I-bob lyuminessent analiz

Floresan yorliqlari
Floresan molekulalari ma'lum molekulalar bilan kovalent bog'lanishi mumkin va keyin bu tizim o'rganilayotgan ob'ektga kiritiladi. Bunday molekulalar deyiladi lyuminestsent teglar. Bunga misol floresan yorliqli antikorlardan foydalanishdir. Agar bunday antikorlar hujayralar aralashmasi suspenziyasiga qo'shilsa, ular faqat ularning yuzasida joylashgan antikorlar bilan bog'lanadi.

Moddaning atomlari va molekulalarining yuqori energiya darajasidan quyi darajaga o'tishi tufayli moddaning porlashi (ya'ni, ko'rinadigan yorug'lik chiqishi) lyuminesans yoki sovuq deb ataladi.
porlash. Luminessensiyadan oldin moddaning atomlari va molekulalarining qo'zg'alishi kerak. Qo'zg'atuvchini yo'q qilgandan so'ng, luminesans lyuminestsent moddaning tabiatiga qarab ma'lum vaqt davomida davom etadi va keng diapazonda o'zgarib turadi: soniyaning milliarddan bir qismidan ko'p soatlar va hatto kunlargacha. "Keyin nurlanish" davomiyligiga ko'ra, lyuminestsensiya lyuminestsent (qisqa muddatli "partiyadan keyin") va fosforessensiyaga (uzoq muddatli "so'ng yonish") bo'linadi. Biroq, bu bo'linish juda shartli.
Atomlar va molekulalarning issiqlik harakati (ya'ni, termal nurlanish) tufayli porlash luminesansga taalluqli emas. Shuningdek, u yorug'likning aks etishi va tarqalishini va ularni keltirib chiqargan sababni yo'q qilish bilan bir vaqtda to'xtaydigan tananing boshqa ba'zi luminesans turlarini o'z ichiga olmaydi.
Lyuminesansni luminesansning bu turlaridan ajratish uchun unga quyidagi ta’rifni berish mumkin: lyuminessensiya – ma’lum haroratda ushbu moddaning termal nurlanishidan ortiq bo‘lgan va cheklangan davomiylikka ega bo‘lgan (ya’ni to‘xtamaydigan) moddaning lyuminessensiyasi. sabab bo'lgan sababni bartaraf etish bilan bir vaqtda).
Yorqin nurlanish qobiliyatiga ega bo'lgan moddalar fosforlar deyiladi.
Lyuminesansning qo'zg'alish usuliga ko'ra, lyuminessensiyaning bir necha turlari mavjud.
1. Fotoluminesans ko'rinadigan va ultrabinafsha nurlanish bilan qo'zg'atiladi. Fotolyuminessensiyaga misol sifatida soat siferblatasi va qo'llarning mos keladigan fosfor bilan bo'yalgan porlashi mumkin.
2. X-nurlarining lyuminessensiyasi rentgen nurlari bilan qo'zg'atiladi; buni, masalan, rentgen apparati ekranida kuzatish mumkin.
3. Radioluminesans radioaktiv nurlanish bilan qo'zg'atiladi (139-§ ga qarang); masalan, sintillyatsion hisoblagichlar ekranida kuzatilgan (140-§ ga qarang).
4. Katodolyuminesans elektron nur bilan qo'zg'atiladi; osiloskop, televizor, radar va boshqa katod nurli qurilmalar ekranlarida kuzatiladi. Sink va kadmiy sulfidlari va selenidlar asosan ekranni qoplaydigan fosfor sifatida ishlatiladi.
5. Elektroluminesans elektr maydon bilan qo'zg'atiladi; masalan, gaz chiqarish quvurlarida sodir bo'ladi.
6. Xemiluminesans moddadagi kimyoviy jarayonlar bilan qo'zg'atiladi. Bular, masalan, oq fosforning porlashi, chirigan yog'och, shuningdek, ba'zi sporali o'simliklar, hasharotlar, dengiz hayvonlari va bakteriyalarning porlashi.
