Lumineszcencia - mechanizmus és alkalmazás fényforrásokban

Retina

A lumineszcencia egy anyag lumineszcenciája, amely abban a folyamatban fordul elő, amely során az abszorbeált energiát optikai sugárzássá alakítja. Ezt a fényt nem közvetlenül az anyag hevíti..

A jelenség mechanizmusa annak a ténynek köszönhető, hogy egy belső vagy külső forrás hatására az atomok, molekulák vagy kristályok gerjesztik az anyagot, amelyek ezután fotonokat bocsátanak ki.

Az így kapott ragyogás időtartamától függően, amely viszont az gerjesztett állapot élettartamától függ, meg lehet különböztetni a gyorsan lebomló és a hosszú távú lumineszcenciát. Az első fluoreszcencia, a második foszforeszcencia..

Annak érdekében, hogy egy anyag megviláguljon, spektrumának diszkrétnek kell lennie, vagyis az atomok energiaszintjét tiltott energiájú sávokkal kell elválasztani egymástól. Ezért a szilárd és folyékony fémek, amelyek folyamatos energiaspektrummal rendelkeznek, egyáltalán nem világítanak..

A fémekben a gerjesztési energia egyszerűen folyamatosan hővé alakul. És csak a rövidhullámú tartományban tapasztalhatók a fémek röntgen fluoreszcencia, azaz a röntgen hatására másodlagos röntgen sugárzást bocsát ki.

Lumineszcencia gerjesztési mechanizmusok

A lumineszcencia gerjesztésének különféle mechanizmusai vannak, amelyek szerint a lumineszcencia többféle:

    Fotolumineszcencia - látható és ultraibolya fény által gerjesztett.

Kemilumineszcencia - kémiai reakcióval gerjeszti.

Katódolumineszcencia - a katód sugarai által gerjesztett (gyors elektronok).

Sonolumineszcencia - egy folyadékban gerjesztett ultrahangos hullám.

Radiolumineszcencia - ionizáló sugárzás gerjeszti.

Tribolumineszcencia - foszforok őrlésével, aprításával vagy feldarabolásával gerjesztik (az elektromos kiszerelések közötti elektromos kisülések), és ebben az esetben a kisülés fénye gerjeszti a fotolumineszcenciát..

Biolumineszcencia - az élő szervezetek lumineszcenciája, amelyet önállóan vagy más szimbiózisban résztvevők segítségével érnek el.

Elektrolumineszcencia - a foszforon áthaladó elektromos áram gerjeszti.

Candoluminescence - ragyogás.

Termolumineszcencia - egy anyag melegítésével gerjesztik.

A lumineszcencia alkalmazása fényforrásokban

Lumineszcens fényforrások azok, amelyek világítása a lumineszcencia jelenségén alapszik. Tehát minden kisülőlámpa lumineszcens és kevert sugárforrásokhoz tartozik. A fotolumineszcens lámpákban a lumineszcenciát egy foszfor hozza létre, amelyet az elektromos kisülés sugárzása gerjeszt.

A fehér LED-eket általában egy kék InGaN kristály és egy sárga foszfor alapján készítik. A legtöbb gyártó által használt sárga foszfor a cériummal átitatott ittrium-alumínium gránát egy három vegyértékértékű módosítása..

Ennek a foszfornak a lumineszcencia-spektruma jellemző karakterisztikus maximális hullámhosszúsággal rendelkezik 545 nm körüli tartományban. A spektrum hosszú hullámhosszú része meghaladja a rövid hullámhosszúságot. A foszfor módosítása gallium és gadolinium hozzáadásával lehetővé teszi a spektrum maximális eltolását a hideg régió (gallium) vagy a meleg régió (gadolinium) felé.

A Cree LED-ekben alkalmazott foszfor spektruma alapján az ittrium-alumínium gránát mellett a fehér LED foszforához hozzáadunk egy foszfort, amelynek maximális sugárzási sebessége a vörös tartományba esik..

A fénycsövekkel összehasonlítva a LED-ekben alkalmazott foszfor hosszú élettartamú, és a foszfor öregedését főként a hőmérséklet határozza meg. A foszfort általában közvetlenül a LED-kristályra alkalmazzák, amely nagyon meleg. A foszfort befolyásoló egyéb tényezők kevésbé kifejezetten befolyásolják élettartamukat.

A foszfor öregedése nem csak a LED fényerejének csökkenéséhez vezet, hanem a kapott fény árnyékának megváltozásához is. A foszfor jelentős romlása esetén világossá válik a fény kék árnyalatát. Ennek oka a foszfor változó tulajdonságai, és az a tény, hogy a LED-chip belső emissziója kezd dominálni a spektrumban. Az izolált foszforréteg technológiájának bevezetésével a hőmérséklet hatása annak lebomlási sebességére csökken.

A lumineszcencia egyéb alkalmazásai

A fotonikában a leggyakrabban átalakítókat és fényforrásokat használnak, elektrolumineszcencia és fotolumineszcencia alapján: LED-ek, lámpák, lézerek, lumineszcens bevonatok stb. - pontosan ezen a területen a lumineszcencia nagyon széles körben szolgál..

Ezenkívül a lumineszcencia spektrumok segítenek a tudósoknak az anyagok összetételének és szerkezetének tanulmányozásában. A lumineszcencia módszerek lehetővé teszik a nanorészecskék méretének, koncentrációjának és térbeli eloszlásának, valamint a félvezető struktúrákban a nem egyensúlyi töltéshordozók gerjesztett állapotának meghatározását.

lumineszcencia

A lumineszcencia mechanizmusa. A molekuláris fotolumineszcenciát fluoreszcenciára és foszforeszcenciára osztjuk. A fluoreszcenciát rövid idõtartam jellemzi (kevesebb, mint 10–6 s), és a fotonok emissziójának következménye a rendszer átmenete során a gerjesztõ állapotból ugyanolyan sokaságú, mint az alapállapot. Foszforeszcencia - időtartam. lumineszcencia (frakcióktól több tíz másodpercig), vágás jön létre a fõre való áttéréskor. egy állapot a másik sokaság izgatott állapotából; egy ilyen átmenet megsérti a spin kiválasztási szabályt (lásd Kvantumátmenetek). A legtöbb szervezet számára. páros számú elektronokkal rendelkező molekulák az állapot szingulett, és az alsó gerjesztett állapotok szorzata 1 és 3, azaz szingulett és triplett lehet. Az ilyen molekulák fluoreszcenciát bocsátanak ki. átmenet a főbe S 0 állapot az S 1 gerjesztett szingulett állapotból (2. áttérés az 1. ábrán).

Ábra. 1. A kvantumátmenetek vázlata a molekuláris lumineszcenciában. S 0 - a fő elektronikus szint (rezgési szintekkel), S 1 és T 1 - gerjesztett elektronikus szintek (szingulett és triplett). Az egyenes függőleges nyilak jelzik: abszorpciót (1), sugárzó fluoreszcencia átmeneteket (2) és foszforeszcenciát (3), vízszintes nyilakat - nem sugárzás. átmenetek: interkombináció. átalakítás (4) és ext. átalakítás (5). A hullámos nyilak az oszcillációs folyamatokat jelzik. gerjesztési energia pihenés.

A nem sugárzó versenyez a fluoreszcenciával. átmenet a T1 triplett állapotba az S 1 állapotnál alacsonyabb energiával (interkombi-nációkonverzió). Foszforeszcencia - kibocsát. átmenet alulról. a fő T1 hármas állapota. állapot - megfigyelt körülmények között, amikor az adott kibocsátással versenyeznek. nem sugárzó átmenet. a folyamatok lelassulnak (magas viszkozitás in-va, alacsony t-ry stb.). Első alkalommal jelenik meg a foszforeszcencia társulása a tiltott kibocsátásokkal. A hármas állapotból való átmenetet A. N. Terenin (1943) igazolta. Lehetséges és úgynevezett. késleltetett fluoreszcencia, amikor például a. A molekulák aktiválása a T 1 gerjesztett triplett állapotában sugárzás nélkül történik. az S 1 gerjesztett szingulett állapotba való átmenet szekvenciával. a kibocsátás eredményeként fotont bocsátanak ki. S 1 átmenet: S 0. A késleltetett fluoreszcencia spektruma megegyezik a szokásos fluoreszcencia spektrumával, de a bomlási idő több. több nagyságrenddel. Egyes molekulákban DOS. A feltétel nem szingulett. Tehát O 2 DOS esetén. hármas állapot 3 S g -; az IR közeli régióban ezen a szigeten megfigyelt gyenge foszforeszcencia az alsóbbról való átmenet következménye. szingulett állapot 1 D a talajhoz. Azoknak a gyököknek, amelyekben egy páratlan elektron, DOS. dublett állapot (2-es sokszínűség), az alacsonyabb gerjesztett állapotoknak 2-es és 4-es sokszínűsége van (a megfelelő dublett és kvartett állapotok). A gyökök fluoreszcenciája megfigyelhető az alsóbbról történő átmenetkor. izgatott dublett állapot a talajhoz.
Lumineszcencia spektrumok. Az emisszióspektrum (amelyet gyakran egyszerűen lumineszcencia-spektrumnak neveznek) az izzás intenzitásának a kibocsátott frekvencia (hullámhossz) függésétől függ. Megvilágítva Általában a megfigyelt emisszióspektrumokat adjuk meg, a műszer spektrális érzékenységétől és kalibrálásától függően. A valódi (kvantum) emisszióspektrum elérése érdekében a lumineszcencia intenzitását az egy frekvenciaegységre eső fotonok számával fejezzük ki. A lumineszcencia gerjesztési spektrumát nevezzük. a fényerősség rögzített frekvencián való függése az izgalmas fény frekvenciájától (vagy hullámhosszától). A valódi (kvantum) gerjesztési spektrum megszerzéséhez figyelembe kell venni az izgalmas fény intenzitását (az időegységre eső beeső vagy elnyelt fotonok számában kifejezve) a frekvenciától való függését. A mintában a fény gyenge abszorpciója esetén a valódi lumineszcencia gerjesztési spektrum a legtöbb esetben egybeesik a lumineszcens anyag abszorpciós spektrumával. A sáv helyzetét (frekvenciáját) a lumineszcencia spektrumban a sugárzó átmenethez tartozó állapotok energiájának különbsége határozza meg; a sáv intenzitása és a ragyogás ideje - a gerjesztett állapot populációja és az átmenet valószínűsége (vagy a gerjesztett állapot élettartama) szerint. Általában a lumineszcencia egy molekulának a fõre történõ átalakulásakor jelentkezik. S 0 állapot alacsonyabb bizalommal. az S1 és T1 első gerjesztett elektronikus állapota; a molekula magasabb elektronikus állapotokba (S 2 és mások) vagy a felső rezgésekre gerjesztésekor. Az S 1 és T 1 állapotok szintjén az energiafelesleg általában sokkal gyorsabban ellazul (10-12 másodperc alatt), mint a kibocsátás. Amikor egy foton kibocsátódik, a molekula egyensúlyi nukleáris konfigurációja, amely a gerjesztett állapotra jellemző (Frank-Condon elv), megmarad, tehát amikor visszatér a fő A molekula állapota általában az egyik tetején van. bizalommal. az említett chem ingadozásainak megfelelő szintek. kötvények, amelyek egyensúlyi hossza egy adott elektronikus átmenetnél változik. Ennek eredményeként tétováznak. a lumineszcencia spektrumok szerkezete pl— molekulák, a DOS oszcillációs frekvenciái. állapotban, miközben az oszcillált. Az abszorpciós spektrumok felépítése mutatja a gerjesztett állapot vibrációs frekvenciáit. Néhány v-atom atomgőzökben és oldatokban a fotonok kibocsátása az alapvetőre való áttéréskor következik be. S 0 állapot ugyanabból a gerjesztett állapotból, amely a foton abszorpciójakor jött létre; a kibocsátott és abszorbeált fotonok energiája azonos (rezonáns lumineszcencia); Az emissziós és abszorpciós (gerjesztési) spektrumokban egybeeső szűk vonalak figyelhetők meg. Gyakrabban azonban a molekulákban, különösen a poliatomokban, az abszorbeált energia egy része átalakul. a hőszigetelésbe (energiaeloszlás fordul elő), ami az emisszióspektrum eltolódásához vezet az alacsony frekvenciájú (hosszú hullámú) régió gerjesztési spektrumához viszonyítva (Stokes-törvény). A lumineszcencia emissziós és gerjesztési spektrumok (az abszorpciós spektrum legalacsonyabb frekvenciasávja) tükörszimmetrikusak a frekvenciatengelyre merőleges metszéspontjuk áthaladó egyenes vonalához viszonyítva, ha ábrázoljuk a P (n) lumineszcencia-intenzitást, az egységenkénti fotonok számával kifejezve időegységenkénti frekvenciák vagy moláris együttható. az e (n) abszorpciót és a spektrális maximumokat ugyanazon az értékre normalizálják. Ez az úgynevezett. Levshin szabálya (tükör-szimmetria szabály); akkor figyelhető meg, amikor egy gerjesztett állapotba való áttéréskor egyetlen teremtmény sem fordul elő. változás a mólón. az oszcillációk szerkezete és gyakorisága, és csak a kötések egyensúlyi hossza változik. A P (n) és e (n) mennyiségeket az univerzális Stepanov-kapcsolat összekapcsolja:

