لومینسانس: انواع، روش ها و برنامه های کاربردی. حرارتی لومینسانس تحریک - این چیست؟

لومینسانس - انتشار نور توسط مواد خاص در یک حالت نسبتا سرد است. آن را از تابش از بدن لامپ های رشته ای، مانند سوختن چوب یا زغال سنگ، آهن مذاب و یک سیم گرم شده توسط یک جریان الکتریکی متفاوت است. انتشار لومینسانس دیده می شود:

• در نئون و فلورسنت لامپ، تلویزیون، صفحه نمایش رادار و fluoroscopes؛
• در مواد آلی مانند لومینول و یا لوسیفرین در کرم شب تاب.
• در رنگدانه های خاص مورد استفاده در تبلیغات در فضای باز؛
• با رعد و برق و شفق.

در تمام این پدیده انتشار نور با حرارت دادن مواد بالاتر از دمای اتاق ایجاد می شود، پس از آن است نور سرد نامیده می شود. ارزش عملی مواد شب تاب توانایی خود را برای تبدیل به شکل نامرئی از انرژی را به است نور مرئی است.

منابع و فرآیند

پدیده لومینسانس به عنوان یک نتیجه از مواد جذب انرژی رخ می دهد، برای مثال، از یک منبع از اشعه ماوراء بنفش یا اشعه X، پرتوهای الکترونی، واکنش های شیمیایی، و غیره. د. این نتایج در اتم ماده به یک حالت برانگیخته. از آنجا که ناپایدار است، بازده مواد به حالت اصلی خود، و انرژی جذب شده و نور / یا گرما آزاد می شود. این فرآیند شامل تنها الکترونهای بیرونی. بهره وری لومینسانس بستگی به درجه تبدیل انرژی تحریک به نور است. تعدادی از مواد که عملکرد کافی برای استفاده عملی، نسبتا کوچک است.

لومینسانس و رشته

تحریک لومینسانس است به تحریک اتم ندارد. هنگامی که مواد داغ شروع به عنوان یک نتیجه از لامپ درخشش، اتم خود را در حالت برانگیخته می شود. اگر چه آنها حتی در دمای اتاق ارتعاش، کافی است که تابش در ناحیه طیفی مادون قرمز دور رخ داده است. با افزایش دما تغییر فرکانس تابش الکترومغناطیسی در منطقه قابل مشاهده است. از سوی دیگر، در دمای بسیار بالا که تولید می شود، به عنوان مثال، در لوله های شوک، برخورد اتمی می تواند آنقدر قوی است که الکترون ها را از آنها جدا و ترکیب، نور ساطع. در این مورد، لومینسانس و رشته ای غیر قابل تشخیص است.

رنگدانه فلورسنت و رنگ ها،

رنگدانه های متعارف و رنگها، رنگ آنها نشان می دهد که بخشی از طیف است که مکمل جذب می شود. بخش کوچکی از انرژی را به گرما تبدیل، اما انتشار قابل توجهی رخ می دهد. اگر با این حال، رنگدانه فلورسنت نور در طیف وسیعی از یک منطقه خاص را جذب کند، آن را می توانید فوتون، متفاوت از بازتاب منتشر می کنند. این به عنوان یک نتیجه از فرآیندهای در رنگ یا رنگدانه مولکول، که توسط آن نور ماوراء بنفش را می توان به قابل مشاهده تبدیل، برای مثال، نور آبی رخ می دهد. روش لومینسانس چنین در تبلیغات بیرون از منزل و در پودر لباسشویی استفاده می شود. در مورد دوم، "جداسازی" در بافت نه تنها به منعکس کننده سفید، بلکه برای تبدیل اشعه ماوراء بنفش به رنگ آبی، زرد جبران و افزایش سفیدی باقی مانده است.

