Люминесценция

                        

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

                                                                             Содержание:                                 

1.             Введение  _________________________________  3      

2.             Классификация явлений люминесценции_______  4

3.             Виды люминесценции_______________________   5

4.             Физические характеристики люминесценции____  7

5.             Кинетика люминесценции____________________  7

6.             Люминесцирующие вещества_________________  9

7.             Методы исследования_______________________ 11

8.             Люминофоры_______________________________11

9.             Список использованной литературы____________14

                                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Введение                                

Люминесценция —  излучение, представляющее собой избыток  над тепловым

излучением тела при данной температуре и имеющее  длительность, значительно

превышающую период световых волн. Первая часть этого  определения предложена

Э. Видоманом  и  отделяет люминесценцию от равновесного теплового излучения.

Вторая часть —  признак длительности — введена  С. И. Вавиловым для того, чтобы

отделить люминесценцию  от других явлений вторичного свечения — отражения и

рассеяния светла, а  также от вынужденного испуска, тормозного излучения

заряженных частиц.

Для возникновения  люминесценции  требуется, следовательно, какой-либо

источник энергии, отличный от равновесной внутренней энергии данного тела,

соответствующий его  температуре. Для поддержания стационарной люминесценции

этот источник должен быть внешним. Нестационарная люминесценция  может

происходить во время  перехода тела в равно состояние  после

предварительного  возбуждения (за люминесценции). Как  следует из

самого определения, понятие люминесценции  относится  не к отдельным

излучающим атомам или молекулам, а и к их совокупностям  – телам. Элементарные

акты возбуждения  молекул и испуска света могут  быть одинаковыми в случае

теплового излучения  и люминесценции.  Различие состоит  лишь в относительном

числе тех или  иных энергетических переходов. Из определения  люминесценции

следует, также, что  это понятие применимо только к телам имеющим определенную

температуру. В случае сильного отклонения от теплового равновесия говорить о

температурном равновесии или люминесценции не имеет смысла.

Признак длительности имеет большое практическое значение и дает возможность

отличить люминесценцию  от других неравновесных процессов. В частности он

сыграл важную роль в истории открытия явления Вавилова-Черенкова, позволив

установить, что наблюдавшееся  свечения нельзя отнести к люминесценции. Вопрос

о теоретическом  обосновании критерия Вавилова рассматривался Б.И. Степановым

и Б. А. Афанасевичем. Согласно им, для классификации вторичного свечения

большое значение имеет  существование или отсутствие промежуточных  процессов

между поглощением  энергии, возбуждающей люминесценцию, и излучением

вторичного свечения (например, переходов между электронными уровнями,

изменений колебательной  энергии и т.п.). Такие промежуточные  процессы

характерны для  люминесценции ( в частности они  имеют место при неоптическом

возбуждении люминесценции).

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Классификация явлений люминесценции 

По типу возбуждения  различают: ионолюминесценцию, кандолюминесценцию,

катодолюминесценцию, радио-

люминесценцию,рентгенолюминесценцию,электролюминесценциюфотолюминесценцию,хем

илюминесценцию,триболюминесценцию.   По длительности люминесценции,

разли флуоресценцию, (короткое свечение) и фосфоресценцию (длительное

свечение). Теперь эти  поня сохранили только условное и  качественное

значение, т. к. нельзя указать какие-либо границы между  ними. Иногда под

флуоресценцией понимают спонтанную люминесценцию, а под  фосфоресценцией

–вынужденную люминесценцию  (см. ниже).

Наиболее рациональная классификация явлений люминесценции, основанная на

характеристиках механизма  элемен процессов, была впервые предложена

Вавиловым, различавшим  спонтанные, вынужденные и рекомбинационные процессы

люминесценции.  В  дальнейшем была выделена также резистивная  люминесценция.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Виды  люминесценции 

1) Резонансная люминесценция  (чаще называется резонансной

флуоресценцией) наблюдается  в атомных парах (ртути, натрия и  др.) у

некоторых простых  молекул и, иногда, в более сложных  системах. Излучение имеет

спонтанный характер и происходит с того же энергетического  уровня, которые

достигаются при  поглощении энергии возбуждающего  света. При повышении плотности

паров резонансная  люминесценция переходит в резонансное  рассеяние.

Этот вид свечения по всех случаях не должен относиться к люминесценции  и

должен называться резонансным рассеянием.