P (n) / e (n) = D n 3 e - h n / kT,

ahol D az együttható. arányosság, függetlenül n-től, k-től és h-től - Boltzmann és Planck állandók., T - absz. a t-RA. Ha a molekula felépülése gerjesztett állapotban jelentősen megváltozik a foton abszorpciója és kibocsátása között, akkor megsértik az abszorpciós és lumineszcencia spektrumok tükörszimmetriáját, és négy szintű sémát alkalmaznak ezek leírására (2. ábra)..

Ábra. 2. Egy molekula kvantumátmenetek négyszintű sémája esetén a raj izgatott állapotában a nukleáris konfiguráció jelentősen megváltozik az alapállapothoz képest: 1 - alapállapot (szingulett); 1 'az alapállapot, nukleáris konfigurációjával, amely megfelel a szingulett gerjesztett állapot konfigurációjának; 2 - gerjesztett szingulett állapot nukleáris konfigurációval, amely megfelel az alapállapot egyensúlyi konfigurációjának; 2 '- gerjesztett szingulett állapot egyensúlyi nukleáris konfigurációval (nyugodt).

A j L kvantum lumineszcencia hozama megegyezik a kibocsátott fotonok és az abszorbeált számok arányával. Ezt egy adott gerjesztett állapot képződésének j i kvantumhozamával, a fotonkibocsátás valószínűségével vagy a folyamat k E sebességállandójával (a meghatározást lásd alább) és a gerjesztett állapot átlagos élettartama t i határozza meg.

j L = j i k E t i.

Általános szabály, hogy gerjesztett szingulett állapotokhoz j i = 1, triplett állapotokhoz j i [1. Ha j i nem függ az izgalmas fény frekvenciájától, akkor a Vavilov-törvényt betartják, amely szerint a lumineszcencia kvantumhozamai állandóak az izgalmas fény ezen frekvenciatartományában. Eltérések Vavilov törvényétől akkor lépnek fel, ha a magasabb szintű elektronikus állapotokra gerjesztve új módszerek jelennek meg a gerjesztett molekulák deaktiválására, amelyek versenyeznek a belső átalakítás aljára. izgatott állapot. A k E állandó kiszámítható az M 21 = Y 2 | kvantumátmenet pillanatának nagysága alapján m | Y 1) az Y 2 és Y 1 hullámfunkcióival leírt két elektronrázó (vibrikus) állapot között (m a dipólmomentum-operátor):

(c a fénysebesség, n a v-va törésmutatója, n az átmeneti frekvencia). Fluoreszcencia esetén kísérletileg a k E értékeket a hosszú hullámhosszú abszorpciós spektrum sávjának integrálja alapján határozzuk meg:

ahol N A az Avogadro állandó, a hullám száma (cm - 1). e () a moláris decimális együttható. abszorpció (dm 3 mol - 1 cm - 1), a fluoreszcencia spektrum átlagértéke:

ahol F () a kibocsátott fotonok számának a hullámszámtól való függése. Többszörös nagyságrendű abszorpciós sáv tipikus félszélességű poliatomikus molekulák esetén. ezer cm - 1 meglehetősen hozzávetőleges kifejezés:

(e max a moláris decimális abszorpciós együttható a sáv maximumánál).
A lumineszcencia kinetikája. Egyszerű rendszerekben mondják. A rövid (a t i-hez viszonyítva) gerjesztés utáni gerjesztés általában exponenciálisan elhal. törvény: I (t) = I 0 exp (-t / t i), ahol I 0 a kezdeti sugárzási intenzitás, t az aktuális idő. T i inverze egyenlő az összes emittált k j sebességállandójának összegével. és nem kibocsátott. (ideértve a kémiai reakciókat is) ennek az izgatott állapotnak a halálának folyamatai: 1 / t i = S j k j. Sokaknak a merev molekulákat (aromás szénhidrogéneket, heterociklusos vegyületeket és ezek bizonyos származékait) t i Ch. arr. sebesség állandó k ISC intercombination. átalakulás az S 1 állapotból egy alacsonyabb energiájú triplett állapotba. A k ISC értéke viszont mindkét állapot elektronikus hullámfunkcióinak szimmetriájától függ. Tehát az azonos természetű állapotok [pl. 1 (p, p *) és 3 (p, p *)] közötti átmenethez az ISC értéke 10 7 -10 8 s - 1, és diff. Állapotok között. természet [pl. 1 (p, p *) és 3 (n, p *) vagy 1 (n, p *) és 3 (p, p *)] ez 10 10 -10 11 s-1. Ennek eredményeként azok a molekulák, amelyekben például az S 1 állapot 1 (n, p *) természetű, és a T 1 3 állapot (p, p *) alacsonyabb energiájú, gyakorlatilag nem fluoreszkálnak, de nagy kvantumhozammal képesek képződni gerjesztett triplett állapotok és foszforrezisztencia a szilárd fázisban. Nem merev molekulákban gyakran figyelnek meg belső folyamatok. konverziók, amelyek az elektronikus gerjesztési energia ellazulásához, valamint a fluoreszcencia és a foszforeszcencia hiányához vezetnek. Szilárd oldatokban a molekula élettartamát hármas állapotban Ch. arr. kibocsátási sebesség állandói. intercombination. T 1 átmenet: S 0 és nem sugárzó. elektronikusan rezeg. energia átvitele a С - Н, О - Н kötések, stb. viszonylag magas frekvenciájú rezgéseire ugyanabban a molekulaban vagy a p-protektor molekulában. Ezért a j I foszforeszcencia kvantumhozamai csak többben vannak. hányszor kevesebb, mint a triplett állapotok kialakulásának j i kvant hozama: j P [j I = k ISC t S, ahol t S az S 1 állapot élettartama. Deuterált p-gyűrűkben az energiaátvitel jelentősen lelassul, és j megközelítjük a kibocsátott sebesség állandó viszonosságát. intercombination. átmenet 1 / kP (és elérheti a 10 s-t), és a foszforeszcencia kvantumhozama növekszik. Folyékony oldatokban megfigyelhető a hármas gerjesztett állapotok szennyeződésekkel (beleértve az oldott oxigént) való hatékony oltása; élettartama 10 -5 -10 -4 s vagy ennél rövidebb (az r-védő tisztításának fokától függően); míg a foszforeszcencia majdnem eltűnik. Ha izgatott egyensúlyi állapotban van a dec. gerjesztett molekulák formái, adiabatikus. Az energiaátvitel vagy az energiaátadás következtében a lumineszcencia kinetikája összetettebbé válhat és megváltozhat kettő vagy több összegével jellemezhető. kiállító.
Polarizáció. A lumineszcencia akkor is részlegesen polarizálódik, ha izotróp minták és nem polarizált fény gerjesztése, ha a megfigyelési és gerjesztési irányok közötti szög nulla. Naib. A lumineszcencia fokának polarizációját azokban az esetekben lehet megfigyelni, amikor az x gerjesztés, az y megfigyelés és az izgalmas z fény polarizációja merőleges egymással, és azt a z és x irányban polarizált lumineszcencia komponensek I z és I x intenzitásainak aránya határozza meg. P = (I z - I x) / (I z + I x) értékét hívjuk polarizáció foka, és r = (I z - I x) / (I z + 2I x) = 2P / (3 - P) - a lumineszcencia anizotrópiájával. A lumineszcencia polarizációja az átmenetek M ij abszorpciós és emissziós dipólmomentusainak anizotrópiájából adódik, és a Levshin-Perrin vizeletének függvényében az ezek közötti a szögtől függ:

P = (3cos 2a - 1) / (cos 2a + 3). A = 0 P = 1/2, a = 90 ° P = - 1/3 esetén.