Shunday qilib, luminesans turli uzunlikdagi elektromagnit to'lqinlar energiyasini, shuningdek, mexanik, elektr va kimyoviy energiyani ko'rinadigan yorug'lik energiyasiga bevosita aylantiruvchi generator (kvant generatori) turidir.
So'rilgan energiyaning luminesans energiyasiga aylanish darajasi lyuminesans energiyasining chiqishi bilan tavsiflanadi:
Lyuminesans spektri lyuminestsent moddaning tabiatiga va luminesans turiga bog'liq.
Barcha sanab o'tilgan lyuminesans turlaridan faqat katta amaliy qo'llanilishiga ega bo'lgan fotoluminesansni batafsil ko'rib chiqaylik.
Fotoluminesans spektrlarini eksperimental o'rganish shuni ko'rsatdiki, ular, qoida tariqasida, hayajonli nurlanish spektrlaridan farq qiladi.
Lyuminesans spektri va uning maksimali qo'zg'alish uchun ishlatiladigan spektrga nisbatan uzunroq to'lqin uzunliklariga siljiydi.
Stoks qoidasi deb ataladigan bu qolipni kvant nazariyasi asosida osongina tushuntirish mumkin. So'rilgan kvantning energiyasi qisman energiyaning boshqa shakllariga, masalan, issiqlikka aylanadi. Shuning uchun, luminesans kvantining energiyasi kamroq bo'lishi kerak Shuning uchun, chiqarilgan va so'rilgan kvantlarga mos keladigan to'lqin uzunliklari qayerda.
Ba'zida Stokesga qarshi luminesans deb ataladigan narsa sodir bo'lishi mumkin, bunda kvant allaqachon hayajonlangan molekula tomonidan so'rilganida sodir bo'ladi. Keyin lyuminesans kvanti nafaqat yutilgan kvant energiyasining bir qismini, balki molekulaning qo'zg'alish energiyasini ham o'z ichiga oladi. Bu holatda bu aniq
Suyuq va qattiq fosforlarning muhim xususiyati ularning luminesans spektrining hayajonli yorug'lik to'lqin uzunligidan mustaqilligidir. Shu sababli, suyuq va qattiq luminoforlar moddasining tabiatini fotoluminesans spektri bo'yicha baholash mumkin.
Luminesansning energiya rentabelligi ma'lum sharoitlarda juda katta bo'lishi mumkin, 0,8 ga etadi; suyuqlik va qattiq jismlarda bu hayajonli yorug'likning to'lqin uzunligiga bog'liq. Vavilov qonuniga ko'ra,
luminesansning energiya rentabelligi birinchi navbatda hayajonli yorug'likning to'lqin uzunligiga mutanosib ravishda ortadi va keyin (maksimalga erishgandan so'ng) keskin nolga tushadi.
Shaklda. 365 Vavilov tomonidan floressein eritmasi uchun olingan bog'liqlik grafigi ko'rsatilgan.
Stoks qoidasi kabi Vavilov qonuni yorug'likning kvant xossalari bilan izohlanadi. Haqiqatan ham, hayajonli yorug'likning har bir kvanti lyuminessensiya kvantining hosil bo'lishiga olib keladigan eng qulay holatni tasavvur qilaylik.
lyuminesansning energiya rentabelligi aniq bu kvantlarning nisbatiga teng:
Ammo X ga bog'liq emas (suyuq va qattiq fosforlar uchun). Binobarin, oxirgi formulada, o'zgartirilganda, faqat energiya chiqishi o'zgaradi, ya'ni energiya chiqishi proportsional bo'ladi.Energiya chiqishi egri chizig'ining buzilishi katta to'lqin uzunliklarida sodir bo'ladi, ular endi qila olmaydigan juda kichik kvantlarga to'g'ri keladi. luminesansni qo'zg'atadi.

