Spīdēšanas: veidi, metodes un lietojumprogrammas. Termiski mudināts luminiscences - kas tas ir?

Luminiscences - ir emisija gaismas dažu materiālu salīdzinoši aukstā stāvoklī. Tas atšķiras no starojuma kvēlspuldzēm struktūras, piemēram, koksni vai ogles, izkausēta dzelzs un vadu silda ar elektrisko strāvu. luminiscenci emisija tiek novērota:

• in neona un luminiscences lampām, televizori, radara ekrāniem un fluoroscopes;
• in organiskām vielām kā luminol vai luciferin in fireflies;
• noteiktos pigmentos āra reklāmā;
• ar zibens un Aurora.

Visās šīs parādības gaismas emisijas neizraisa sildot virs istabas temperatūras materiālu, tāpēc to sauc par aukstu gaismu. Praktiskā vērtība luminiscējošiem materiāliem ir to spēja pārveidot neredzamo formu enerģiju redzamo gaismu.

Informācijas avoti un process

luminiscences parādība notiek, kā rezultātā enerģijas absorbcijas materiāla, piemēram, no avota ultravioleto vai rentgena stariem, elektronu staru, ķīmiskās reakcijas, un tā tālāk. d. Tā rezultātā rodas vielas atomu ierosinātā stāvoklī. Tā kā tas ir nestabils, materiālie atgriežas sākotnējā stāvoklī, un absorbētās enerģijas tiek atbrīvots kā gaismas un / vai siltumu. Process ietver tikai ārējos elektronus. luminiscences efektivitāte ir atkarīga no tā, cik pārveidošanas ierosmes enerģijas pārvēršana gaismas. No materiāliem, kas ir pietiekami veiktspēju praktiskai lietošanai skaits ir salīdzinoši neliels.

Luminiscence un kvēle

luminiscences ierosmes nav saistīta ar uzbudinājuma atomiem. Kad karstā materiāli sāk kvēlot kā rezultātā sīpolu, to atomi ir ierosinātā stāvoklī. Lai gan tie vibrē pat istabas temperatūrā, tas ir pietiekami, ka starojums notika tālu infrasarkanā spektra reģionā. Ar paaugstinot temperatūru novirza biežumu elektromagnētisko starojumu redzamajā reģionā. No otras puses, pie ļoti augstu temperatūru, kas ir iegūti, piemēram, šoks caurules atomu sadursmes var būt tik stipra, ka elektroni ir atdalīta no tām un rekombinēties, izstaro gaismu. Šajā gadījumā, luminiscences un kvēlspuldzes kļūt neatšķiras.

Fluorescent pigmenti un krāsvielas,

Parastie pigmenti un krāsvielas ir krāsas, jo tie atspoguļo, ka daļa no spektra, kas papildina uzsūcas. Neliela daļa no enerģijas tiek pārvērsta siltuma, bet ievērojams emisijas notiek. Ja, tomēr, fluorescences pigments absorbē gaismu diapazonā no konkrētā jomā, tas var izstarot fotoniem, kas atšķiras no refleksijas. Tas notiek, kā rezultātā procesiem krāsvielu vai pigmentu molekulas, ar kuru ultravioletā gaisma var pārvērst redzams, piemēram, zilo gaismu. Šādas luminiscences metodes tiek izmantotas āra reklāmu un veļas pulveri. Pēdējā gadījumā "CLARIFIER" paliek audos, ne tikai, lai atspoguļotu balta, bet arī lai pārvērstu ultravioleto starojumu zilā, dzeltenā un kompensēt un uzlabot baltumu.

pirmie pētījumi

Kaut zibens Aurora un blāvi kvēlot jāņtārpiņu un sēņu vienmēr ir zināms cilvēcei, pirmie luminiscences pētījumi sākās ar sintētisko materiālu, kad Vincenzo Kaskariolo alķīmiķis izgatavotājs Boloņas (Itālija), 1603. g. Apsildāmi maisījums bārija sulfāta (barīta formā, smags lonžerons) ar oglēm. Pulveris iegūst pēc dzesēšanas, nakts zilā luminiscence emitēts, un Kaskariolo ievēroju, ka to var atjaunot, pakļaujot pulveri pret saules gaismu. Viela tika nosaukts "lapis Solaris" vai Saulesakmens, jo alķīmiķi cerēja, ka tā ir spējīga pārvērst bāzes metālu zeltā, simbols, kas ir saules. Atblāzma ir izraisījusi interesi daudzu zinātnieku periodā, sniedzot materiālu un citiem nosaukumiem, tai skaitā "fosfors", kas nozīmē "pārvadātājs gaismas".