مطالعات اولیه

اگر چه رعد و برق، شفق شمالی و تب و تاب کم از کرم شب تاب و قارچ همواره به انسان شناخته شده است، مطالعات اولیه لومینسانس با مواد مصنوعی آغاز شده، هنگامی که وینچنتزو Kaskariolo، یک کیمیاگر و یک کفاش از Bologna (ایتالیا) در سال 1603، مخلوط حرارت داده از سولفات باریم (در قالب باریت، مشاجره سنگین) با زغال سنگ. پودر به دست آمده پس خنک کننده، شب لومینسانس آبی ساطع شده، و Kaskariolo متوجه شدم که می توان آن را در معرض نور خورشید از این پودر برای دوباره بازسازی شد. این ماده "لاجورد سولاریس" یا خورشیدی به نام شد، چرا که کیمیاگران امیدوار است که آن را قادر به تبدیل فلزات پایه را به طلا است، نمادی از آن خورشید است. پس تاب باعث شده است که توجه بسیاری از دانشمندان از این دوره، مواد دادن و نام های دیگر، از جمله "فسفر"، که به معنی "حامل نور" است.

امروز به نام "فسفر" است که تنها برای عنصر شیمیایی استفاده می شود، در حالی که مواد ریز شب تاب به نام فسفر. "فسفر" Kaskariolo، ظاهرا، سولفید باریم بود. راه حل از سولفید کلسیم - اولین فسفر تجاری در دسترس (1870) "رنگ Balmain که" تبدیل شد. یکی از مهم ترین در تکنولوژی مدرن - در سال 1866، آن را در اولین فسفر پایدار سولفید روی از توصیف شد.

یکی از اولین مطالعات علمی لومینسانس، است که در پوسیدگی چوب یا گوشت و کرم شب تاب آشکار، در سال 1672 توسط دانشمند انگلیسی، رابرت بویل، اگر چه او در مورد منشاء بیوشیمیایی از این نور نمی دانم، هنوز تعیین برخی از خواص اساسی سیستم های درخشنده انجام شد:

• درخشش سرد؛
• می توان آن را توسط عوامل شیمیایی مانند الکل، اسید هیدروکلریک و آمونیاک سرکوب؛
• تابش نیاز به دسترسی به هوا.

در سال های 1885-1887، مشاهده شد که عصاره خام از کرم شب تاب غرب هند (pyrophorus) و فولادی صدف زمانی که نور تولید مخلوط می شوند.

اولین مواد chemiluminescent موثر ترکیبات مصنوعی nonbiological مانند لومینول، کشف شده در 1928 سال بود.

Chemi- و شب تابی

بیشتر انرژی در واکنش های شیمیایی، به خصوص واکنشهای اکسیداسیون منتشر شد، به شکل گرما. در برخی از واکنش های، اما بخش استفاده برای تحریک الکترون تا سطوح بالاتر، و در مولکول های فلورسنت قبل از نورتابی شیمیایی (CL) و مطالعات نشان می دهد که CL یک پدیده جهانی است، اما شدت لومینسانس در چنان کوچک است که نیاز به استفاده از آشکارسازهای حساس است. وجود دارد، با این حال، برخی از ترکیبات که در این نمایشگاه زنده CL. بهترین از این شناخته شده لومینول، که بر اکسیداسیون با پروکسید هیدروژن می تواند یک نور آبی یا سبز-آبی قوی عملکرد است. دیگر نقاط قوت CL-مواد - و lofin لوسیژنین. با وجود روشنایی CL خود را، نه همه آنها را در تبدیل انرژی شیمیایی را به نور موثر هستند، به عنوان مثال. K. کمتر از 1 درصد از مولکولهای نور منتشر می کنند. در 1960s مشخص شد که از استرهای اسید اگزالیک، اکسیده در حلال بی آب در حضور ترکیبات معطر بسیار فلورسنت با بازده 23٪ تابش نور روشن.

