Её основные характеристики

Механизм люминесценции объясняется на основе квантовой теории. За основу взята трехуровневая схема. При падении на вещество кванта возбуждающего излучения с энергией hv и их поглощении молекула среды переходит из невозбужденного состояния в возбужденное. При этом электрон с основного уровня E₀ переходит на более высокий уровень E₁, где находится 10^-10 с. Обратный переход в основное состояние возможен двумя путями:

1. Непосредственный переход на исходный уровень Е₀.

2. Ступенчатый переход через промежуточный (метастабильный) уровень Е₂, на котором электрон может находиться от 10^-9 с до нескольких секунд, минут часов. В обоих случаях при переходах из возбужденного состояния в невозбуждённое излучается энергия в виде квантов люминесцентного излучения.

E₁

hν 2 Е₂

1

2

Eo

Рис.1 Трехуровневая схема для объяснения люминесценции.

Прямой переход соответствует флюоресценции. Ступенчатый переход характерен для фосфоресценции.

Основные характеристики люминесцентного излучения:

1. Спектр возбуждения.

2. Спектр люминесценции

3. Выход люминесценции (энергетический и квантовый).

Спектр возбуждения - это совокупность тех длин волн возбуждающего излучения, которые при поглощении в наибольшей степени вызывают люминесценцию.

Спектр люминесценции - это совокупность тех длин волн, из которых состоит излучение люминесценции.

Выход люминесценции - характеристика эффективности преобразования поглощённого возбуждающего излучения в излучение люминесценции. Различают энергетический и квантовый выход.

Энергетический выход - это безразмерная величина, равная отношению энергии люминесценции E_л, к поглощенной энергии возбуждающего излучения Е_п. Обозначается символом В_эн и вычисляется по формуле:

B_эн = Е_л/Е_п

Квантовый выход - это безразмерная величина, равная отношению числа квантов излучения люминесценции. N_л к числу квантов поглощённого возбуждающего излучения N_п. Обозначается символом B_кв и вычисляется по формуле:

Вкв = N_л/N_п.

Обе величины для разных веществ имеют значение больше нуля, но меньше единицы. Для некоторых красителей (флуорохромов) Вкв составляет:

флуоресцеин в воде.................. ………..0,8

акридиновый оранжевый в воде ………...0,08

родамин в воде........................ ………...0,25

Основные факторы, влияющие на люминесценцию растворов:

1. Вид вещества.

2. Реакция среды РН. Так, флуоресцеин хорошо люминесцирует в водной щелочной среде, и плохо в кислой.

3. Концентрация люминесцирующего вещества в растворе. В определенных пределах интенсивность люминесценции пропорциональна концентрации.

4. Температура, с возрастанием которой интенсивность люминесценции уменьшается.

5. Интенсивность возбуждающего излучения.

6. Присутствие посторонних веществ. Вещества, присутствие которых даже в небольшой концентрации уменьшает интенсивность люминесценции называются тушителями люминесценции. К ним относятся ионы железа, кобальта, иода, брома, серебра.