Šodien vārds "fosfors" tiek izmantota tikai ķīmisko elementu, bet mikrokristāliskā luminiscentās materiāls, ko sauc par fosfora. "Fosfors" Kaskariolo, acīmredzot, bija bārija sulfīds. Pirmais komerciāli pieejamas luminofora (1870) kļuva par "gleznot Balmain" - risinājums kalcija sulfīds. 1866. gadā tas tika aprakstīts pirmajā stabilu cinka sulfīda fosfora gada - viens no svarīgākajiem mūsdienu tehnoloģijas.

Viens no pirmajiem zinātniskajiem pētījumiem par luminiscenci, kas izpaužas pie puves koka vai miesu un fireflies, tika veikta 1672., ko angļu zinātnieks Roberts Boils, kurš, lai gan viņš nezināja par bioķīmisko izcelsmi šīs gaismas, bet kas dažus pamata īpašības bioluminescent sistēmām:

• Glow auksti;
• tas var nomākt ķīmiskām vielām, piemēram, alkohola, sālsskābi un amonjaka;
• starojums nepieciešama piekļuve gaisā.

Turpmākajos gados 1885-1887, tika novērots, ka jēlnaftas izraksti no jāņtārpiņu Vestindijas (pyrophorus) un ēdamais Foladi kad sajaukts ražot gaismu.

Pirmā efektīvā hemiluminiscences materiāli bija nonbiological sintētiskie savienojumi, tādi kā luminol, atklātas 1928. gadā.

Chemi- un bioluminiscences

Lielākā daļa no atbrīvotā enerģija ķīmiskās reakcijās, jo īpaši oksidācijas reakcijas, ir formu siltumu. Dažos reakcijām, bet daļu izmanto, lai satraukt elektronus līdz augstākiem līmeņiem, un jo dienasgaismas molekulas pirms hemiluminiscenci (CL). Pētījumi liecina, ka CL ir universāla parādība, bet luminiscences intensitāte ir tik mazs, ka tas prasa izmantot jutīgu detektoru. Ir tomēr daži no savienojumiem, kas košām KL. Pazīstamākais no tiem ir luminol, kas pēc oksidējot ar ūdeņraža peroksīdu var dot spēcīgu zils vai zili-zaļā gaisma. Citas stiprās CL-vielām - un lucigenin lofin. Neskatoties uz to spilgtuma CL, ne visi no tiem ir efektīvi pārveidot ķīmisko enerģiju gaismā, ti. K. mazāk nekā 1% no molekulas izstaro gaismu. In 1960, tika konstatēts, ka esteri skābeņskābes, oksidēta bezūdens šķīdinātājiem klātbūtnē ļoti luminiscences aromātisko savienojumu izstaro spilgtu gaismu ar efektivitāti 23%.

Bioluminiscences ir īpaša hemiluminiscenci tips katalizē ar fermentiem. Luminiscenci izvade no šīm reakcijām var sasniegt 100%, un tas nozīmē, ka katrs molekula no luciferin reaģentu iekļūst izstaro stāvokli. Visa zināmā šodien bioluminescent reakcija katalizē oksidēšanas reakcijas kas rodas gaisa klātbūtnē.

termiski mudināts izstarošana

Thermoluminescence nozīmē ne siltuma starojumu, bet nostiprinot gaismas emisijas materiālus, elektroni, kas ir sajūsmā par siltumu. Termiski stimulēts luminiscenci novēroja dažās minerāliem un jo īpaši kristāla fosfora pēc tam, kad viņi bija sajūsmā par gaismu.

fotoluminiscence

Fotoluminiscence kas notiek saskaņā ar rīcības elektromagnētiskā starojuma incidents uz materiāla, var veikt diapazonā no redzamās gaismas cauri ultravioleto uz rentgena un gamma starojumu. In luminiscenci, ko izraisa fotoniem, viļņa garums izstarotās gaismas parasti ir vienāds ar vai lielāks par viļņa garumu aizraujošu (m. E. vienāda ar vai mazāka jauda). Šī atšķirība viļņa izraisīja transformāciju ienākošā enerģijas pārvēršana vibrācijām atomiem vai joniem. Dažreiz, ar intensīvu lāzera staru, izstarotā gaisma var būt īsāks viļņu garums.

Fakts, ka PL var sajūsmā par ultravioleto starojumu, atklāja vācu fiziķis Johann Ritter 1801, viņš pamanīja, ka fosfora spīd spoži neredzamu reģionā purpura spektra daļā, un tādējādi atklāja UV starojumu. Par UV uz redzamās gaismas pārveidošana ir ļoti liela praktiska nozīme.

