Применение люминесценции

Кроме названных выше способов применения не следует забывать о повседневном использовании явления люминесценции. На рекламные стенды, стоящие вдоль дорог, наносятся люминофоры, на многих предприятиях, знаки на стенах и полу покрыты люминофорами, для того чтобы, люди при эвакуации могли легко ориентироваться в темноте.

Люминесцентный анализ позволяет по характеру люминесценции обнаруживать различие между предметами, кажущимися одинаковыми. Он применяется для диагностики заболеваний (например, ткань, пораженную микроспорумом, обнаруживают по яркой зелёной люминесценции её под действием ультрафиолетового света), для определения поражённости семян и растений болезнями, определения содержания органических веществ в почве и т.п. С помощью люминесценции производят анализ горных пород для обнаружения нефти и газов, изучают состав нефти, минералов, горных пород и т.д. Люминесцировать могут самые разные минералы. Среди них и драгоценные камни - алмаз, рубин, сапфир, топаз, шпинель, кунцит, опал, лазурит, бирюза, янтарь, но есть и "простые" минералы. Вот короткие описания люминесценции некоторых распространенных минералов (указаны: название минерала, его химическая формула, цвета люминесценции в КВ и ДВ диапазонах):

Алмаз. C. КВ и ДВ: голубой, светло-зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Арагонит. Ca[CO3]. КВ и ДВ: белый, зеленый, желтый, кремовый, голубовато-белый, красный. оранжевый.

Апатит. Ca5[(F,Cl,OH)|(PO4)3]. КВ и ДВ: оранжевый, желтый. коричневы, красный, кремовый, белый, фиолетовый, голубовато-серый.

Кальцит. Ca[CO3]. КВ и ДВ: красный, белый. зеленый. голубой, оранжевый, фиолетовый, пурпурный.

Корунд (рубин, сапфир). Al2O3. КВ и ДВ: красный, пурпурный, оранжевый, желтый; КВ: голубой.

Флюорит. CaF2. КВ и ДВ: голубой, фиолетовый, белый, красный, желтый, кремовый.

Циркон. Zr[SiO4]. КВ (слабее в ДВ): ярко-желтый, оранжевый.

Шеелит. Ca[WO4]. КВ: бело-голубой, кремовый, желтый.

Шпинель. MgAl2O4. КВ и ДВ: красный; ДВ: зеленый, голубой.

Урановые слюдки (отенит, торбернит). (Ca,Cu)[UO2|PO4]2Ю10-12H2O. КВ и ДВ: яркий желто-зеленый, зеленый, желтый.

Кальцит

Циркон (желтый), микроклин (фиолетово-красный), магнезит (белый), кальцит (оранжево-красный), флюорит (3 кристалла на переднем плане); УФ

Шеелит

Используя свойство алмазов люминесцировать под действием мягких рентгеновских лучей, строят автоматические системы их отбора. При поиске некоторых химических элементов (например, редкоземельных) образцы породы обрабатывают специальными соединениями, которые создают с искомыми веществами люминесцирующие комплексы.

Схема работы рентгенолюминесцентного сепаратора. При облучении алмаза он испускает свечение, которое улавливается фотоэлектронным умножителем. Вырабатываемый при этом сигнал подается на механизм выборки, и алмаз направляется в бункер. Движущийся по транспортеру концентрат, состоящий из алмазов и пустой породы, подвергают воздействию рентгеновских лучей. Специальный механизм выделяет светящиеся объекты и направляет их в бункер.

Другая важная задача - определить подделку драгоценного камня, отличить природный камень от синтетического, с чем успешно справляется люминесцентный анализ.

В биологии живые ткани окрашивают специальными красителями, в результате взаимодействия которых с биологическим веществом также образуются люминесцирующие комплексы. Например, ядра клеток соединительной ткани, окрашенные акридином оранжевым, дают яркую люминесценцию, причём, если клетка раковая, цвет излучения меняется.

Люминесценция находит применение также в криминалистике (для определения подлинности документов, обнаружения следов токсических веществ и т.п.), реставрационных работах, дефектоскопии, картографии, для изучения песчаных наносов при проектировании гидротехнических сооружений: гаваней, плотин и т.д. Люминесцентный анализ находит применение в гигиене (определение качества некоторых продуктов, питьевой воды) и промышленно-санитарной химии (определение содержания вредных веществ в воздухе) и т.п. Способность некоторых веществ (сцинтилляторов) люминесцировать под действием элементарных частиц высоких энергий обеспечило широкое применение методов люминесценции в ядерной физике (сцинтилляционный счётчик, люминесцентная камера).

