43.Люминесценция, ее виды. Механизм и свойства люминесценции. Правило Стокса.
Люминесценция–излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела, если его длительность после прекращения внешнего воздействия значительно превышает период световых колебаний.
Виды люминесценции:
А.по виду возбуждения различают :
Фотолюминесценция(возбуждение светом)
Радиолюминесценция(возбуждение проникающей радиацией)
Кандолюминесценция(возбуждения при механических воздействиях)
Электролюминесценция(возбуждение электрическим полем)
Хемилюминесценция(возбуждение при химических реакциях),биолюминесценция
радикалорекомбинационная люминесценция
лиолюминесценция(возбуждение при растворении кристаллов)
Б.По длительности свечения различают
флуоресценцию (быстрозатухающая люм-ия)
фосфоресценцию(длительная люм-ия)
В.По механизму элементарных процессов :
Резонансная
Метастабильная(вынужденная)
Спонтанная
Рекомбинационная
Интненсивность люминесценции зависит от интенсивности возбуждения ,поэтому не может быть характеристикой люминесценции .Более однозначной характеристикой является выход люминесценции –отношение энергии люминесценции к поглощенной энергии возбуждения
Ηкв
*100%
Nп – квантовый выход
Механизм
и свойства люминесценции.При
возбуждении люминесценции атом, поглощая
энергию, совершает переход от 1 3. В
атомных парах люминесценция может
происходить непосредственно при переходе
3 1, тогда люминесценция является
резонансной.
При взаимодействии с окружающими атомами
возбужденный атом может передать им
часть энергии и перейти на 2 уровень,
что называется спонтанной люминесценцией.
1.основной уровень энергии
2.уровень испускания
3.уровень возбуждения
Пунктирная линия-переход при резонансной люминесценции,волнистая линия-безызлучательный переход
Обычно уровень
2 лежит ниже уровня 3 ,и часть энергии
при возбуждении теряется на тепло ,а
длина волны испущенного света больше
,чем поглощенного – это стоксова
люминесценция . Правило
Стокса:спектр
излучения в целом и его максимум сдвинуты
по отношению к спектру поглощенного
излучения и его максимуму в сторону
более длинных волн.
Возможны и процессы, когда излучающий атом получает
дополнительную энергию
от других атомов,
тогда испущенный квант
может иметь меньшую длину
волны –антистоксова
люминесценция
Может образоваться ситуация, когда атом перед переходом на уровень испускания 2 оказывается на метастабильном уровне 4. Для перехода на уровень 2 атому нужно сообщить дополнительную энергию. Возникающая при таких случаях люминесценция называется метастабильной.
44.Применение люминофоров и люминесцентного анализа в медицине и фармации.
Люминесцирующие вещества являются активной средой лазеров. Яркость люминесценции, ее высокий энергетический выход позволили создать нетепловые источники света (газоразрядные и люминесцентные лампы) с высоким КПД. Катодолюминесценция лежит в основе свечения экранов осциллографов, телевизоров, локаторов и т.д. Многие полупроводниковые светодиоды основаны на явлении электролюминесценции; в рентгеноскопии используется рентгенолюминесценция.
Широкое распространение получил люминесцентный анализ – методы исследования объектов, при которых регистрируется либо собственное свечение объекта, либо свечение специальных люминофоров, которыми обрабатывается исследуемый объект.
Люминесцентный анализ включает в себя качественный и количественный химический анализ, при котором обнаруживают присутствие или определяют содержание определенных веществ в смеси, и сортовой люминесцентный анализ, позволяющий разделять объекты по наличию или отсутствию люминесценции.
В люминесцентном анализе используются все виды возбуждения люминесценции, но чаще всего фотовозбуждение, осуществляемое обычно с помощью газоразрядных ламп (ртутных, ксеноновых и т.д.), Регистрируют люминесценцию визуально или с помощью фотоэлектрических приемников.
В химическом люминесцентном анализе наличие и концентрация тех или иных примесей в смеси определяются по интенсивности и спектру излучения. Чувствительность химического люминесцентного анализа очень высока.В газовой фазе удается регистрировать отдельные атомы.
Сортовой люминесцентный анализ применяют в медицине и ветеринарии для обнаружения грибковых заболеваний, в сельском хозяйстве – для обнаружения заболеваний растений и семян, в геологии при поиске полезных ископаемых.
Под действием ультрафиолетового излучения флуоресцируют многие ткани организма, ногти, зубы, непигментированные волосы, роговая оболочка, хрусталик глаза и др. В определенных случаях по характеру свечения можно отличить патологически измененные ткани от нормальных, злокачественные опухоли от доброкачественных. Так, например, во время операций обнаруженная опухоль облучается ртутно-кварцевой лампой и по цвету люминесцентного свечения определяется ее характер. Характерное свечение дают бактериальные и грибковые колонии, это явление часто используется при диагностике кожных болезней.
При люминесцентном микроанализе исследуются гистологические препараты, имеющие собственную флуоресценцию или окрашенные флуоресцирующими красками.
Люминофоры – специально синтезируемые вещества, способность к люминесценции которых при различных способах возбуждения используется для практических целей. Различают органические и неорганические люминофоры.
Из неорганических люминофоров наиболее широко применяют кристаллофосфоры, которые используют в светотехнике, телевидении, измерительной технике, медицине, ядерной физике, квантовой электронике и т.д.
Органические люминофоры – это сложные высокомолекулярные соединения: ароматические углеводороды и их производные, гетероциклические соединения, комплексные соединения атомов металлов с органическими лигандами и т.д. Их используют в молекулярной биологии и медицине для обнаружения и определения малых количеств вещества. При этом особое значение приобретает применение небольших количеств некоторых органических люминофоров (например, флуоресцины, акридин желтый) в качестве меток и микрозондов для изучения жизнедеятельности клеток, проницаемости мембран, межклеточных взаимодействий, установления границ поражения тканей, транспорта лекарственных препаратов или отравляющих веществ в живых организмах.