Gamma un x-rays satraukt fosfora savienojumus un citus kristālisko materiālu luminiscenci stāvoklī ar jonizācijas process seko rekombinācijas elektronu un jonu, saskaņā ar kuru luminiscenci notiek. No tā lietošana ir Fluoroskopijā izmanto radioloģijā un scintilācijas skaitītāji. Pēdējais ieraksts un izmērīt gamma starojumu, kas vērsta uz diska, kas pārklāts ar fosfora, kas ir optiskā saskarē ar virsmu fotopavairotāja.

triboluminiscence

Kad kristāli un dažu vielu, piemēram, cukuru, sasmalcināts, redzamā dzirksteli. Tas pats ir vērojams daudzās organiskām un neorganiskām vielām. Visi šie luminiscences veidi ar pozitīvo un negatīvo elektrisko lādiņu radītie. Recent ražots ar mehāniskiem atdalīšanas virsmām kristalizācijas procesā. Gaismas emisija tad notiek, raidot - vai nu tieši starp atvasinājumiem ar molekulu, vai nu ar uzbudinājuma luminiscenci atmosfērā pie atdalīta virsmas.

Elektroluminiscence

Kā thermoluminescence, Elektroluminiscence (EL), termins ietver dažāda veida luminiscences kopīga iezīme, kas ir tas, ka gaisma tiek izstarota kad elektriskā izlādi gāzu, šķidrumu un cietu vielu. 1752 Bendzhamin Franklin izveidota spīdēšanas zibens izraisīta elektriskās izlādes caur atmosfēru. In 1860, izplūdes lampa pirmo reizi pierādīta Royal Society of London. Viņa ražo spilgtu baltu gaismu ar augstsprieguma izkraušanas atveres oglekļa dioksīdu pie zema spiediena. Modern dienasgaismas lampas ir balstīta uz Elektroluminiscence un fotoluminiscence dzīvsudraba atomiem satraukti ar elektriskās izlādes lampas, ultravioletais starojums, ko tās tiek pārvērsta redzamajā gaismā, izmantojot fosfora.

EL novērota pie elektrodiem elektrolīzes laikā, jo rekombināciju joniem (un tādējādi veida hemiluminiscenci). Reibumā elektriskā lauka plānas slāņos luminiscentās cinka sulfīda emisiju gaismas rodas, ko dēvē arī par Elektroluminiscence.

Liels skaits materiālu izstaro luminiscenci reibumā paātrinātu elektronu - dimants, rubīns, kristāla fosfora un noteiktu kompleksa platīna sāls. Pirmais praktiskais pielietojums katodluminiscence - osciloskopa (1897). Līdzīgas ekrāni izmanto uzlabotus kristālisko fosfora izmanto televizoru, radariem, osciloskopi un elektronu mikroskopu.

radio

Radioaktīvi elementi var izstarot alfa daļiņas (hēlija kodoliem), elektronus un gamma stariem (augstas enerģijas elektromagnētiskais starojums). Radiācijas luminiscences - svelme satraukti par radioaktīvās vielas. Kad alfa daļiņu bombardēt kristālisko fosfora, kas redzama zem mikroskopa tiny mirgošanas. Šis princips, izmantojot angļu fiziķis Ernest Rutherford, lai pierādītu, ka atoms ir centrālais kodols. Self-gaismas krāsas izmanto marķēšanai pulksteņi un citus instrumentus, kas, pamatojoties uz LR. Tās sastāv no fosfora un radioaktīvo vielu, piemēram tritiju vai rādija. Iespaidīgs dabiskā luminiscences - ir Aurora borealis: radioaktīvi procesi uz saules izdala kosmosā milzīgas masu elektronu un jonu. Kad viņi tuvojas Zemes, tā geomagnetic lauks vada tos poliem. Gāzizlādes procesi augšējos atmosfēras slāņiem un izveidot slaveno Aurora.

Luminiscences: fizika procesa

Emisija redzami gaismas (ti. E ar viļņa garumu no 690 nm līdz 400 nm) uzbudinājuma nepieciešama enerģija, ko nosaka vismaz Einšteina likumu. Energy (E) ir vienāds ar Planck 's konstante (h), kas reizināts ar frekvenci gaismas (ν) vai tā ātrums vakuuma (c), dalīts ar viļņa garumu (koeficientu l): E = hν = hc / koeficientu l.

Tādējādi enerģija, kas vajadzīga, lai uzbudinājums svārstās no 40 kilokalorijās (sarkano) līdz 60 kcal (dzeltenas), un 80 kalorijas (līdz purpura) vienā mol vielas. Vēl viens veids, kā enerģiju izsakot - elektronvoltos (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 ERG) - no 1,8 līdz 3.1 eV.