شب تابی نوع خاصی از نورتابی شیمیایی کاتالیست آنزیم است. خروجی لومینسانس از این واکنش ها می تواند به 100٪ برسد، که بدان معنی است که هر مولکول واکنش دهنده لوسیفرین وارد رهبری دولت است. همه شناخته شده است امروز واکنش درخشنده واکنشهای اکسیداسیون در حضور هوا رخ کاتالیز می شود.

لومینسانس حرارتی تحریک

حرارت به معنی هیچ تابش حرارتی اما تقویت مواد انتشار نور، الکترون ها که توسط حرارت هیجان زده است. حرارتی لومینسانس مشاهده شده در برخی از مواد معدنی و به خصوص در مواد درخشان کریستال تحریک پس از آنها توسط نور هیجان زده شده بود.

درخشندگی نوری

درخشندگی نوری که تحت عمل تابش الکترومغناطیسی بر روی مواد رخ می دهد، می تواند در محدوده نور مرئی از طریق اشعه ماوراء بنفش به اشعه ایکس و اشعه گاما ساخته شده است. در لومینسانس، ناشی از فوتون ها، طول موج نور ساطع به طور کلی به مساوی یا بزرگتر از طول موج هیجان انگیز است (متر E. برابر یا کمتر از قدرت). این تفاوت در طول موج ناشی از انتقال از انرژی وارده را به ارتعاشات اتم یا یون. گاهی اوقات، با پرتو لیزر فشرده، نور ساطع شده می تواند یک طول موج کوتاه تر است.

این واقعیت که PL را می توان با اشعه ماوراء بنفش هیجان زده، توسط فیزیکدان آلمانی به نام Johann ریتر در سال 1801 کشف شد، او متوجه شد که مواد درخشان درخشش روشن در منطقه نامرئی از قسمت بنفش از طیف، و در نتیجه تابش اشعه UV را باز کرد. تبدیل UV به نور مرئی از اهمیت زیادی عملی است.

گاما و اشعه ایکس تحریک فسفر و دیگر مواد کریستالی به دولت لومینسانس توسط فرایند یونیزاسیون و پس از نوترکیبی از الکترون ها و یون، به موجب آن لومینسانس رخ می دهد. استفاده از آن را در فلوروسکوپی استفاده در رادیولوژی، و شمارشگر سوسوزن است. رکورد گذشته و اندازه گیری اشعه گاما به کارگردانی روی یک دیسک پوشش داده شده با فسفر، است که در تماس با نوری سطح فتو مولتی پلایر.

triboluminescence

وقتی این بلورها برخی از مواد، مثل شکر، خرد شده، جرقه قابل مشاهده است. همان است که در بسیاری از مواد آلی و غیر آلی مشاهده شده است. تمام این نوع از لومینسانس تولید شده توسط بارهای الکتریکی مثبت و منفی. اخیر توسط سطوح جداسازی مکانیکی در فرآیند تبلور تولید می شود. انتشار نور پس از آن صورت می گیرد با تخلیه - یا به طور مستقیم بین moieties از مولکول، یا از طریق تحریک لومینسانس از جو در نزدیکی سطح جدا شده است.

الکترولومینسانس

به عنوان گیری که، الکترولومینسانس (EL)، اصطلاح شامل انواع مختلفی از لومینسانس از ویژگی های مشترک از آن است که نور ساطع شده است هنگامی که یک تخلیه الکتریکی در گازها و یا مایعات و مواد جامد. در سال 1752، بنجامین فرانکلین در لومینسانس از تخلیه الکتریکی رعد و برق ناشی از طریق اتمسفر است. در سال 1860، لامپ تخلیه برای اولین بار در انجمن سلطنتی لندن نشان داده شد. او یک نور سفید روشن با ترشحات ولتاژ بالا از طریق دی اکسید کربن در فشار پایین تولید شده است. لامپ های فلورسنت مدرن در ترکیبی از الکترولومینسانس و جیوه درخشندگی نوری اتم هیجان زده شده توسط لامپ تخلیه الکتریکی بر اساس، اشعه ماوراء بنفش ساطع شده توسط آنها را به نور مرئی از طریق فسفر تبدیل شده است.