Polarizációs spektrum, azaz a polarizáció vagy az anizotropia fokának az izgalmas fény frekvenciájától (vagy hullámhosszától) való függése információkat tartalmaz a relről. fókusz irányok dekom. egy molekula elektronikus átmenetei. A molekulák forgása alacsony viszkozitású közegekben és az energiaátadási folyamatokban a polarizáció mértékének csökkenéséhez vezet (a lumineszcencia depolarizációja). A h közeg viszkozitásának a lumineszcencia polarizációs fokára gyakorolt ​​hatását ur írja le:

1 / P = 1 / P 0 + (1 / P 0 - 1/3) t kT / v óra,

ahol P 0 a kísérlet. polarizáció mértéke a közeg nagyon nagy viszkozitása mellett, v a foszformolekula tényleges térfogata (beleértve a szolvát héjat), t a lumineszcencia bomlási ideje.
A lumineszcencia kioltása. A kvantumhozam csökkenését nevezzük. a lumineszcencia kioltása. Megfigyelhető dekompresszió hatására. adalékanyagok vagy szennyeződések (a lumineszcencia eloltói), a foszfor koncentrációjának növekedésekor (a koncentráció kioltása), a t-ry növekedésével (a hőmérséklet kioltása). A j lumineszcencia kvantumhozamának az oltókoncentrációtól való függését [Q] általában a Stern-Volmer egyenlet írja le:

ahol j 0 a lumineszcencia kvantumhozam oltó nélkül, és K az oltási állandó. Megkülönböztetni a statikus. és dinamikus. a lumineszcencia kioltása. Az első a DOS kialakulásának köszönhető. a nem lumineszcens lámpák elektronikus állapota. komplexek, és nem kíséri a lumineszcencia bomlási idejének változása; ebben az esetben K megközelítőleg megegyezik a komplexképződés egyensúlyi állandójával (a komplex abszorpciós együtthatójának és a gerjesztési hullámhossz foszforjának közeli értékeinél). A másodikt interakciónak nevezzük. gerjesztett molekulákat más molekulákkal, és a bomlási idő arányos csökkenésével jár (t 0 / t = j 0 / j); ebben az esetben K = k Q t 0, ahol k Q az ilyen interakció sebességállandója, t 0 a lumineszcencia bomlási ideje oltó nélkül. A lumineszcencia felhasználásáról a technológiában és az analitben. kémiát lásd: Phosphors, Luminescent analysis.
===
spanyol irodalom a „LUMINESCENCE” cikkhez: Parker S., Photoluminescence of solutions, transz. angolul., M., 1972; Lakovich, J. R., A fluoreszcencia spektroszkópia alapelvei, transz. angolul., M., 1986; Modern fluoreszcencia spektroszkópia. ed. előterjesztette: E. L Wehry, v. 1-2, L, 1976. Kuzmin M.G..

A „LUMINESCENCE” oldalt a kémiai enciklopédia anyagai alapján készítették el.

A „világító” szó jelentése

LUMINESCENT, th, th. Fiz. Lumineszcencia alapján. Fénycsövek. Lumineszcens elemzés.

Forrás (nyomtatott változat): Az orosz nyelv szótára: 4 kötetben / RAS, Nyelvészeti Intézet. kutatás; Ed. A. P. Evgenieva. - 4. kiadás, törölve. - M.: Rus. nyelv; Poligráf források, 1999; (elektronikus változat): Alapvető elektronikus könyvtár

foszforeszkáló

1. fizikai kapcsolódó, főnevekkel kapcsolatos lumineszcencia

Készítsen jobb szótérképet együtt

Szia! A nevem Lampobot, számítógépes program vagyok, amely segít a Word Map készítésében. Tudom, hogyan kell számolni, de eddig nem értem, hogyan működik a világod. Segíts nekem kitalálni!

Köszönet! Kicsit jobban megértettem az érzelmek világát.

Kérdés: a gyeplő valami semleges, pozitív vagy negatív?

A "luminescent & raquo" szó szinonimái

Mondatok a "luminescent" szóval

  • Ezért a legjobb a fénycsöveket beszerelni, és azokat a felső levelekhez viszonyítva körülbelül 0,5 m távolságra merőlegesen a felületre helyezni.
  • Használhat fénycsöveket és izzólámpákat, valamint ezeknek a fényforrásoknak a kombinációját.
  • Egy ilyen fényes fluoreszkáló festék?
  • (minden ajánlat)

A "világító" szó összeegyeztethetősége

Mi (ki) a „világító”

Fogalmak a "luminescent" szóval

Küldje el megjegyzését

Továbbá

Mondatok a "luminescent" szóval:

Ezért a legjobb a fénycsöveket beszerelni, és azokat a felső levelekhez viszonyítva körülbelül 0,5 m távolságra merőlegesen a felületre helyezni.

Használhat fénycsöveket és izzólámpákat, valamint ezeknek a fényforrásoknak a kombinációját.

1. A lumineszcencia mint fizikai jelenség. A lumineszcencia típusai. Alkalmazás.

A fizikában a lumineszcencia fluoreszcenciát úgy határozzuk meg, mint egy test sugárzásának feletti sugárzási többletet.

A lumineszcens ragyogás időtartama jelentősen meghaladja a fény elektromágneses hullámának rezgési periódusát. Azokat az anyagokat, amelyek képesek a lumineszcencia lumineszcenciáját létrehozni ("hideg fény"), foszforoknak nevezzük. A foszforok lumineszcenciája melegítés nélkül fordul elő, az időtartam megkülönbözteti a lumineszcenciát a többi típusú hideg sugárzástól (fényvisszaverés és szórás, Vavilov-Cherenkov fény, stb.)

A műszaki alkalmazásokban a lumineszcencia két típusra osztható: foszforeszcencia és fluoreszcencia.

Az első típus hosszú "utánvilágítás", a második közvetlenül a gerjesztés hatására ragyog. Között nincs éles határ; tehát a TV képernyője fényesen ragyog, amikor egy elektronikus sugárzásnak van kitéve (fluoreszcencia), és a TV kikapcsolása után még egy ideig gyengén ellenőrizni kell (foszforeszcencia); abszolút sötétségben az emberi szem képes néhány órával a kikapcsolása után észrevenni a „televíziós” foszfor foszforeszkálását.

A fizikában a lumineszcencia típusait megkülönbözteti a foszfor gerjesztésének módja, azaz az anyag, amelyre fényt akarunk adni.

Katódolumineszcencia: a foszfort gerjeszti a sugárba képződő elektronok hatása. Oszclográfiai és radarcsövekben használják. Vezérelt elektronnyaláb hatására televízióink és számítógépes monitorunk képernyői ragyognak. Ugyanezek a foszforok reagálnak a "béta-sugárzás" hatására, vagyis a radioaktív anyagok által kibocsátott elektronokra a magok béta-bomlása során. Az elektronikus sokkokra érzékeny fényforrások általában az alfa-részecskék hatására is világítanak. Ezért a katódolumineszcencia jelensége felhasználható a nukleáris sugárzás kimutatására szolgáló műszaki eszközökben (radiolumineszcencia).

Röntgen lumineszcencia és radiolumineszcencia. Viszonylag régen olyan autonóm fénycsöveket állítottak elő, amelyek nem igényelnek külső energiát. Ezeket zárt üvegcsövek formájában készítik, amelyek belső felületét radioluminoforral borítják, és maga a cső tele van hidrogén-trícium radioaktív izotóppal. A trícium olyan elektronokat bocsát ki, amelyeknek energiája körülbelül 5000 volt, és amelyeket a levegő nagyon gyorsan felszív. Ezért a trícium fényjelek viszonylag biztonságosak (amíg a cső le nem záródik), és több mint 10 éve szolgálhatnak.

Fotolumineszcencia. Ebben az esetben a foszfor gerjesztésre kerül:

a) látható (nappali) fény (független hosszú utánvilágítást figyelünk meg sugárzás hiányában, azaz sötétben),

b) ultraibolya (UV) fény (fluoreszcencia - állandó látványosság figyelhető meg a látható tartományban, miközben az ultraibolya fényforrás működik),

c) infravörös (IR) sugárzás (a látható tartományban fotolumineszcens izzás figyelhető meg, miközben az infravörös sugárforrás működik - például egy távirányítón lévő televízió távirányítójának LED-je). Ennek a hatásnak az egyik technikai alkalmazása mindenki számára ismert - a fénycsövek. Az IR fotolumineszcencia képezi az éjjellátó készülékek, az értékpapír-védelmi rendszerek, valamint az IR, UV és röntgen mutatók fizikai alapját..

Elektrolumineszcencia: a foszfort állandó és váltakozó elektromos mező gerjeszti (elektrolumineszcens kondenzátorok és panelek, elektromos mező jelzők). Fizikai szempontból nagyon közel áll az elektrolumineszcencia jelenségéhez, mellyel a LED-ek kibocsátása, az úgynevezett injektáló elektrolumineszcencia áll. LED-ek - félvezető pontszerű fényforrások, amelyeket a digitális kijelzőkben és a képek reprodukciójához használnak. Meglehetősen erős fényt adnak a spektrum vörös és zöld részén.

Mások. A lumineszcencia különféle típusai léteznek: kemi-tribo-cando (láng), ion, termolumineszcencia. Fizikai természetük egyértelmű a nevekből. Anélkül, hogy részletesen leírnánk azokat (ezt a „Fizika és enciklopédia” részben, és a „Fizikai enciklopédia” részben végezzük), csak azt vesszük észre, hogy sokféle lumineszcencia felerősödik, amikor elektromos mezőnek teszik ki őket.

Sok esetben a lumineszcencia-intenzitás növekszik a kombinált gerjesztési módszerek alkalmazásával, mint például a radiotermolumineszcencia és az elektrolumineszcencia esetében. Az infravörös sugárzás (IR) a fotoluminofor fénykibocsátásának idején jelentősen megnövelheti utóvilágításuk csillapítását.

A biolumineszcencia nevét nem a gerjesztés formájában, hanem a világító tárgyak által kapta meg. A biolumineszcencia a biológiai tárgyak fénye: szentjánosbogarak, növények stb. Sok esetben ez a baktériumok izzása. Egyes baktériumtípusok a kemilumineszcencia hatására ragyognak (a természetes oxidációs folyamatok eredményeként); az egyes osztályoknak van egyfajta fotolumineszcenciájuk, és mindegyik osztályt saját kibocsátott fény spektruma jellemzi, amely alapján meg lehet határozni.

Például ezen a tulajdonságon alapul egy módszer és készülék a baktériumok atmoszférában történő kimutatására ultraibolya fény hatására..

Nagyon jellemző a biolumineszcencia gyakorlati alkalmazásához is, a találmány szerint 559695 sz. Számú eljárás “A fertőző hepatitis diagnosztizálására szolgáló módszer vérszérum vizsgálatával, azzal jellemezve, hogy a pontosság javítása és a vizsgálat idejének csökkentése érdekében a vérszérumot 306-315 nm hullámhosszúságú (UV-tartomány) sugárzásnak vetik alá, és a lumineszcenciát a hullámhossztartományban rögzítik 320-600 nm (látható tartomány), és a patológiát a hosszú hullámhossz maximális pozíciója határozza meg a 485-605 nm tartományban ”(BI, 1977, 20. szám). Nyilvánvaló, hogy a vérszérum kóros változásaival olyan mikrobák (vírusok) képződnek, amelyek egy bizonyos hullámhosszúságú fényt bocsátanak ki; Ezt a tényt használtuk kifejezett elemzéshez..