Ierosināšanas enerģija tiek nodota elektroni, kas atbildīgas par luminiscenci, kas lēkt no zemes līmeņa augstākā vienu. Šie nosacījumi ir noteikti ar kvantu mehānikas likumiem. Dažādu mehānismi uzbudinājuma ir atkarīgs no tā, vai tas notiek atsevišķu atomu un molekulu, vai kombinācijās molekulām kristāla. Tie ir uzsākta, iedarbojoties ar paātrinātas daļiņas, piemēram, elektroniem, pozitīvo jonu vai fotoniem.

Bieži vien uzbudinājums enerģija ir ievērojami lielāks, nekā nepieciešams, lai paaugstinātu elektronu starojumu. Piemēram, fosfora luminiscence kristāls televīzijas ekrāniem, katoda elektroni ražoti ar vidējām enerģijām 25000 voltu. Tomēr, krāsa dienasgaismas gaismas ir gandrīz neatkarīgs no daļiņu enerģiju. To ietekmē līmenī ierosinātā stāvoklī no kristāla enerģijas centriem.

dienasgaismas lampas

Daļiņas, sakarā ar kuriem tiek luminiscenci - tas ārējie elektroni atomu vai molekulu. In luminiscences lampas, piemēram, Dzīvsudraba atoma virza reibumā enerģija 6.7 eV vai vairāk, pacelšanas viens no divām malējām elektronus augstākā līmenī. Pēc tam, kad tās atgriešanās pamatstāvoklī atšķirība enerģijas emitēts kā ultravioleto gaismu ar viļņa garumu 185 nm. Pāreja starp bāzi un citā līmenī rada ultravioleto starojumu pie 254 nm, kas, savukārt, var satraukt citu fosfora ģenerēšanas redzamo gaismu.

Šis starojums ir īpaši intensīva pie zema spiediena dzīvsudraba tvaiku (10 ^-5 atmosfēras), ko izmanto gāzizlādes lampām zema spiediena. Tādējādi apmēram 60% no elektronu enerģija tiek pārvērsta vienkrāsas UV gaismu.

Pie augsta spiediena, biežums palielinās. Spectra vairs sastāv no viena spektrālo līniju 254 nm, un starojuma enerģija tiek sadalīta no spektrālo līniju, kas atbilst dažādām elektroniskām līmeņi: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 un 578 nm. Augstspiediena dzīvsudraba spuldzes tiek izmantotas apgaismojumam, jo redzamās 405-546 nm zili-zaļā gaisma, bet pārveidojot daļu no starojuma sarkano gaismu, izmantojot fosfora, kā rezultātā kļūst balts.

Kad gāzes molekulas ir satraukti, viņu luminiscences spektri parādīt plašas joslas; ne tikai elektroni līmeņa paaugstināšanu, augstākas enerģijas, bet vienlaikus satraukti vibrācijas un rotācijas kustības no atomiem kopumā. Tas ir tāpēc, ka vibrāciju un rotācijas enerģija no molekulām ir 10 ^-2 un 10 ^-4 par pārejas enerģiju, kas pievieno līdz veidotu vairākas nedaudz dažādu viļņu garumu sastāvdaļas vienu joslu. Lielāks molekulas ir vairākas savstarpēji pārklājas un sloksnes, pa vienai katram pārejas tipam. Radiācijas molekulas šķīdumā advantageously ribbonlike ko izraisa mijiedarbība ar relatīvi lielu skaitu ierosināšanas molekulu un šķīdinātāja molekulu. In molekulām, kā tas ir iesaistītas luminiscences ārējā elektronu molekulāro orbitāļu atomiem.

Fluorescences un Fosforescence

Šie noteikumi var atšķirt ne tikai, pamatojoties uz ilgumu luminiscenci, bet arī tā ražošanas metodi. Kad elektronu ir satraukti, lai singleta stāvoklī ar valdījuma sacensībās 10 ^-8 s, no kuriem to var viegli atgriezties pie zemes, tad viela izstaro savu enerģiju, kā fluorescences. pārejas laikā spin nemainās. Pamata un satraukti valstīm ir līdzīga daudzveidība.

Electron, tomēr var tikt paaugstināta uz augstāku enerģijas līmeni (ko sauc par "satraukti tripleta valsts"), ar viņa muguras ārstēšanu. Kvantu mehāniku, pārejām no tripleta stāvoklī uz krekls aizliegta, un tāpēc laiks viņu dzīvē daudz vairāk. Tāpēc luminiscences šajā gadījumā ir daudz ilgtermiņa: ir Fosforescence.