə olunur. "Fosfor" Kaskariolo, yəqin, barium sulfid idi. kalsium sulfidin həll - ilk kommersiya mövcud fosfor (1870) bir "balmain boya" oldu. müasir texnologiya ən əhəmiyyətli biri - 1866-ci ildə o, ilk stabil sink sulfidin fosfor izah edildi.

o bioluminescent sistemlərinin əsas xüsusiyyətləri bəzi bu işıq biokimyəvi mənşəyi haqqında bilirik, hələ müəyyən etməyib, baxmayaraq ki, ingilis alim Robert Boyle tərəfindən 1672-ci ildə həyata keçirilib ağac əti və fireflies və ya çürümüş da özünü lüminessensiya, ilk elmi tədqiqatlar biri:

• soyuq Glow;
• belə spirt, xlorid turşusu və ammonyak kimi kimyəvi maddələr ilə yatırıldı bilər;
• radiasiya hava girişi tələb edir.

il 1885-1887, bu xam çıxarışlar fireflies Qərb Hindistan (pyrophorus) və clam Foladi zaman istehsal işıq qarışıq müşahidə olunub.

ilk effektiv chemiluminescent materialları 1928-ci ildə aşkar belə luminol kimi nonbiological sintetik birləşmələri idi.

Chemi- və bioluminescence

kimyəvi reaksiyaların xüsusilə oksidləşmə reaksiyaları azad enerji çoxu istilik şəklində var. bəzi reaksiyalar, lakin chemiluminescence (CL) əvvəl yüksək səviyyədə qədər, və fluorescent molekullarda elektronların salmaq üçün istifadə olunan hissəsi. Araşdırmalar CL bir universal haldır, lakin lüminessensiya intensivliyi həssas detektorları istifadə tələb ki, kiçik olduğunu göstərir. parlaq CL nümayiş birləşmələrin bəzi, lakin var. yaxşı bu məlum hidrogen peroksid ilə oksidləşmə ilə güclü mavi və ya mavi-yaşıl işıq verə bilər luminol edir. və lucigenin lofin - CL-maddələrin Digər güclü. Onların parlaqlıq CL baxmayaraq, onların hamısı, yəni işıq kimyəvi enerji konvertasiya təsirli olan. K. Less molekulların 1% yüngül buraxmaq daha. 1960-cı illərdə yüksək fluorescent aromatik birləşmələrin iştirakı ilə susuz həlledicilər zağlı Okzalik turşusu mürəkkəb efirləri, 23% -i səmərəliliyi ilə parlaq işıq buraxmaq ki, aşkar edilmişdir.

Bioişıqlanma fermentlər tərəfindən catalyzed chemiluminescence xüsusi növüdür. Bu reaksiyalar lüminessensiya çıxış luciferin reactant hər molekul dövlət yayan girdiyi o deməkdir ki, 100% çata bilər. Bütün məlum gün bioluminescent reaksiya hava iştirakı ilə baş verən oksidləşmə reaksiyaları catalyzed.

termal təkan lüminessensiya

Isıl heç bir istilik şüalanma lakin yüngül emissiya materialları, istilik ilə heyecan olunur elektron gücləndirilməsi deməkdir. onlar işıq həyəcanlı edildikdən sonra termal bəzi minerallar və xüsusilə kristal phosphors müşahidə lüminessensiya təkan vermişdir.

fotolüminessensiyası

maddi elektromaqnit radiasiya hadisə təsiri altında baş verir fotolüminessensiyası, x-ray və qamma radiasiya ultrabənövşəyi vasitəsilə görünən işıq intervalında edilə bilər. lüminessensiya ildə fotonların induksiya, emissiya işıq dalğa maraqlı dalğa nisbətən bərabər və ya böyük (m. E. bərabər və ya daha az enerji). atomların və ya ionların vibrasiya daxil olan enerji çevrilməsi səbəb dalğa Bu fərq. Bəzən intensiv lazer şüaları ilə emissiya işıq qısa dalğa ola bilər.

PL ultrabənövşəyi şüalanma ilə heyecan bilər ki, 1801-ci ildə alman fizik Johann Ritter tərəfindən aşkar edilmişdir, o phosphors spektrin bənövşəyi hissəsi görünməz regionda parlaq parıltı ki, qeyd, və beləliklə UV radiasiya açdı. görünən işıq UV dönüşüm böyük praktik əhəmiyyət kəsb edir.