Литература

1. Ed. Becquerel, "La lumière, ses causes et ses effets" П., 1867, 1.

2. Joubert, Thése sur la phosphorescence du phosphore. Paris, 1874.

3. Scharff, Zeit.s. f. phys. Chem. 62, 179 (1908).

4. Radziszewski, Ber. d. d. Chem. Ges. 10, 70 (1877)

5. Trautz and Schorigin, Zeits. f. wiss. Phot. 3, 121 (1905).

6. Lifsehitz and Kalberer, Zeits. f. phys. Chem. 102,393 (1922).

7. Delepine,С R. 150,876 (1910); 154, 1171 (1912); 174,1291 (1922).

8. Harvey, The Nature of Animal Light. Philadelphia it London, 1919.

9. Trautz, Zeits. f. phys. Chem. 53 (1905).

10. Centners and Petrikaln, Zeits. f. phys. Chem. 80, 235 (1912).

11. Гринберг, Журн. Руcск. Физ.-Хим. Общ.52, 151, (1920).

12. Strut, t. Proc. Roy. Soc. A 88, 547 (1913).

13. Stuchtey, Zeits. f. wiss. Phot. 19, 161 (1920).

14. Ηaber and Zisoh, Zeits. f. Physik, 9, 302 (1922).

15. Kautsky and Zocher, Zeits. f. Physik. 9. 267 (1922).

16. С.П.Вавилов, Zs. f. Phys. 22, 266 (1924).

17. Μ.Η.Аленцев, ЖЭТФ 21, 138 (1951).

18. Z.Воdо, Acta phys. Hunger. 3, 23 (1953).

19. М.Д.Галанин и 3.А.Чижикова, ЖЭТФ 26, 624 (1934).

20. Б.И.Степанов, ДАН 99, 971 (1954); Изв. АН СССР 20, 493 (1956).

21. Б.Я.Свешников, Труды ГОИ 12, 108 (1935).

22. F.Weigert, Verhand. d. deut. phys. Goselsch. 23, 100 (1920).

23. P.Lenard, Wissenschafte Abhandlungen 2, Leipzig, 1943.

24. В.Л.Левшин и В.В.Антонов-Романовский, КЭТФ 4, 1022

(1933).

25. О.В.Лосев, Телеграфия и телефония 39, 397 (1923).

26. G.Destriaux et Η.Ινеу, Proc. Jn. Radio, 1911 (1955).

27.А.Н.Ремизов, Медицинская и биологическая физика. М: Высшая школа 1987, с.525

28. В.Л.Лёвшин, А.Н.Теренин, И.М.Франк. Развитие работ С.И.Вавилова в области физики // Сергей Иванович Вавилов. Очерки и воспоминания. 3-е изд., М.: Наука, 1991, с.66-80

29. Владимиров Ю.А. Сверхслабые свечения при биохимических реакциях. М., Наука, 1966.

30. http://www.dn.kiev.ua/hi-tech/energy0703.html

31. Гурвич А.Г. Митогенетическое излучение, М., Госмедиздат, 1934.

32. Владимиров, Ю.А. и Арчаков, А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах, Москва, Наука, 1972.

33. Владимиров Ю.А., Шерстнев М.П. Хемилюминесценция клеток животных. Итоги Науки и Техники, Сер. Биофизика, том. 24, Москва, ВИНИТИ, 1989.

34. Н.А.Толстой и П.П.Феофилов, ЖЭТФ 19, 421, 1949; Изв. АН СССР, сер. физ., 13, 211,1949.

35. С.И.Вавилов, В.Л.Левшин, Zs. f. Phys. 35, 420, 1926; 48, 397, 1928.

36. Эмануэль Н.М. Экспериментальные методы химической кинетики, 1980, 376 с.

37. Люминесцентный анализ. Сборник статей под редакцией М. А. Константиновой-Шлезингер, М., 1961.

38. Таращан А.Н. Люминесценция минералов. Киев, Наукова думка, 1978.

39. Солодова Ю.П. и др. Определитель ювелирных и поделочных камней. М., Недра, 1985.

40. Потаенная радуга камня, Минерал, 2, 3-е изд., 1999.

41. В.Миронов. Использование явления люминесценции в алмазодобывающей промышленности. "Наука и техника в Якутии" № 1, 2005, стр. 11-14