Luminescence yorug'lik texnologiyasida keng qo'llaniladi: masalan, lyuminestsent chiroq unga asoslangan. Floresan chiroq shisha naychadan iborat bo'lib, unda devorlarning ichki yuzasi yupqa fosfor qatlami bilan qoplangan (366-rasm). Elektrodlar trubaning uchlariga lehimlanadi. Naycha simob bug'i va argon bilan to'ldirilgan; simob bug'ining qisman bosimi taxminan 1 Pa, argonning qisman bosimi 400 Pa.

Floresan chiroq elektr tarmog'iga gaz kelebeği va starter bilan ketma-ket ulanadi (bu elektrodlarni oldindan isitish uchun xizmat qiladi).
Chiroqda paydo bo'ladigan gazning chiqishi simob bug'ining elektrolyuminesansiyasini keltirib chiqaradi. Ushbu luminesans spektrida ko'rinadigan yorug'lik bilan birga ultrabinafsha nurlanish mavjud (to'lqin uzunligi bilan u chiroq devorlariga yotqizilgan fosforning fotolyuminessensiyasini qo'zg'atadi. Shunday qilib, lyuminestsent chiroqda ikki tomonlama energiya konversiyasi sodir bo'ladi: elektr energiyasi simob bug'ining ultrabinafsha nurlanishining energiyasiga aylanadi, bu esa o'z navbatida fosforning ko'rinadigan nurlanish energiyasiga aylanadi.
Fosforning tarkibini o'zgartirib, kerakli fotoluminesans spektriga ega lampalar ishlab chiqarish mumkin. Shu tarzda oq yorug'lik, issiq oq yorug'lik, sovuq oq yorug'lik va kunduzgi lyuminestsent lampalar ishlab chiqariladi.
Floresan lampalar nurlanishining spektral tarkibi osmonning shimoliy qismining tarqoq nuriga yaqin; sovuq-oq yorug'lik chiroqi to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishiga o'xshash spektrga ega.
Shu munosabat bilan, lyuminestsent lampalar himoyalangan erlarda etishtirilgan qishloq xo'jaligi ekinlarini "qo'shimcha yoritish" uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Floresan chiroqning emissiya spektrida energiya taqsimoti shaklda ko'rsatilgan. 367.
Floresan lampalar tejamkor (ularning yorug'lik samaradorligi akkor lampalarnikidan 10-20 baravar yuqori) va juda bardoshli (xizmat muddati 10 000 soatga etadi).
Lyuminesansning yana bir muhim qo'llanilishi - luminesans tahlili, ultrabinafsha nurlar bilan qo'zg'atilgan fotolyuminessensiya spektridan moddaning tarkibini aniqlash usuli. Juda sezgir bo'lib, lyuminestsent tahlil eng kichik o'zgarishlarni aniqlay oladi kimyoviy tarkibi moddalar va shu bilan bir xil ko'rinadigan ob'ektlar orasidagi farqni ochib beradi. Bu usul, masalan, oziq-ovqat mahsulotlarining parchalanishining dastlabki bosqichlarini (oziq-ovqat yangiligini lyuminestsent nazorati) aniqlash, burg'ulash quduqlaridan olingan tuproq namunalarida neft izlarini aniqlash (lyuminestsent neftni qidirish) va hokazo.

Fotoluminesans yordamida mashina qismlari va boshqa mahsulotlar yuzasida eng nozik yoriqlarni aniqlash mumkin (lyuminestsent nuqsonlarni aniqlash). Buning uchun o'rganilayotgan mahsulot yuzasi suyuq fosfor bilan surtiladi. 15-20 daqiqadan so'ng sirt yuviladi va o'chiriladi. Biroq, fosfor sirt yoriqlarida qoladi. Ushbu fosforning porlashi (mahsulotning ultrabinafsha nurlanishi ostida) yoriqlar konfiguratsiyasini aniq belgilaydi.