A mérnöki munkákban, valamint a festék- és lakkiparban elsősorban szintetikus (szervetlen) foszforokat használnak - laboratóriumi úton szintetizált anyagok, amelyek tulajdonságai leginkább megfelelnek bármely műszaki funkciónak.

Például az antimon és a mangán által aktivált halogénfoszfátokat használják bizonyos típusú fotofoszforok szintetizálására. Ezen elemek atomjai, amelyek a halogén-foszfátok kristályrácsába ágyazódnak, az úgynevezett lumineszcens centrumokat képezik. Az energia abszorpcióját és kibocsátását, azaz a gerjesztést és az azt követő emissziót az elektronikus átmenetekkel társítják a lumineszcens központban. Ennek megfelelően az ilyen jellegzetes foszfor fényének színében változhat az aktivátor típusának és mennyiségének megváltoztatásával..

Mivel amikor a lumineszcenciát az elektronok, a röntgen és az alfa-sugárzás gerjeszti, az energiát elsősorban a kristályrács abszorbeálja, ezért a megfelelő eszközökhöz ilyen foszforokat szintetizálnak, amelyeknek a kristályrácsának tulajdonsága az, hogy az abszorbeált energiát a lumineszcencia központba továbbítja (rekombinációs foszforok). Általános szabály, hogy a Mendelejev táblázat második csoportjának fém-kalkogenideit használják ilyen foszforokként (a kalkogenidek kémiai vegyületek, amelyek kén-, szelén- vagy tellúr-atomokat tartalmaznak a molekulában).

A televíziós foszforok alapja például olyan vegyületek, mint a kadmium-szulfid és a cink-szulfid, a megfelelő adalékanyagokkal. Ugyanezt a típusú foszforokat használják az elektrolumineszcens panelekben. A kobalt és a réz által aktivált cink-szulfid foszforok hosszú utánvilágítással rendelkeznek (foszforeszcencia), ezeket különféle jelzőberendezésekben, indikátorokban, az eszközök mérlegein és a tárolócsövek képernyőjén használják. A LED-ek elsősorban gallium-foszfidot és arzenidet használnak, amelyet szelén, tellúr, cink, kadmium stb. Aktivál..

Külön osztályt képeznek az ezüst által aktivált cink-szulfid és cink-kadmium-szulfid foszforok. Ezek a foszforok, átlátszó lakkokkal keverve szolgálnak a lumineszcens önfényes festékek alapjául; a közelmúltban szinte teljes egészében helyettesítették a nem kielégítően stabil fluoreszcens szerves festékeket, például a rodamint..

Az anti-stokes foszforok, amelyek az erbium- és az iterbium-ionok által aktivált ritkaföldfémek fluoridjaiból és oxikloridjaiból állnak, nagyon fontosak a gyakorlati célokra. Ezek a foszforok képesek a szem számára láthatatlan infravörös sugárzást különböző színű, például zöld, piros, kék és még közeli ultraibolya sugárzássá alakítani. Nagy sűrűségű infravörös sugárzás esetén az energiaátalakítási hatékonyság elérheti a 90% -ot. Az anti-Stokes-foszfor képezi az infravörös sugárzás megjelenítésére tervezett eszközök alapját, ideértve a közeli infravörös régióban működő lézerek sugárzását is..

Természetesen szinte lehetetlen emlékezni a foszfor összes osztályára, jellegzetes funkciójukkal együtt. De vannak könyvtárak ehhez. Egy probléma elemzésekor fontos egy ideális funkció megfogalmazása.

A fentiek alapján a lumineszcencia és a különféle foszfor jelenségének gyakorlati alkalmazásának három fő területe megkülönböztethető.

1. Fénycsövek (pl. Fénycsövek, LED-ek).

2. Különböző típusú sugárzás jelzése (folyadékkristályos képernyők és kémcsövek, rögzítő képernyők stb.).

3. lumineszcens adalékanyagok felhasználása különféle heterogenitások, elsősorban olyan hibák, mint például szivárgások, romboló roncsolásmentes vizsgálati módszerek detektálására, stb..

4. Fotolumineszcens biztonsági elemek (FES) előállítása.

5. Fotolumineszcens dekoratív színezőanyagok és kompozíciók előállítása.

Fontolja meg a problémát. A hegesztett termékek tömörségének ellenőrzése szükséges. A határozottság kedvéért mondjuk, hogy hegesztőtartályokról beszélünk, amelyek ezután forró mérgező gázt tartalmaznak. Az ilyen tartályokat széles körben használják a modern kémiai technológiában. A varratok minőségének ellenőrzésére sokféleképpen van lehetőség. Általános szabály, hogy mindegyik a késztermékek préselésével és a meglévő hegesztési hibák megjelenítésével kapcsolatos..

Anélkül, hogy részletesen elemezzük őket, bevezetünk egy korlátozást: közvetlenül a hegesztési folyamat során szükséges a tömítettség ellenőrzése. Ennek a módszernek az előnyei nyilvánvalóak, mivel a hibát hegesztés közben azonnal kijavíthatják. Feltételezzük, hogy az A.S. már ismeri a találmány lényegét. 277805g. „A freonnal és olajjal feltöltött hűtőegységekben, elsősorban otthoni hűtőszekrényekben a szivárgások kimutatására szolgáló eljárás, azzal jellemezve, hogy a szivárgási pontok pontosságának javítása érdekében az egységbe UV-foszfort (fluoreszkáló) vezetünk az olajjal együtt, és az egységet félig árnyékolt helyiségben világítják ultraibolya sugarakkal. és határozza meg a szivárgás helyét a szivárgáson át szivárgó olaj foszfor fényének alapján ”(BI, 1970, 25. szám).

A találmány meglehetősen régi és jól ismert. Próbáljuk átvinni ötletét a vizsgált probléma megoldására. A műszaki nehézségek nyilvánvalóak: a varrat még nincs teljesen hegesztve, így nem lehet kérdés a préselésről.

Vezérlő válasz erre a problémára: a.s. 331271 sz. Számú eljárás “Hegesztett termékek foszfor felhasználásával történő szorosságának ellenőrzésére szolgáló eljárás, amelyben ultraibolya sugarakat küldnek a termékre, és a tömörséget a foszfor fénye alapján ítélik meg, azzal jellemezve, hogy a hegesztés közvetlen ellenőrzésével történő termelékenység növelése érdekében a foszfor szuszpenziót felvisszük a hegesztett anyag belső felületére. alkatrészek hegesztése előtt, és egy hegesztési ív szolgál ultraibolya sugarak forrásává ".

A lumineszcens adalékanyagok ötlete lehetővé tette a tradicionális hibadetektálás javítását.

Tehát egy ismert módszer a felületkárosodás meghatározására (mikrotörések formájában) fluoreszcens mágneses por felhasználásával; a por a repedés széle közelében koncentrálódik, és az ultraibolya sugárzással történő besugárzás után "kiemeli" a repedés helyét. Ugyanez az ötlet alapja egy nem romboló módszer feltárása a minta felületén található hibák és repedések kimutatására egy szerves fluoreszcens anyagból és mágneses porból álló részecske-agglomerátumok kimutatásával.

A fejezet befejezéséhez néhány példát mutatunk be, amelyek szemléltetik a különféle lumineszcencia technikák alkalmazását.

Sugárzási doziméter, amely termolumineszcens tulajdonságokkal rendelkező anyag porát tartalmazza, grafit vagy más anyag alapjára felszerelve, amely a rádiófrekvencia-tartományban sugárzás hatására felmelegszik (vagyis energiát vesz fel)..

Az A.S. A 459802 számú szabadalmi leírás egy tárolóelemmel rendelkezik az információk optikai olvasására. Az elem egy vezető (elektróda) ​​rétegekből, egy félvezetőből, egy dielektrikumból maradó polarizációval (elektret) és egy második áttetsző elektróddal bevont elektroluminofórrétegből áll. Az elemre érkező elektromos jel megváltoztatja a félvezetőt, ami viszont megváltoztatja a dielektrikum polarizációját. A megfelelő változásokat az elektromos mezőben foszfor látja el.

Érdekes még a 636513 számú AS számú számú szabadalmi leírás: „A benne levő anyagok kemilumineszcenciájának hatására a levegő belső lumineszcencia-intenzitásának meghatározására szolgáló módszer, azzal jellemezve, hogy a szennyezett levegő toxicitásának meghatározása céljából lumineszcencia-spektrumot rögzítenek abban a régióban, ahol a kemilumineszcenciát toxikus anyagok bejutása okozza a kompozícióba ”(BI, 1978, 45. szám).

Az elektrolumineszcencia hatását, mint a váltakozó villamos erő intenzitását jelző hatást, a nagyfeszültségek mérésére szolgáló voltmérő alapvetően új kialakításánál használták. Az elektroluminoforok (a réz által aktivált cink-szulfid) fényességének nagymértékű függése az alkalmazott feszültségtől nagyon nagy érzékenységet biztosít a készülék számára, és a foszfor tulajdonságainak stabilitása - rekordmérési pontosság (kb. 0,1%) még a mérés felső határánál is.

Világító fény

A molekuláris lumineszcenciával ellentétben, amelynél szoros kapcsolat van az abszorpció és a lumineszcencia spektrumok között, a kristályos foszfor lumineszcenciájához ilyen függőség általában hiányzik. Ez könnyen megmagyarázható az utóbbi ragyogásának rekombinációs sémájával. Valójában a kristályfoszfor abszorpciós képességét a fő anyag kristályrácsa határozza meg, a sugárzást pedig annak másik része - az aktivátor - végzi..

A Stokes - Lommel törvényt általában alkalmazni kell a kristályos foszforok lumineszcenciájára. Ugyanakkor az utóbbiakat az abszorpciós és a kibocsátási sávok jelentős szétválasztása jellemzi, és az átfedések esetei meglehetősen ritkák..

Bármely kristályfoszfor legfontosabb jellemzője a gerjesztési spektrum, amely lehetővé teszi az aktív abszorpciós sávok helyzetének meghatározását. A kristály-foszfor gerjesztési spektruma rendszerint szignifikánsan különbözik abszorpciós spektrumától. Ennek oka az a tény, hogy az izgalmas sugárzás különböző hullámhosszai eltérően válnak kristályos foszfor fényévé..

A gyakorlati alkalmazás szempontjából nagy jelentőséggel bír az izgalmas fény hullámhossza és a kristály-foszfor által kibocsátott sugárzás spektrális összetétele közötti függőség. Ha az izgalmas fény energiája kisebb, mint a sávrés, akkor valószínűbb, hogy magában az aktivátorban lesz abszorpció. Az eredménynek rövid távú fénynek kell lennie az aktivátor gerjesztése miatt.