Gamma və x-şüalarının lüminessensiya baş vasitəsi elektron və ionların rekombinasiya izlədi ionlaşma prosesi lüminessensiya dövlət fosfor və digər kristal materialları salmaq. Bunun istifadə radiologiya istifadə fluoroskopiya və scintillation counters edir. son rekord və photomultiplier səthi ilə optik əlaqə bir fosfor, örtülmüş bir disk idarə qamma radiasiya ölçmək.

triboluminescence

Belə şəkər, çınqıl, görünən qığılcım kimi bəzi maddələrin kristal. eyni bir çox üzvi və qeyri-üzvi maddələrin müşahidə olunur. müsbət və mənfi elektrik ittihamı ilə yaradılan lüminessensiya Bütün bu cür. Son kristallaşma prosesində mexaniki ayrılması səthlər tərəfindən istehsal. birbaşa molekulların siniflərdən arasında, ya ayrılmış səthi yaxınlığında atmosferin lüminessensiya excitation vasitəsilə - Light emissiya sonra boşaldılması ilə yer tutur.

elektrolyuminessensiya

ısıl kimi, elektrolyuminessensiya (EL), müddəti olan yüngül emissiya edilir lüminessensiya ümumi xüsusiyyət müxtəlif növ daxildir zaman qazlar, maye və bərk materialların elektrik boşalması. 1752-ci ildə, Benjamin Franklin atmosfer vasitəsilə ildırım bağlı elektrik boşalması lüminessensiya yaradılmışdır. 1860-cı ildə axıdılması lampa ilk London Kral Cəmiyyətinin nümayiş olunub. O, aşağı təzyiq karbon vasitəsilə yüksək gərginlikli axıdılması ilə bir parlaq ağ işıq istehsal. Modern fluoressensiya lampalar elektrik boşalması lampası ilə heyecan elektrolyuminessensiya və fotolüminessensiyası civə atomların birləşməsi əsaslanır, onların yaydığı ultrabənövşəyi şüalanma fosfor vasitəsilə görünən işıq çevrilir.

EL görə (və beləliklə chemiluminescence bir növ) ionlarının rekombinasiya üçün elektroliz ərzində elektrodlar müşahidə. də elektrolüminessensiyanın kimi istinad edilir işıq luminescent sink sulfid emissiya baş nazik təbəqələrinin elektrik sahəsinin təsiri altında.

almaz, yaqut, kristal fosfor və müəyyən kompleks platin duz - materialların çox sayda sürət elektronların təsiri altında lüminessensiya saçır. cathodoluminescence ilk praktik tətbiqi - Osiloskop (1897). təkmilləşdirilmiş kristal fosfor istifadə oxşar ekranlar televizor, radarlar, Osiloskoplar və elektron mikroskopları istifadə olunur.

radio

Radioaktiv elementlər alpha hissəciklər (helium nuclei) elektron və qamma şüaları (yüksək enerji elektromaqnit radiasiya) buraxmaq olar. Radiation lüminessensiya - radioaktiv maddə ilə həyəcanlı bir parıltı. alpha hissəcik mikroskop kiçik işıltı altında görünən kristal fosfor, bombalamaq zaman. English fizik istifadə edərək, bu prinsip , Ernest Rutherford atom mərkəzi əsas var ki, sübut etmək. saatlar və digər alətlər markalanması üçün istifadə Self-parlaq boya RL əsaslanır. Onlar misal tritium və ya radium üçün fosfor və radioaktiv maddə, ibarətdir. günəş radioaktiv proseslər elektron və ionların kosmik böyük kütlələri daxil buraxmaq: - Etkileyici təbii lüminessensiya Aurora Borealis edir. Onlar Earth yanaşma, onun geomaqnit sahəsində dirəkləri onları istiqamətləndirir. atmosferin yuxarı qatlarında qaz boşalması prosesləri və məşhur Aurora yaradır.

Lüminessensiya: Prosesin fizika

Məni ehtiraslandırır (690 nm və 400 nm arasında dalğa ilə ie. E.) görünən işıq emissiya azı Einstein qanunla müəyyən edilir enerji tələb edir. E = hν = hc / λ: Enerji (E) dalğa (λ) bölünür bir vakuum (c) işıq (ν) və ya onun sürəti tezliyi, vurulur, Plank daimi (h) bərabərdir.

Belə ki, oyanıqlıq üçün lazım olan enerji (sarı) və 60 kkal üçün (qırmızı) 40 kilokalori, və maddə mol başına (bənövşəyi) 80 kalori arasında dəyişir. enerji ifadə başqa bir yolu - elektron volt (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 ERG) - 1,8 3,1 eV üçün.