2) Спонтанная люминесценция  включает переход (излучательный  или, чаще,

безызлучательный) на энергетический уровень, с  которого происходит излучение.

Этот вид люминесценции  характерен для сложных моле в  парах и растворах, и

для примесных центров  в твердых телах. Особый случай представляет

люминесценция, обусловленная  переходами из экситонных состояний.

3) Метастабильная  или вынужденная люминесценция  характеризуется

происходя после  поглощения энергии переходом на метастабильный уровень и

последующим переходом  на уровень излучения в результате сообщения колебательной

энергии (за счет внутренней энергии тела) или дополнительного  кванта света,

например инфракрасного.  Пример этого вида люминесценции  — фосфоресценция

органических веществ, при которой метастабилен нижний триплетный уровень

органических молекул. При этом, во многих случаях наблюдается  две полосы

длительности люминесценции: длинноволновая, соответствующая спонтанному

переходу T-S0 и затем (медленная флюоресценция или  β-полоса), и

коротковолновая, совпадающая  по спектру с флюоресценцией и  соответствующая

вынужденному переходу T-S1 и затем спонтанному переходу s1

-s0 (фосфоресценция  или α-полоса).

4) Рекомбинационная  люминесценция  происходит в  результате воссоединения

частиц, разделившихся  при поглощении возбуждающей энергии. В газах может

происходить рекомбинация радикалов или ионов, в результате которой возникает

молекула в возбужден  состоянии. Последующий переход  в основное состояние

может сопровождаться люминесценцией.  В твердых кристаллических  телах

рекомбинационная  люминесценция  возникает в результате появления неравновесных

носителей заряда (электронов или дырок) под действием какого-либо источника

энергии. Различают  рекомбинационную люминесценцию  при  переходах «зона – зона»

и люминесценцию  дефектных или примес центров (т. н. центров

люминесценции). Во всех случаях процесс люминесценции  может

включать захват носителей на  ловушках с их последующим  освобождением тепловым

или оптическим путем, т. е. включать элементарный процесс, характерный  для

метастабильной люминесценции. В случае люминесценции центров, рекомбинация

состоит в захвате  дырок на основной уровень центра и электронов на возбуждённый

уровень. Излучение  происходит в результате перехода центра из возбуждённого

состояния в основное. Рекомбинационная люминесценция наблюдается  в

кристаллофосфорах и типичных полупроводниках, например германии и кремнии.

Независимо от механизма  элементарного процесса, ведущего к  люминесценции,

излучение, в конечном случае, происходит при спонтанном переходе из одного

энергетического состояния  в другое. Если этот переход разрешённый, то имеет

место дипольное  излучение. В случае запрещенных  переходов излучение может

соответствовать как  электрическому, так и магнитному диполю, электрическому

квадруполю, и т.д.

      
 
 
 
 
 
 

Физические  характеристики люминесценции 

Как и всякое излу, люминесценция  характеризуется  спектром

(спектральной плотностью  лучистого потока) и состоянием  поляризации. Изучение

спектров люминесценции  и факторов, на них влияющих, составляет часть

спектроскопии.

Наряду с этими  общими характеристиками, имеют специфичные  для люминесценции.

Интенсивность люминесценции  сама по себе редко представляет интерес. Вместо неё

вводится величина отношения излучаемой энергии к  поглощаемой, называемая

выходом люминесценции. В большинстве случаев выход  определяется в

стационарных условиях как отношение излучаемой и поглощаемой  мощности. В случае

фотолюминесценции вводится понятие квантового выхода и рассматривается спектр

выхода, т.е. зависимость  выхода от частоты возбуждающего  света и спектр

поляризации – зависимость  степени поляризации от частоты  возбуждающего света.

Кроме того, поляризация  люминесценции характеризуется  поляризационными

диаграммами, вид  которых связан с ориентацией  и мультипольностью элементарных

излучающих и поглощающих  систем.

     Кинетика  люминесценции, в частности вид  кривой нарастания после включения

возбуждения и кривой затухания люминесценции после  его выключения, и

зависимость кинетики от различных факторов: температуры, интенсивности

воз источника и  т. п., служат важными ха­рактеристикам

люминесценции. Кинетика люминесценции в сильной степени  зависит от типа

элементарного процесса, хотя и не определяется им однозначно. Затухание