Azokban az esetekben, amikor több sávot figyelnek meg a kristályos foszforok sugárzási spektrumában, az izgalmas fény hullámhosszának változása megváltoztathatja a sugárzás spektrális összetételét. Ez jól látható a ZnS × Mn kristályfoszfor példájában. Amikor a lumineszcenciát monokromatikus fény gerjeszti, ha l = 365 nm, a mangánatomok miatt sárga fény jelenik meg. Ha a lumineszcenciát l = 313 nm-es fény gerjeszti, akkor a lumineszcencia kék vonalakban gazdag, ami az aktivátorok szerepét betöltő cink-atomok kristály-foszfor jelenlétében a kristályrácsban van jelen..

A kristályfoszfor által kibocsátott sugárzás spektrális összetétele szintén jelentősen megváltozhat az izgalmas fény intenzitásának megváltozásával. A sugárzás spektrális összetételének változása, pontosabban az egyes sávok intenzitásának arányának változása annak a ténynek köszönhető, hogy ezeknél a sávoknál a sugárzás intenzitása eltérő függést mutat az izgalmas fény intenzitásától..

Az izgalmas fény adott intenzitási szintjén a kristályos foszforok ragyogásának intenzitása fokozatosan növekszik. Ez a tárolási rendszerekre jellemző, amelyek kristályfoszforok. Mivel ez a folyamat elég hosszú lehet, a kristályos foszforok lumineszcencia erősségének minden mérését a telítési állapot elérésekor kell elvégezni..

A hőmérséklettől függően ugyanazon kristályfoszfornak több kibocsátási sávja van: hideg, normál és meleg. Ezen sávok spektrális összetétele nem homogén, ezért az emisszióspektrumokat szigorúan rögzített hőmérsékleten kell rögzíteni..

A fent felsorolt ​​tényezők: az izgalmas fény hullámhossza, intenzitása, hőmérséklete - felhasználhatók az anyagok azonosítására és mennyiségi meghatározására.

A kristályos foszforokban a lumineszcencia hozama több tíz százalékot is elérhet, és erősen függ az aktivátor koncentrációjától és az ellenőrizetlen szennyeződésektől. Az aktivátor általában olyan mennyiségben kerül bevezetésre a kristályrácsba, hogy elegendő legyen a véletlenszerű szennyeződések hatására, amelyek csökkentik a lumineszcencia hozamát. El kell kerülni azonban a nagy mennyiségű aktivátor bevezetését, mivel ebben az esetben lehetséges társult központok kialakítása, amelyek több aktivátor részecskét tartalmaznak. Az ilyen központok vagy egyáltalán nem ragyognak, vagy megváltoztatott fényt adnak. A nagy mennyiségű aktivátor bevezetésével bekövetkező lumineszcencia elfojtását kristályos foszforok ragyogásának koncentráció-oltásnak nevezzük. Sok kristály-foszfor esetében előállításuk bizonyos körülményei között lineáris függőség figyelhető meg a lumineszcencia intenzitása és az aktivátor koncentrációja között.

Azoknak a szennyeződéseknek a bevezetése, amelyek elősegítik a kristályrács hibáinak kialakulását, amely inaktív abszorpciót biztosít és akadályozza az áramhordozók mozgását a kristályon, negatívan befolyásolja a lumineszcencia hozamát. A lumineszcencia megfelelő csökkenését szennyeződésekkel történő oltásnak nevezzük. A szennyeződések jellegétől függően ez a hatás gyenge vagy erős lehet. Az erős oltóhatást okozó szennyeződéseket lumineszcens méregnek nevezzük..

A hőmérséklet növekedése a kristályos foszforok izzásának csökkenéséhez vezet. Ez nemcsak a molekula lumineszcencia hőmérsékleten történő megsemmisítéséhez hasonló lumineszcens központokon történő hevítéshez kapcsolódik, hanem egy másik folyamattal is - az aktivátor szintjén lokalizált lyukak kitöltésével a valencia sávból a hőenergia hatására felfelé emelkedő elektronokkal. A semlegesítés eredményeként a lumineszcenciaközpontok elveszítik a képességüket, hogy rekombinálódjanak a vezetőszalag elektronjaival. A valencia sávban a valencia sáv mentén mozgó elektronok kiszabadulása miatt képződött lyukak az oltási központokban vannak elhelyezve. Az oltóközpontok olyan speciális rácshelyek, amelyek nem képesek lumineszcenciára. Ezek a kristályfoszfor kristályrácsának olyan hibái miatt merülnek fel, amelyek a szennyeződések beépítésével járnak. A furatok stabil lokalizálásához az oltó központokban szükséges, hogy a fojtó központok szintjei szignifikánsan magasabbak legyenek, mint az aktivátor nemkívánatos szintjei. Az oltóközpontokban elhelyezkedő lyukak a vezető sávban lévő elektronokkal rekombinálódnak, azonban az ilyen rekombináció nem ad fényt.

A lumineszcencia spektrumok regisztrálásához és monokromatikus komponenseik frekvenciájának (hullámhosszok) és intenzitásának méréséhez lumineszcens spektrális műszereket használunk. Ezekben az eszközökben a lumineszcenciát elektromágneses sugárzási kvantumok gerjesztik. Mindegyik eszköz a következő funkciókat látja el: a tesztminta lumineszcencia gerjesztése; a lumineszcencia sugárzás bontása monokromatikus komponensekké és szétválasztásuk; monokróm áramlási intenzitás mérés.

Ábra A 14.4.84 a lumineszcens spektrális eszköz tömbvázlatát mutatja, amely hat fő csomópontból áll: 1 - izgalmas sugárzás forrása; 2 - primer sugárzás-elemző készülék, amely elvégzi a kiválasztást (kiválasztást) a különböző frekvenciájú (hullámhosszú) monokromatikus áramlások forrásának spektrumából; 3 - küvetta rekesz, amelyet úgy alakítottak ki, hogy a cellát a tesztmintával befogadja; 4 - másodlagos sugárzás-elemző készülék, amely különféle frekvenciák (hullámhosszok) monokromatikus áramlásokat von ki a lumineszcencia spektrumból; 5 - sugárzásdetektor (vevő), amely az elektromágneses sugárzás energiáját elektromos energiává alakítja és méri a lumineszcencia spektrumából kivont monokróm áramlások intenzitását; 6 - a mérési eredmények bemutatására és feldolgozására szolgáló rendszerek. Alapvetően ez a műszer egy abszorpciós és emissziós spektrális műszer kombinációja, amelynek a cella rekesz közös eleme. A cellarekeszhez viszonyítva az eszköz abszorpciós és emissziós részei derékszögben vannak egymással szemben. Ez a konfiguráció minimalizálja a sugárzás érkezését a forrástól a fotodetektorhoz, mivel a minta visszaverődik és szétszóródik..

Ábra. 14.4.84. Lumineszcens spektrális műszer blokkdiagramja

A molekuláris fluoreszcencia mérésére szolgáló eszközöket fluorométerekre (fluorométerekre) és spektrofluoriméterekre lehet osztani. A fluoriméterekben a monokróm sugárzó fluxusokat a legegyszerűbb sugárzás-elemző készülékekkel - fényszűrőkkel - kell kiválasztani. A fényszűrők használata magas szintű izgalmas sugárzást és a fluoreszcencia hatékony regisztrálását biztosítja. A fluorimetrikus méréseknél a szűrők megválasztása alapvető fontosságú. Az elsődleges szűrőnek továbbítania kell a minta abszorbeált sugárzását, és nem továbbítania a fluoreszcencia sugárzását. A másodlagos szűrőnek továbbítania kell a fluoreszcencia sugárzást, de az izgalmas sugárzást teljes mértékben el kell abszorbeálnia. Egy ilyen szűrőpár kiválasztásakor el kell érni a jó keresztteljesítményüket: összecsukva, egyáltalán nem szabad átmenniük az elektromágneses sugárzást. A fluoriméter gerjesztési forrásai alacsony nyomású higanylámpák.

A spektrofluoriméterekben a monokromatikus sugárzó fluxusokat monokromaták választják meg, és az izgalmas sugárzás forrása egy nagynyomású xenon ívlámpa, amely folyamatos spektrumot bocsát ki az UV, a látható és az infravörös közelében. A spektrofluoriméterek lehetővé teszik mind a fluoreszcencia spektrumok, mind a gerjesztés spektrumainak rögzítését. A gerjesztési spektrum elérése érdekében a szekunder sugárzás monokromátort a maximális fluoreszcencia frekvenciájára (hullámhosszra) állítják be, és az izgalmas sugárzás frekvenciáját (hullámhossz) az elsődleges frekvenciával változtatja meg. A fluoreszcencia spektrumok eléréséhez az elsődleges sugárzási monokromátort a gerjesztési maximumnak megfelelő frekvenciára (hullámhosszra) állítjuk be, és a fluoreszcencia frekvenciáját (hullámhossz) másodlagosan változtatjuk. Vannak olyan spektrofluoriméterek modelljei, amelyekben a sugárzás elsődleges elemzője egy fényszűrő. Az ilyen műszerek csak a fluoreszcencia spektrumokat tudják felvenni..

A spektrofluorimétereket gyakran foszforoszkópokkal látják el. A spektrofluoriméter és a foszforoszkóp kombinálásával kapott eszközt spektrofoszforiméternek nevezzük. A foszforoszkópok elve a lumineszcencia rövid távú gerjesztése és regisztrálása egy bizonyos idő elteltével. A gerjesztés és a fény regisztrálása közötti késleltetés lehetővé teszi a foszforeszcencia megkülönböztetését a lumineszcencia teljes spektrumától és a szétszórt izgalmas sugárzástól.

A leggyakoribb egy foszforoszkóp modell egy forgó főzőpohárral, amelynek egy vagy több rése van. Ennek a készüléknek köszönhetően rögzíthetőek azok az anyagok foszforeszcencia spektrumai, amelyek lumineszcencia időtartama 1–100 ms. Ábra A 14.4.85. Ábra egy ilyen rést tartalmazó foszforoszkóp általános nézetét mutatja be. az üveg belsejében kvarc Dewar edény található, amely nem ezüstözött falakkal van töltve folyékony nitrogéntel. A tesztmintával ellátott cellát folyékony nitrogénbe vezetjük. Az izgalmas fényáram áthalad az üvegrésen, a Dewar-edény kettős kvarcfalain, folyékony nitrogénen keresztül, és a mintával a cellába kerül. A folyékony nitrogén átlátszó az ultraibolya fényben és a látható fényben, és nem abszorbeálja az izgalmas fényt és a foszforeszkáló fényt. Mivel az üveget egy elektromos motor forgatja, a résen átnyúló mintát a fény gerjeszti, és az üveg által kibocsátott fény egy idő után ugyanazon résen keresztül regisztrálódik..