Nihoyat, kamuflyajli yoritish va dekorativ maqsadlarda (lyuminestsent va fosforli bo'yoqlardan foydalanish) fotoluminesansdan foydalanishni ta'kidlaymiz.
Fotolyuminessensiya jarayonida lyuminestsent moddaning atomlari butunlay nomuvofiq ravishda (tasodifiy) nurlanishadi: ularning nurlanishlari turli vaqtlarda, har xil chastotalar va fazalar farqiga ega va har xil yoʻnalishlarda tarqaladi. Shuning uchun fotoluminesansning yorqinligi ahamiyatsiz bo'lib chiqadi. Biroq, so'nggi yillarda oddiy lyuminestsensiyadan millionlab marta yorqinroq bo'lgan monoxromatik yorug'likning tor dastasini yaratib, ko'p atomlardan kogerent, teng yo'naltirilgan nurlanishni sun'iy ravishda induktsiya qilish yo'lini topish mumkin bo'ldi. Bunday nurlanish amalga oshiriladigan qurilma optik kvant generatori yoki lazer deb ataladi.
"Lazer" nomi birinchi harflardan hosil bo'lgan Inglizcha so'zlar: Radiatsiyani stimulyatsiya qilingan emissiya orqali yorug'likni kuchaytirish (rag'batlantirilgan emissiya orqali yorug'likni kuchaytirish). Amaldagi ishchi moddaga qarab kristall, gaz va suyuq lazerlar farqlanadi.
Lazer ishlay boshlashi uchun uning ishchi moddasining ko'p sonli atomlarini bir xil qo'zg'atilgan holatlarga, ya'ni atom nisbatan uzoq vaqt turadigan metastabil holatlarga o'tkazish kerak.
vaqt (sezilarli darajada oshib ketadi. Buning uchun maxsus manbadan (“nasoslash” usuli) ishchi moddaga yetarlicha elektromagnit energiya uzatiladi. Endi barcha qoʻzgʻaluvchi atomlarning deyarli bir vaqtda normal holatga majburiy oʻtishlari. Bu oʻtishlar deyarli bir vaqtda sodir boʻladi. chastotasi va fazasi bir xil bo'lgan va bir xil yo'nalishda - lazer o'qi bo'ylab harakatlanuvchi ko'plab yorug'lik kvantlarining (fotonlarning) emissiyasi.Bu fotonlar oqimi lazerdan chiqadigan tor, kuchli monoxromatik nurni hosil qiladi.
Lazer juda kichik farqli yorug'lik nurini hosil qiladi. Masalan, Oyga yo'naltirilgan bunday nur o'z yuzasida diametri atigi 1000000000000000000000000000 (oddiy projektor nuri xuddi shu masofada diametri 1000 yorug'lik nuqtasini hosil qiladi. Energiya) yuzasida yorug'lik joyini hosil qiladi. lazer nurlaridagi zichlik nihoyatda yuqori - minglab va o'n minglab, bundan tashqari, hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, bu mumkin bo'lgan zichliklarning chegaraviy qiymatlaridan uzoqdir. har qanday materialning yoritilgan maydonini eritadi va bug'laydi.
Bularning barchasi lazerni ilm-fan va texnikaning ko'plab sohalarida keng qo'llanilgan juda istiqbolli qurilmaga aylantiradi. Mikro-ob'ektlarni payvandlash, o'ta qattiq materiallarni burg'ulash va kesish, kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtirish, yorug'lik signallarini uzoq masofalarga uzatish (kosmik aloqa), ko'z jarrohligi (to'r pardadagi o'smalarni yo'q qilish) - bu lazer ilovalarining to'liq ro'yxati emas. .
E'tibor bering, optik kvant generatorlari bilan bir qatorda qisqa radioto'lqinlar - maserlar diapazonida kvant generatorlari yaratilgan.