EL در الکترودها در طول الکترولیز به دلیل نوترکیبی از یون (و در نتیجه یک نوع از نورتابی شیمیایی) مشاهده شده است. تحت تاثیر میدان الکتریکی در لایه های نازک از روی شب تاب انتشار سولفید نور رخ می دهد، که آن هم به عنوان الکترولومینسانس اشاره شده است.

الماس، یاقوت، فسفر کریستال و خاص نمک پلاتین پیچیده - تعداد زیادی از مواد لومینسانس تحت تاثیر الکترون شتاب منتشر می کند. اولین کاربرد عملی از خاصیت کاتدولومینسانس - اسیلوسکوپ (1897). صفحه نمایش مشابه، با استفاده از مواد درخشان کریستالی بهبود مورد استفاده در تلویزیون، رادار، اسیلوسکوپ و میکروسکوپ های الکترونی.

رادیو

عناصر رادیواکتیو می تواند ذرات آلفا (هسته اتم هلیم)، الکترونها و اشعه گاما (یک تابش الکترومغناطیسی با انرژی بالا) منتشر می کنند. تابش لومینسانس - تب و تاب بودن هیجان زده شده توسط مواد رادیواکتیو. هنگامی که ذرات آلفا بمباران فسفر بلوری، زیر میکروسکوپ سوسو زدن کوچک قابل مشاهده است. این اصل با استفاده از فیزیکدان انگلیسی ارنست رادرفورد، تا ثابت کند که اتم دارای یک هسته مرکزی است. رنگ درخشان خود مورد استفاده برای مارک ساعت و ابزار های دیگر بر روی RL است. آنها از فسفر و ماده رادیواکتیو، برای مثال تریتیوم یا رادیوم است. فرآیندهای رادیواکتیو بر روی خورشید به فضا منتشر می کنند توده عظیمی از الکترون ها و یون: - چشمگیر لومینسانس طبیعی شفق شمالی است. هنگامی که از آنها به زمین نزدیک، میدان مغناطیسی آن را به قطب هدایت می کند. فرآیندهای تخلیه در لایه های بالایی جو و ایجاد یک شفق معروف است.

لومینسانس: فیزیک از روند

انتشار نور مرئی (یعنی E. با طول موج بین 690 نانومتر و 400 نانومتر) تحریک نیاز به انرژی است که حداقل قانون انیشتین تعیین می شود. انرژی (E) به ثابت پلانک (ساعت) برابر است، ضرب در فرکانس نور (ν) و یا سرعت آن در خلاء (ج)، تقسیم بر طول موج (λ): E = hν = HC / λ.

بنابراین، انرژی مورد نیاز برای تحریک هستند از 40 کیلوکالری (برای قرمز) به 60 کیلو کالری (برای زرد)، و 80 کالری (به بنفش) در هر مول از ماده است. یکی دیگر از ابراز انرژی راه - در الکترون ولت (1 ولت = 1،6 × 10 ^-12 ارگ) - 1.8-3.1 ولت.

انرژی تحریک به الکترون مسئول لومینسانس که از سطح زمین خود را به یک پرش بالاتر منتقل شده است. این شرایط توسط قوانین مکانیک کوانتومی تعیین می شود. مکانیسم های مختلف تحریک بستگی دارد که آیا آن را در یک اتم منفرد و مولکول ها، رخ می دهد و یا در ترکیب مولکول در کریستال. آنها با عمل ذرات شتاب، مانند الکترون، یون های مثبت یا فوتون را آغاز نمود.