A szűrőpapíron adszorbeált anyagok foszforeszcenciáját forgó tükörrel felszerelt készülékkel mérjük (14.4.86. Ábra). Az elsődleges monokromátorból kilépő fényáramot a tükör felülete visszatükrözi a szűrőpapírra (14.4.86. Ábra, a). Amikor a tükör egy bizonyos szöggel el van forgatva, a minta foszforeszcenciáját egy másodlagos monokromátor rögzíti (14.4.86, b ábra).

Jelenleg impulzus gerjesztési forrásokon alapuló létesítményeket hoztak létre a foszforeszcencia spektrumok rögzítésére. Lehetővé teszik az anyagok foszforeszcenciájának regisztrálását, legfeljebb 1 μs lumineszcencia-időtartammal.

Ábra. 14.4.85. Forgó csésze foszforoszkóp modell

Ábra. 14.4.86. Időmegoldott foszforimetriás séma a szűrőpapíron adszorbeált mintákhoz:
a) a foszforeszcencia gerjesztése; b) a foszforeszcencia mérése

A folyékony minták (oldatok) fluoreszcencia spektrumának mérésére használt küvetták téglalap vagy háromszög alakúak, keresztmetszetű üvegekben vagy optikai kvarcból készült egyszerű csövekben. A folyékony minták fluoreszcencia-spektrumainak mérésekor kapillárisok vagy vékony csövek formájú küvettákat használnak, amelyek belső átmérője 1–2 mm. A szilárd pormintákat speciális ömlesztett küvettákba helyezzük.

Az atomos fluoreszcencia mérésére tervezett műszerekben nincs primer sugárzás-analizátor, és a szekunder sugárzás-analizátor vagy fényszűrő, vagy egyszerű és olcsó monokromátor. A küvettának az atomfluoreszcens készülékekben történő funkcióját egy porlasztó végzi, amely biztosítja az analizált minta atomtoll állapotába történő átvitelét. Lángok, argon magas frekvenciájú, induktív módon kapcsolt plazma, elektrotermikus porlasztók (grafitcsöves kemencék, elektromos árammal fűtött tégelyek) porlasztóként vannak felhasználva. Az atomi gerjesztési spektrumok gerjesztésére leggyakrabban nagy intenzitású üreges katódos lámpákat és nagyfrekvenciás elektróda nélküli lámpákat használnak. Az utóbbi időben sima frekvencia hangolású lézereket (festék lézereket) használtak az atomfoszforeszcencia spektrumok gerjesztésére..

A lumineszcens spektrális készülékekben a fényszorítókat leggyakrabban az optikailag gerjesztett atomok és molekulák által kibocsátott sugárzás detektorokként használják, ritkábban a fotocellákat és a fotodiodekat.

A lumineszcens elemzés alatt a lumineszcencia jelenségén alapuló elemzési módszerek egy sorát értjük. A lumineszcens elemzés során mindenféle gerjesztést használnak, de leggyakrabban - fotoexcitációt. A lumineszcens elemzést kvalitatív és mennyiségi elemzésre osztják. A kvalitatív elemzést a lumineszcencia spektrumok alapján végezzük, megjelenésük alapján megítélhetjük egy adott anyag jelenlétét a mintában (az elemzett minta). A minőségi lumineszcens elemzés számos fajtája a fajtanalízis, amely lehetővé teszi a legkisebb különbség felismerését az elemzett mintákban, és a szemüveg, vetőmag, mezőgazdasági termék stb. Minőségének és minőségének meghatározására szolgál. A kvantitatív lumineszcens elemzés az elemzett anyag lumineszcencia-intenzitásának mérésén alapul..

A lumineszcens elemzés magas érzékenységű, alacsony detektálási határértékekkel rendelkezik, és elsősorban természetes anyagok, ipari és biológiai tárgyak nyomkövetési mennyiségének kimutatására és mennyiségének meghatározására szolgál. Ez magában foglalja az atomfluoreszcencia analízist, fluorimetriát, foszforimetriát, a kristályos foszforok lumineszcencia spektrumainak elemzését, kemilumineszcens elemzést.

Az atomfluoreszcencia-elemzés elemi elemzési módszer az atomfluoreszcencia-spektrumokhoz. Az elemzett mintát atomizálják, és a képződött atomgőzt gerjesztik a fluoreszcencia gerjesztésére meghatározott elem atomjai által abszorbeált fluoreszcens kvantumok. A gerjesztett atomok által kibocsátott fluoreszcenciát (általában rezonancia) rögzítjük.

A folyékony minták (oldatok) porlasztása során bármilyen atomizálási módszer alkalmazható - láng, argon magas frekvenciájú, induktív kapcsolású plazma vagy elektrotermikus porlasztás. A szilárd minták atomizálását elektrotermikus módszerrel hajtjuk végre. Az porlasztók működési módját úgy választják meg, hogy a minta porlasztási foka és a fluoreszcencia hozam maximális legyen. A fluoreszcencia elfojtásának megakadályozása érdekében egy bizonyos mennyiségű argont adunk a lánghoz, és egy elektrotermikus porlasztót általában argon atmoszférába helyezzük..

Az elemek atomfluoreszcencia-meghatározásának fő akadálya a szétszórt sugárzás, amely a gerjesztő forrásból származó sugárzás szóródásának köszönhető az analizált minta atomjaira és molekuláira. A szórt sugárzás gyakran elfedi a gyenge rezonancia-fluoreszcencia jeleket. A szétszórt sugárzás okozta interferencia elkerülése érdekében nem rezonáns fluoreszcencia vonalakat használunk a méréshez. Ebben az esetben a gerjesztő hatás csak lézerek segítségével érhető el..

Az atomfluoreszcencia-módszer 65 elem meghatározását teszi lehetővé. A kimutatási határok elérik: oldatokban - 1 PG / ml; szilárd pormintákban - 10–6 –10 –8%. Az atomfluoreszcencia spektrumainak lineáris jellege magas szelektivitású atomfluoreszcencia-analízist biztosít.

A fluorimetria lumineszcens elemzési módszer, amely a fluoreszcencia spektrumok mérésén alapul. Az anyagok fluorimetrikus kimutatási határértékei 10 - 9 - 10 - 4%.

A foszforokat fluorimetrikus módszerrel határozzuk meg saját fluoreszcenciájuk alapján. Ha a meghatározandó anyagok nem luminoforok, akkor lumineszcens reakciókat kell használni a fluorimetrikus meghatározáshoz. Ez utóbbinak a fluoreszcencia előfordulását vagy csökkentését kell kísérnie. Mint minden elemzéshez használt reakcióhoz, a lumineszcens reakciónak gyorsan, kvantitatív módon, reprodukálhatónak és lehetőség szerint szelektívnek kell haladnia..

A fémionok fluorimetriás meghatározásában a szerves reagensekkel történő komplexképzési reakciókat használják leggyakrabban. Ideális esetben az elemzéshez használt reagenseknek nem szabad fluoreszkálniuk, és a kapott komplexeknek éppen ellenkezőleg, intenzív fluoreszcenciával kell rendelkezniük. Az ilyen reagensek molekula általában nem merev szerkezetű és funkcionális csoportokat tartalmaz, mint például,,,,,,, stb. ”. Egyéb reagensek közé tartozik a szalicil-2-aminofenol (lásd II.). Maga nem fluoreszkál, ugyanakkor az Al 3+ -ionnal alkotott kelátja intenzív zöld fluoreszcenciával rendelkezik (lásd III.). A nem fluoreszkáló szerves reagens fluoreszcens komplexgé történő átalakítását kétféleképpen magyarázzuk. Egyrészt ennek oka lehet az S szingulett gerjesztett állapot természetének megváltozása1 komplexációval. Nem fluoreszkáló anyagok esetében az S állapotot kell megadni1 az n - p * átmenet eredményeként, és a fluoreszcens átmeneteknél, amikor az p - p * átmenet következik be. Másrészt, ennek oka lehet az, hogy a szerves reagens a molekula megszerzi egy bizonyos merevséget a komplexképződés során. Nem merev molekulákban gyakran megfigyelhető az S belső átalakulásának folyamata.1 ® S0, az elektronikus gerjesztés energiájának relaxációját okozza. A kemény molekulákban éppen ellenkezőleg, a nemradiatív folyamatok (belső átalakulás, rezgési relaxáció) valószínűsége kicsi, és a fluoreszcencia valószínűsége magas.

A szerves anyagok fluorimetriás meghatározásakor általában az organoluminoforok szintézisének reakcióit veszik igénybe. Az anionok meghatározására gyakran alkalmaznak egy közvetett fluorimetrikus módszert, amely a lumineszcencia kioltásán alapul. Egy ilyen módszerre példa a jodid-ionok meghatározása a fluoreszcein fluoreszcenciájának megállításával (IV)..

A fluorimetrikus meghatározás általános sémája a következő szakaszokat foglalja magában: a minta feloldása és szükség esetén az interferáló komponensek elválasztása; lumineszcens reakció végrehajtása (ha a meghatározott komponens foszfor, akkor a reakció szükségessége eltűnik); megmérjük egy lumineszcens reakció eredményeként kapott oldat fluoreszcenciáját (vagy egy mintaoldat fluoreszcenciáját, ha ezt a reakciót nem hajtották végre); az elemzési eredmény kiszámítása és metrológiai értékelése.

A fluorimetrikus meghatározások érzékenységét jelentősen befolyásolja az idegen anyagok jelenléte. Az idegen anyagok csökkentik a lumineszcencia hozamot vagy csökkentik a foszfor fényességét a belső szűrő hatása miatt, ezáltal csökkentve a meghatározások érzékenységét. Az izgalmas fény hullámhosszának helyes megválasztása jelentősen csökkentheti a belső szűrő hatását, és ezáltal növeli a fluorimetrikus meghatározások érzékenységét.

A maximális érzékenység elérése érdekében a két reagens közül egyet választunk, amely foszfor képződéséhez vezet, amelyet az abszorpciós és sugárzási spektrumok minimális átfedése jellemez. Valószínű, hogy egy érzékenyebb reagenssel végzett kalibrációs görbe linearitási területe észrevehetően szélesebb lesz.

A fluorimetriás módszert Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, U, Tl, Sn, Pb meghatározására vizes oldatokban, saját fluoreszcenciájukkal. A Bi (III), Sb (III), As (III), Se (IV) és Te (IV) halogenid-komplexek alacsony hőmérsékleti fluoreszcenciáját használják ezen elemek nagyon érzékeny és szelektív meghatározására. Az intranszitív elemeket, valamint a lantanidokat komplexeik fluoreszcenciájával határozzuk meg 8-hidroxi-kinolinnal, b-diketonokkal, Schiff-bázisokkal, azovegyületekkel, hidroxi-flavonokkal, rodamin-színezékekkel és más szerves reagensekkel. Kifejlesztettek módszereket a porfirinek, vitaminok, antibiotikumok és más szerves anyagok saját fluoreszcenciájuk alapján történő meghatározására.