Məni ehtiraslandırır enerji daha yüksək bir onun torpaq səviyyəsindən jump lüminessensiya məsul elektronların köçürülür. Bu şərtlər kvant mexanikası qanunları ilə müəyyən edilir. Məni ehtiraslandırır müxtəlif mexanizmlərinin tək atom və molekulları, baş verir olub və ya kristal molekulların birləşməsi asılıdır. Onlar elektron, müsbət ionları və ya fotonların kimi sürətləndirdi hissəciklər, fəaliyyət təşəbbüsü.

Tez-tez, excitation enerji radiasiya bir elektron qaldırmaq üçün tələb olunan xeyli yüksəkdir. Məsələn, fosfor lüminessensiya kristal televiziya ekranlarında, elektron elektron 25.000 volt orta enerji ilə istehsal. Buna baxmayaraq, fluoressensiya yüngül rəng hissəcik enerji təxminən müstəqildir. Bu kristal enerji mərkəzlərinin həyəcanlı dövlət səviyyəsində təsir edir.

fluoressensiya lampalar

lüminessensiya baş sayəsində hissəciklər - atom və ya molekul bu xarici elektronların. fluoressensiya lampaları ildə civə atom kimi yüksək səviyyədə iki xarici elektron biri artırılması, enerji 6,7 eV ya daha çox təsiri altında idarə olunur. torpaq dövlətə öz qayıtdıqdan sonra enerji fərq 185 nm dalğa ilə ultrabənövşəyi işıq kimi emissiya edilir. baza və başqa səviyyədə arasında keçid istehsal ultrabənövşəyi şüalanma öz növbəsində, digər fosfor yaradan görünən işıq salmaq olar 254 nm da.

Bu radiasiya istifadə aşağı təzyiqli civə buxarının (10 ^-5 atmosfer) xüsusilə sıx qaz boşalması lampaları aşağı təzyiq. Belə ki, elektron enerji 60% çevrilir bir monoxromatik UV yüngül.

yüksək təzyiq, tezlik artırır. Spectra artıq 254 nm biri spektral xətti ibarətdir və radiasiya enerji müxtəlif elektron səviyyələrdə uyğun spektral xətləri bölünür: 303 313, 334, 366, 405, 436, 546 və 578 nm. nəticəsində ağ çevrilir kimi fosfor istifadə qırmızı işıq radiasiya hissəsi dəyişdirir isə yüksək təzyiq civə əleyhinə işıqlar, görünən 405-546 nm mavi-yaşıl işıq bəri, işıqlandırma üçün istifadə olunur.

qaz molekulları həyəcanlı zaman, onların lüminessensiya spektrləri geniş lentlər göstərmək; yalnız elektron səviyyəsi yüksək enerji lakin bütövlükdə atomların eyni zamanda həyəcanlı rəqsi və fırlanma hərəkət qaldırılmış deyil. molekulların rəqsi və fırlanma enerji bir qrup az fərqli dalğa komponentləri bir plüralizmi müəyyən qədər əlavə edin keçid enerji, 10 ^-2 10 ^-4 çünki bu. böyük molekulları bir neçə üst-üstə düşən zolaqlar, keçid hər bir növü üçün bir var. həll Radiasiya molekulları faydalı həyəcanlı molekulları və həlledici molekulları nisbətən çox sayda qarşılıqlı səbəb ribbonlike. molekulların, molekulyar orbitallar lüminessensiya xarici elektron cəlb atomları kimi.

Floresan və phosphorescence

Bu terminlər lüminessensiya müddəti əsasında deyil, yalnız fərqlənir, həm də onun istehsal üsulu ilə edilə bilər. elektron səlahiyyət müddəti ilə singlet dövlət asanlıqla yerə qayıda bilər olan orada 10 ^-8 s, həyəcanlı zaman, maddə floresan kimi enerji saçır. keçişi əsnasında, spin dəyişmir. Əsas və həyəcanlı dövlətlər oxşar çoxsaylı var.

Electron, lakin onun geri müalicə ilə ( "həyəcanlı üç dövlət" adlı) daha yüksək enerji səviyyəsinə qaldırıla bilər. kvant mexanikası, singlet üçün üç dövlət keçid qadağan və buna görə də, onların həyat vaxt daha çox. Buna görə də, bu halda lüminessensiya çox daha uzun müddətli: phosphorescence var.