اغلب، انرژی تحریک به طور قابل توجهی بالاتر از لازم برای افزایش یک الکترون به تابش است. به عنوان مثال، فسفر لومینسانس صفحه تلویزیون ال سی دی، الکترون کاتد تولید با میانگین انرژی از 25000 ولت است. با این وجود، رنگ نور فلورسنت نزدیک مستقل از انرژی ذرات است. این است که توسط سطح حالت برانگیخته از مراکز انرژی کریستال تحت تاثیر قرار.

لامپ های فلورسنت

ذرات، به دلیل که لومینسانس رخ می دهد - این الکترونهای بیرونی اتم ها یا مولکول. در لامپهای فلورسنت، مانند اتم جیوه تحت تاثیر انرژی 6.7 ولت یا بیشتر رانده می شود، بلند کردن یکی از دو الکترونهای بیرونی به یک سطح بالاتر. پس از بازگشت آن به حالت پایه تفاوت انرژی به عنوان نور ماوراء بنفش با طول موج 185 نانومتر ساطع می شود. انتقال بین پایه و سطح دیگری تولید اشعه ماوراء بنفش در 254 نانومتر، که به نوبه خود، می تواند دیگر فسفر تولید نور مرئی تحریک.

این تابش به خصوص در بخار جیوه فشار پایین (10 ^-5 جو) مورد استفاده در شدید است لامپ های تخلیه گاز کم فشار. بنابراین حدود 60 درصد از انرژی الکترون به تبدیل نور UV تک رنگ است.

در فشار بالا، فرکانس افزایش می دهد. طیف دیگر از یک خط طیفی از طول موج 254 نانومتر تشکیل شده و انرژی تابشی است از خطوط طیفی مربوط به سطوح مختلف الکترونیکی توزیع شده است: 303، 313، 334، 366، 405، 436، 546 و 578 نانومتر است. لامپ جیوه فشار بالا برای نور استفاده می شود، از زمان قابل مشاهده 405-546 نانومتر نور سبز-آبی، در حالی که تبدیل بخشی از تابش در نور قرمز با استفاده از فسفر به عنوان یک نتیجه سفید شود.

هنگامی که مولکول های گاز هیجان زده هستند، طیف لومینسانس خود را نشان باند گسترده؛ نه تنها الکترون به سطح انرژی بالاتر اما به طور همزمان هیجان زده حرکت نوسانی و چرخش اتم در کل مطرح شده است. دلیل این است که انرژی ارتعاشی و دورانی مولکولها 10 ^-2 و 10 ^-4 از انرژی جابجایی که اضافه کردن به تعریف یک کثرت قطعات با طول موج های مختلف کمی از تک باند. مولکولهای بزرگتر چند نوار با هم تداخل دارند، یکی برای هر نوع گذار. مولکول های تابش در محلول سودمندانه ribbonlike که به کنش متقابل تعداد نسبتا زیادی از مولکول های هیجان زده و مولکول های حلال ایجاد می شود. در مولکول، همانطور که در اتمهای موجود در لومینسانس الکترونهای بیرونی از اوربیتال مولکولی.

فلورسانس و فسفرسانس

این شرایط می تواند قابل تشخیص نه تنها بر اساس مدت زمان از لومینسانس، بلکه با روش خود را از تولید است. هنگامی که یک الکترون به یک دولت واحد با تصدی هیجان زده در آن 10 ^-8 بازدید کنندگان، که از آن به راحتی می توانید به زمین بازگشت، این ماده انرژی خود را به عنوان فلورسانس ساطع می کند. در طول انتقال، چرخش تغییر نمی کند. کشورهای عمومی و هیجان زده تعدد مشابه است.

الکترون، با این حال، می توان به یک سطح انرژی بالاتر (به نام "حالت سه گانه هیجان زده") با درمان تماس را بلند کرد. در مکانیک کوانتومی، انتقال از حالت سه گانه به واحد ممنوع است، و در نتیجه، هم از زندگی خود خیلی بیشتر. بنابراین، لومینسانس در این مورد طولانی مدت خیلی بیشتر است: است فسفرسانس است.