A foszforkeverékek elemzésekor az elválasztási eljárást általában a leggyakrabban extrakciós és kromatográfiás módszerekkel hajtják végre. Ennek az eljárásnak a elkerülésére azonban számos módszer létezik..

Ide tartoznak az egyes komponensek fluoreszcencia spektrumainak szelektív gerjesztésére szolgáló módszerek, gerjesztési hullámhossz kiválasztásával vagy megfelelő szenzibilizátor alkalmazásával. Például, ha akridin-narancsot használnak az antracén késleltetett fluoreszcenciájának szenzibilizátoraként, meghatározzák az antracén tartalmát az antracén - 1,2-benzantracén - pirén keverékében.

A foszforkeverékek elválasztás nélküli elemzésének másik módszere a mátrixszigetelési módszer. Ez a módszer magában foglalja az analizált minta bevezetését egy szilárd mátrixba, amelyet úgy választanak meg, hogy a lehető legkisebb mértékben kölcsönhatásba lép az elemzett mintával. Mátrixként leggyakrabban paraffin szénhidrogéneket és nitrogént használnak. Az elemzett minta mátrixba történő bevezetésének folyamata az oldat paraffin szénhidrogénekben történő kristályosodásához vezet a folyékony nitrogén forráspontján (77 K), vagy a gőz nitrogénnel való keverékének kristályosodásáig a folyékony hélium forráspontján (4,2 K). A vizsgált minta molekulái mereven rögzítve vannak a mátrixban, és nem tudnak szabadon forogni, gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba egymással és a mátrixmolekulákkal. Mindez kiküszöböli a spektrum sávok kiszélesedésének okait. Ennek eredményeként sok szilárd mátrixba ágyazott szerves anyag fluoreszcencia spektruma jelentősen egyszerűsödik. Széles diffúziós sávok helyett keskeny vonalak jelennek meg, amelyek szélessége legfeljebb 2–10 cm –1. A diffúz spektrum kvázi-lineárisvá történő átalakításának hatását Shpolsky-effektusnak nevezzük. Sajátosságuk miatt a kvazilináris spektrumokat széles körben alkalmazzák az elemzésben. Ezek segítségével nagyon szelektív és nagyon érzékeny módszereket lehet kifejleszteni sok szerves anyag, köztük az olajok meghatározására. A kvasilineáris spektrumok használata lehetővé tette bizonyos anyagok detektálási érzékenységének két nagyságrenddel történő növelését a hagyományos lumineszcens módszerhez képest, és 10–9–10–8% -os detektálási határértékek elérését..

A foszforkeverékek elemzésének kielégítő eredményeit meg lehet kapni a szinkronfluorimetria módszerével. Ennek a módszernek a lényege a következő. Ha egy foszforkeverék fluoreszcencia spektrumának regisztrálásakor szinkronban van az l fluoreszcencia hullámhosszának megváltozásával F változtassa meg a fluoreszcencia gerjesztési hullámhosszot l S, állandóan tartva egy kis különbséget köztük Dl = l F - l S, akkor kap egy spektrumot, amely egyes csúcsokból áll - egy szinkron fluoreszcencia spektrumot. A csúcsok abban a hullámhossz-tartományban jelennek meg, ahol az gerjesztési és a fluoreszcencia spektrumok átfedésben vannak. A csúcs intenzitása arányos a fluoreszcencia spektrumban levő intenzitással a felvételi l hullámhosszon F , és a gerjesztési spektrum intenzitása l hullámhosszon S. A rögzített csúcs szélessége és intenzitása közötti optimális arányt akkor érjük el, ha a Dl értéke megegyezik a fluoreszcencia és a gerjesztés maximuma közötti különbséggel. A csúcsintenzitás a szinkron fluoreszcencia spektrumban arányos a megfelelő komponens koncentrációjával. A szinkronfluorimetriás módszer alkalmazásával a foszforkeverékek elemzésénél jó az egyes komponensek jeleinek jó felbontása. Ábra A 14.4.87. Ábrán az öt aromás szénhidrogén keverékének fluoreszcencia spektruma látható, és az 1. ábrán a 14.4.87. 14.4.87, b - ennek a keveréknek a szinkron fluoreszcencia spektruma. A fig. 14.4.87, b látható, hogy az egyes komponenseknek megfelelő csúcsok jól feloldódnak. A szinkronfluorimetriás módszer csak akkor eredményez jó eredményeket, ha a spektrumok sávok megkülönböztetett vibrációs szerkezettel rendelkeznek.

Ábra. 14.4.87. Naftalin (1), fenantrén (2) keverékének szokásos (a) és szinkron (b) fluoreszcencia spektrumai,
antracén (3), perilén (4) és tetracén (5)

A foszforimetria lumineszcens elemzési módszer, amely a foszforeszcencia spektrumok mérésén alapul. Az anyagok kimutatási határértékei foszforimetriás módszerrel a fotoexcitáció során elérték a 10–7 –10–4% -ot..

A szerves molekulák foszforeszcenciája a gerjesztett triplett állapotok inaktiválódásából származik. A hármas állapotok élettartama olyan hosszú (100 s-ig), hogy a foszforeszcencia megfigyeléséhez meg kell határozni egy molekulát hármas állapotban egy merev mátrixban, azaz immobilizálni. Az immobilizálás csökkenti annak a valószínűségét, hogy a triplett molekulák nem sugárzó módon deaktiválódnak ütközések és belső átalakulások révén. A foszforeszcencia használatát a szerves anyagok meghatározására általában az oldószer viszkozitásának növekedésével társítják, amikor a vizsgált minták oldatát a kristályosodási hőmérsékletre hűtik..

A foszforeszcencia spektrumok előállításához alacsony hőmérsékleten kristályosodó szerves oldószereket alkalmazunk. Ezeknek az oldószereknek meg kell felelniük a következő követelményeknek: kémiailag semlegesnek kell lenniük; ne szívja fel az izgalmas fényt és a foszforeszkáló fényt; legyen jó oldószer mintákhoz; ellenállni az erős fénynek. Leggyakrabban keverékeket használnak oldószerként: etil-alkohol / dimetil-formamid 2: 1 és 4: 1 közötti arányban; etil-alkohol - izopentán - dietil-éter 1: 2: 2 vagy 2: 5: 5 arányban. Ezek az oldószerek üveges masszává kristályosodnak 77 K folyékony nitrogén forráspontján. Használat előtt vízoldó gőzt és levegőt távolítanak el az oldószerekből. Ez lehetővé teszi, hogy megszabaduljon az oxigéntől, amely erőteljesen megfojtja a foszforeszcenciát. Ezen túlmenően ezen eljárás eredményeként az oldószerek homogén tömeggé kristályosodnak, amely mentes a repedésekből és nem rendelkezik észrevehető fényszórással..

A kalibrációs gráf linearitási tartománya a foszforimetriás módszernél sokkal szélesebb, mint a fluorimetriás módszernél. Ennek három fő oka van..

1. 77 K hőmérsékleten (a foszforeszcencia megfigyelésének feltételei) az elektronikusan gerjesztett állapotok nemradiativ deaktivációjának valószínűsége ütközéseknél lényegesen alacsonyabb, mint szobahőmérsékleten (a fluoreszcencia megfigyelésének feltételei).

2. A foszforeszcencia reabszorpciója általában kicsi, mivel a foszforeszcencia spektruma távolabbi az abszorpciós spektrumtól, mint a fluoreszcencia spektrum.

3. A foszforeszcencia mérésére általában nagyon kis mennyiségű mintát vesznek, amely biztosítja a foszforeszcencia egységes gerjesztését még magas foszforkoncentráció esetén is.

Egyes esetekben a foszforimetriás módszer érzékenyebb, mint a fluorimetriás módszer. Erőteljesebb gerjesztő gerjesztő fényáramok és speciális eszközök használatával, amelyek lehetővé teszik a foszforeszcencia rögzítését szétszórt izgalmas sugárzás és fluoreszcencia hiányában, jelentősen fokozható a foszforeszcencia jel, és ezáltal növelhető a meghatározások érzékenysége..

A fentiekben ismertetett szerves molekulák immobilizálásának nagyon alacsony hőmérsékletekkel járó és speciálisan tisztított oldószereket igénylő eljárása meglehetősen bonyolult. Ezért ezzel együtt egyszerűbb immobilizálási módszereket alkalmaznak. Különösen a szerves molekulák szobahőmérsékleten történő foszforeszcenciája figyelhető meg a szűrőpapíron vagy más szilárd felületeken - szubsztrátumokon (szubsztrátumokon) adszorbeált mintákban. Ez az immobilizációs módszer a legtöbb analitikai laboratóriumban rendelkezésre áll, hátránya azonban az, hogy a hordozó által generált háttérjel jelentős mennyiségű..

A szerves molekulákat szobahőmérsékleten immobilizálhatjuk felületaktív anyagok, például nátrium-lauril-szulfát felhasználásával. Vizes oldatokban a nátrium-lauril-szulfát molekulákat 50–100 molekulájú micellákba csoportosítják. Egy micellában a hidrofil szulfo-csoportok kifelé vannak orientálva, és a hidrofób szénhidrogéncsoportok befelé vannak fordítva (14.4.88. Ábra). A micellák belsejében levő szerves anyag molekulái védettek az ütközésektől és a kémiai oltók hatásaitól, és megszerezik a foszforeszkáló képességet. Nem szabad azonban figyelembe venni, hogy a felületaktív anyagokkal végzett meghatározások érzékenysége egy-két nagyságrenddel alacsonyabb, mint alacsony hőmérsékleten..

Ábra. 14.4.88. Naftalin-molekula elhelyezése nátrium-lauril-szulfát micellába

Anyagok üveges (cukorka, szobahőmérsékleten megszilárduló, bórsav olvadékában) vagy viszkózus (zselatin, glicerin) közegekbe történő bevezetésével kapcsolatos egyéb immobilizációs módszerek mindaddig, amíg ezeket az analitikai gyakorlatban széles körben nem alkalmazzák.

A foszforimetria módszerét alkalmazzák a poliaromás szénhidrogének, vitaminok, antibiotikumok és más szerves anyagok meghatározására..

