Различные виды люминесценции. Фотолюминесценция. Правило Стокса. Применение спектрального и люминесцентного анализа в медицине

РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ.

 Люминесценция есть свечение вещества,  являющееся  избытком над тепловым  излучением этого вещества при данной температуре и имеющее длительность,  значительно превышающую  период  (10^-15 сек) излучаемых  световых волн ( то есть не прекращающееся сразу после устранения причины,  вызвавшей её).  Это определение  дано С.И.Вавиловым.

В зависимости от способа возбуждения люминесценции различают несколько её видов:

1. Люминесценция, вызванная заряженными частицами:

а) ионолюминесценция - ионами;

б) катодолюминесценция - электронами;

в) радиолюминесценция - ядерным излучением.

2. Люминесценция под воздействием рентгеновского и  y-излучения - рентгенолюминесценция; фотонов - фотолюминесценция.

3. Электрическим полем - электролюминесценция (свечение газового разряда).

4. Люминесценция, сопровождающая экзотермическую химическую реакцию, называется хемилюминесценцией. К ней относится биолюминесценция - видимое свечение организмов,  связанное с процессами их жизнедеятельности.

По внутриатомным процессам различают люминесценцию:

а) спонтанную;

б) вынужденную;

в) рекомбинационную.

При спонтанной люминесценции  излучение  происходит  непосредственно вслед за возбуждением. Переход с возбужденного уровня на основной момент может быть как единым - в этом случае излучение называется резонансным, так и ступенчатым. Энергия  hn  как бы

"разменивается" и излучаются фотоны с меньшими частотами. В последнем случае  некоторые ступени могут не сопровождаться излучением, то есть быть безызлучательными.

рисунок

У определенных веществ имеются уровни энергетические, переход с  которых  на  основной путем излучения фотонов имеет малую вероятность, то есть происходит медленно и  постепенно,  поэтому возбужденные атомы  могут задерживаться на них достаточно долго.

Такие уровни называются метастабильными.  В процессе возбуждения на таком уровне может происходить значительное накопление атомов.

Переход с метастабильного на основной  уровень  может  быть ускорен путем  какого-либо энергетического воздействия на атомы, например, воздействия квантами излучения такой же  длины  волны.

Вызванное при  этом  излучение называется вынужденным (индуцированным или стимулированным), а само явление вынужденной люминесценцией.

Рекомбинационной называется  люминесценция,  происходящая  в результате рекомбинационных процессов,  например, при рекомбинации электронов и ионов в газах, электронов и дырок в полупроводниках и так далее.

               Фотолюминесценция. Правило Стокса.

Фотолюминесценция делится на флуоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (сравнительно длительное послесвечение) (не менее 10^-3 сек).

Фотолюминесценцию жидкостей  и  твердых тел можно наблюдать при освещении их видимым или УФ светом.  Примером может  служить свечение обыкновенного керосина,  серной кислоты, раствора флуоресцеина, зеленое свечение стекол с примесью солей урана,  красное свечение  стекол  с примесью солей марганца,  синей - с примесью солей церия.  Светятся также различные краски и особые неорганические составы и минералы, которые называют фосфорами (люминофорами).

Опытное исследование  спектров  фотолюминесценции показало, что они отличаются от спектров возбуждающего излучения. При этом обычно соблюдается  правило,  установленное  Стоксом (1852