A foszforkeverékek elemzéséhez az időmegoldású foszforimetriás módszert használjuk. Ez a módszer akkor alkalmazható, ha gerjesztett triplett állapotuk átlagos élettartama meglehetősen különbözik egymástól. Az eljárás lényege sokkal kényelmesebb, ha kétkomponensű keverék példáját használjuk. Két foszfor foszforeszcencia bomlási kinetikáját két exponenciális összeg jellemzi:

ahol az 1. és a 2. index az első és a második komponensre utal, és, t 2 > t 1. Ha a keverék foszforeszcencia-csillapításának mérési eredményeit logI-t grafikon formájában mutatjuk be, akkor a kapott görbén két lineáris metszet megkülönböztethető. A bal oldali szakasz egy gyorsan csökkenő exponenciának felel meg (I1), és a megfelelő lassan csökkenő exponens (I2) A görbe jobb lineáris részének nullára történő extrapolálásával keressük meg a log I értékét0.2. A bal oldali szakasz extrapolálása lehetővé teszi számunkra, hogy megtaláljuk a log értékét (I0.1 + én0.2) Az I megállapított értékei szerint0.1 és én0.2, kalibrációs grafikonok segítségével könnyű megtalálni a keverék komponenseinek koncentrációját.

A kristályos foszforok lumineszcencia spektrumainak elemzése. A szervetlen foszforok közül a kristálylopók képezik a legnagyobb értéket az elemzéshez. A kristályfoszfor fényének jellege alapján megítélhető az aktivátor elem jelenléte. Lineáris függőség figyelhető meg a lumineszcencia intenzitása és az aktivátor tartalma között, amelyet sok elem nyomkövetési mennyiségének meghatározására használnak.

A kristályfoszfor előállításának legkényelmesebb módja a fő anyag és az aktivátor együttes kristályosítása telített oldatból. K kristály-foszforokat nyerünk így.4 [Fe (CN)6 ] × Sb, KI × Sn, NH4I × Te et al.

A kristály-foszforokat azonban gyakran bázisból, aktivátorból és fluxust tartalmazó keverék hőkezelésével nyerik. Szervetlen vegyületeket használunk alapként - halogenideket, oxidokat, szulfidokat, volframátokat, molibdátokat, szilikátokat, szulfátokat, periódusos rendszer I - IV csoportjainak foszfátjait. A kristályfoszfor alapjául szolgáló vegyületeknek négy alapvető követelményük van.

1. A kristály-foszfor szintézisét laboratóriumi körülmények között könnyen el kell végezni. A túl magas hőmérséklet, a hosszan tartó kalcinálás, a kalcináló zónában nem alkalmazható speciális redukáló vagy inert atmoszféra..

2. Az alapként használt anyagokat nem szabad megváltoztatni a kalcinálás során.

3. Fontos a hordozó tisztasága. Az idegen elemek szennyeződései az izzás elfojtásához vezetnek, vagy további sávok megjelenését okozzák a lumineszcencia spektrumban. Szilikátok, szulfidok és foszfátok esetén a szennyezőanyag-tartalom 2 · 10–4%. A szulfidokban a Fe, Co, Ni, Mn szennyeződések nem haladhatják meg az 1 · 10–5%, a Cu – 5 · 10–6% -ot..

4. A bázis kristályrácsa szerkezetének lehetővé kell tennie az aktivátor-ion bevezetését. A bázis és az aktivátor ionsugárjának közelsége lehetővé teszi a kristályfoszfor elemzéséhez a leghatékonyabb eredményt. Ha az alap és az aktivátor ionjai közeli sugarakkal rendelkeznek, de eltérő töltéssel rendelkeznek, akkor szükséges, hogy kompenzálni lehessen a töltések közötti különbséget. Általában további ionokat vezetnek be a töltések kompenzálására. Például a ZnS · Sm szintézisében a bázis kristályrácsába vezetnek Cl- vagy Na + -ionokat a Sm 3+ többlet kompenzálására. A kompenzáló ionok kiválasztásakor a kristályrácsban az izomorf ionszubsztitúciók szabályai alapján vezetnek.

A kristályos foszforok szintézisében az alacsony olvadáspontú sókat, úgynevezett fin-okat, gyakran használnak az alapban a kristályosodási hőmérséklet csökkentésére és az aktivátor egyenletes eloszlására. Kristályosodás után az olvadék mosható. Fluxumként kloridokat, fluoridokat, borátokat, karbonátokat, szilikátokat, szulfátokat és foszfátokat használunk lítium, nátrium és kálium számára. Az alkáliföldfémek kloridjait, fluoridjait és szulfátjait néha használják. A keverékbe juttatott fluxusok mennyisége 1–12% között változhat. Az ártéri tisztaság követelményei kevésbé szigorúak, mivel ezek kisebb mennyiségben a kristály-foszfor részét képezik. Általában a ch.a. (elemzésre tiszta) vagy H.H. (kémiailag tiszta).

A keverék elõállítása során az olvadékot és az aktivátort sóoldatok formájában adjuk az alaphoz. Az alapanyag, a füst és az aktivátor keverékét alaposan összekeverjük, bepároljuk és infravörös lámpán szárítjuk. Az így elkészített 50-200 mg mennyiségű keveréket egy tégelybe helyezzük. 900 ° C-os izzítási hőmérsékleten kvarcot és porcelán tégelyeket, 900–1500 ° C hőmérsékleten korundot vagy platinát használnak. A töltés kalcinálási ideje általában 10 perc és 1 óra közötti, a kalcináláshoz szilícium vagy carborundum melegítőkkel kevert elektromos kemencéket használnak; a kemencék mikroprocesszoros eszközökkel vannak felszerelve, amelyek biztosítják a töltés kalcinálását egy adott hőmérsékleti módban. A lehűlés után képződött kristályfoszfor elválasztódik a tégely falától.

Az elemzésben használt kristályfoszforoknak számos követelménynek meg kell felelniük: magas lumineszcencia hozammal (néha ez az adott hullámhossz kibocsátására vonatkozik); ellenálló képesség az izgalmas fény, a nedvesség és a légkör káros hatásaival szemben; magas olvadáspont; a lumineszcencia magas felső hőmérsékleti határa; egyes esetekben meghosszabbított lumineszcencia, másokban hiányzik.

A kristályfoszforok lumineszcencia spektrumainak mérésére mind spektrofluorimeteket, mind spektrofoszforimetrákat használunk. A rövid távú fény spektrumainak spektrofluorimétereit, a hosszú távú fény spektrumainak spektrofoszforimetriát használják..

A kristályos foszforok lumineszcenciáját az analitikai gyakorlatban rendkívül érzékeny és szelektív módszerként használják a lantanidok, urán és egyes átmeneti fémek meghatározására. Ezzel a módszerrel elérik a 10-8-10-6% -os kimutatási határokat. A meghatározás relatív hibája általában 2 és 20% között van..

Kemilumineszcens elemzés - a lumineszcens elemzés módszere azon lumineszcencián alapul, amely számos szerves anyag, például luminol (V), lofin (VI), lucigenin (VII) stb. Oxidációjának eredményeként felszabaduló energiából származik. A reakció során keletkezett gerjesztett részecske önmagában kibocsáthat egy kvantum fényt (közvetlen kemilumineszcencia), vagy továbbadhatja az energiát egy idegen foszforra, amely gerjesztett állapotba kerül, majd egy kvantum fényt bocsát ki (közvetett vagy szenzibilizált kemilumineszcencia). A kemilumineszcencia folyamat a következő séma szerint ábrázolható:

ahol S egy reagáló anyag (luminalis stb.); Az oxid oxidálószer; P és P * a reakciótermék a talajban és a gerjesztett állapotban; L és L * a talaj és a gerjesztett állapot foszforja; h n 'és h n' 'közvetlen és szenzibilizált kemilumineszcens fotonok. A kemilumineszcencia foszforeszcenciának tekinthető, mivel a reakciótermék által kibocsátott fénykvantumok emisszióját a gerjesztett triplett állapotból az alap szingulett állapotba való átmenet kíséri. A kemilumineszcens reakciók mechanizmusa még nincs teljesen kialakítva. A legtöbb kutató úgy gondolja, hogy a kemilumineszcens reakciók radikális láncmechanizmuson keresztül zajlanak..

A kemilumineszcencia intenzitása arányos annak kvantumhozamával (kvantum / reakció aktája) és v reakciósebességgel:

Ez erősen függ az idegen anyagok koncentrációjától, amelyek katalizátorként vagy oxidációgátlóként működhetnek, vagy lehetnek a kemilumineszcencia oltói. Ez a tulajdonság számszerűsítésre szolgál. Így a kemilumineszcens módszer a katalitikus lumineszcens elemzési módszernek tulajdonítható..

A kemilumineszcens elemzésben kétféle kalibrációs gráfot használunk. A kemilumineszcens reakciót katalizáló anyagok meghatározásakor a kalibrációs grafikont a kemilumineszcencia intenzitásának bizonyos időpontig (fixidő módszer) való függésének függvényében mutatjuk be a katalizátor koncentrációjától. Azoknak az anyagoknak a meghatározásához, amelyek gátolják a kemilumineszcens reakciót vagy a kemilumineszcencia kikapcsolására szolgálnak, a kalibrációs grafikon függvény formájában kerül bemutatásra - с, ahol I0 és I a kemilumineszcencia intenzitása az analit hiányában és jelenlétében, és c a koncentrációja.

Az utóbbi időben a kemilumineszcens elemzés gyakorlatában egyre inkább alkalmazták az elektrokemolumineszcencia és a termochemilumineszcencia jelenségén alapuló módszereket.

Az elektrokémiai lumineszcencia az elektromos áram által kezdeményezett kemilumineszcencia. Ez az elektrolízis termékei közötti reakció vagy az elektrolízis egyik termékének az elektrolitikus cellában lévő oldat alkotóelemeivel történő reakciója eredményeként merül fel. Különösen számos aromás anyag (pirén, krizin stb.) Oldatának elektrokemoluminiszcenciáját magyarázza az általuk létrehozott kation és aniongyök rekombinációja:

A hőkemolumineszcencia kemilumineszcenciának tekinthető hő által aktivált kémiai reakciókból, például termikus oxidációs reakciókból.

A kemilumineszcencia spektrumok alacsony intenzitásúak és széles szerkezet nélküli sávokból állnak. Bizonyos esetekben ezeket kereskedelmi spektrofluoriméterekkel lehet rögzíteni. Az alacsony intenzitású kemilumineszcencia spektrumok regisztrálásához gyakran speciális sejteket használnak. Ábra A 14.4.89 és 14.4.90 sejtmintákat mutatjuk be a kemilumineszcencia és a termolumineszcencia mérésére. A nagy érzékenységű, reprodukálható kemilumineszcencia mérések folyamatábráját az 1. ábrán mutatjuk be. 14.4.91.

A kemilumineszcencia módszer a 10–8% kimutatási határértékű szervetlen és szerves anyagok meghatározására szolgál..

Ábra. 14.4.89. Kemilumineszcens sejtek kialakítása

Ábra. 14.4.90. A sejtek elrendezése a hőkemolumineszcencia vizsgálatokhoz

Ábra. 14.4.91. Áramlásos sejtek kialakítása reprodukálható nagy érzékenységű kemilumineszcencia mérésekhez