Luminescence: mota, metodo, eta aplikazioak. Termikoki estimulatzen luminescence - Zer da hau?

Luminescence - argi emisioa material zenbait egoera nahiko hotza da. desberdina gorputz gori, hala nola egurra erretzea edo ikatza, burdina Erkidegoan eta berotzen korronte elektriko batek alanbre gisa erradiazio bertatik. luminescence isuriaren ikusten da:

• neon eta fluoreszenteak, telebistak, radar pantaila eta fluoroscopes batean;
• esaterako luminol edo luciferin fireflies bezala substantzia organiko batean;
• kanporako publizitate erabilitako zenbait pigmentuak ere;
• tximista eta aurora batera.

fenomeno hauetan guztietan argi igorpen Ez da giro tenperaturan gainetik materiala berotzeko eragindako, beraz, argi hotza deritzo. luminescent materialak balio praktikoa energia forma ikusezina eraldatu sartu abilezia da argi ikusgai.

Iturriak eta prozesua

luminescence fenomeno energia xurgapen material baten ondorioz gertatzen da, adibidez, ultramoreak edo X izpiak, elektroia habe, erreakzio kimikoak iturburu batetik, eta abar. d. Hau Substantzia hunkituta egoera baten atomo emaitzak. ezegonkorra denez, jatorrizko eta xurgatu energia itzultzen material argi eta / edo bero gisa kaleratu. Prozesua kanpoko elektroiak dakar bakarrik. luminescence eraginkortasuna kitzikapen energia bihurtzeko gradua argia sartu araberakoa da. nahikoa performance dute praktikan erabiltzeko material kopurua, nahiko txikia da.

Luminescence eta goritasun

luminescence kitzikapen ez da atomo kitzikapen lotuta. Noiz beroa material hasteko bonbillak ondorioz dirdira, beren atomo hunkituta egoera batean dauden. dar dute, nahiz eta giro-tenperaturan arren, nahikoa da erradiazio dela urrun infragorria espektro eskualdean gertatu da. Tenperatura handituz erradiazio elektromagnetikoaren maiztasuna ikusgai eskualdean dabilen. Bestalde, oso tenperatura altuak eta bertan sortzen dira, adibidez, shock hodiak at, talkak atomikoa hain indartsua izan daiteke elektroi horiek bereizita eta birkonbinatu, argia igortzen. Kasu honetan, luminiszentzia eta gori indistinguishable bihurtu.

Fluoreszenteak pigmentuak eta koloratzaileak,

Konbentzionalak pigmentuak eta koloratzaileak izan kolore espektro den osagarria xurgatu zati hori islatu asmoz. energia zati txiki bat da beroa bihurtu da, baina isuriaren esanguratsua gertatzen da. Hala ere, pigmentu fluoreszenteak xurgatzen eremu jakin baten sorta, fotoiak, hausnarketa desberdinak igortzen daiteke. Hau tinta edo pigmentu molekula barruan prozesuak, horren bidez, argi ultramore egongo ikusgai bihur daitezke, adibidez, argi urdin baten ondorioz gertatzen da. Horrelako luminescence metodoak kanpoko publizitatean eta garbiketa hautsak erabiltzen. Azken kasu horretan ere, "Argitzeko" ehun bakarra white islatzeko, baina baita erradiazio ultramoreak bihurtzeko urdina sartu, konpentsatu eta zuritasuna hobetzeko horia geratzen.

goiz ikasketak

Nahiz tximista aurora eta tristea dirdira fireflies eta onddoak beti izan gizadiaren ezagutzen, lehen luminescence ikasketak material sintetikoa hasi, noiz Vincenzo Kaskariolo alkimista eta zapatari Bologna (Italia), 1603an g. Bario sulfatoa nahasketa berotzen (forman barite, Spar heavy) ikatz batekin. hozte ondoren lortutako hauts, gau urdinak luminescence igortzen, eta Kaskariolo nabaritu dela izango da berreskuratu ahal eguzkitan hauts someter arabera. Substantzia izendatu zuten "lapis eguzki" edo sunstone, alkimisten espero duelako base metalak urre bihurtzeko gai dela, ikurra horietatik eguzkia da. Afterglow epea zientzialari askok, emanez materialak eta beste izenak, "fosforo" barne interesa, eta horrek esan nahi du "argi garraiolari" eragin du.

Gaur name "fosforo" elementu kimiko soilik erabiltzen da, microcristalinas luminescent materiala phosphor izeneko bitartean. "Fosforo" Kaskariolo, itxuraz, bario sulfuro zen. Kaltzio sulfuroa konponbidea - Lehenengo merkatuan eskuragarri phosphor (1870) "margotuko Balmain" bihurtu zen. gehienak teknologia modernoetan garrantzitsuenetako bat - 1866an, lehen egonkorra zinc sulfuro phosphor hasi zen deskribatu.

luminiszentzia, hau da, egurra edo haragi eta fireflies usteltzen at manifiesta 1672 urtean egin zen ingeles zientzialari Robert Boyle, izan ere, nahiz hark argi honen jatorria biokimikoa buruz jakin, oraindik ezarri sistemetan bioluminescent oinarrizko ezaugarriak batzuek lehen ikerketa zientifikoak bat:

• Glow hotza;
• bertan, besteak beste, alkohola, azido klorhidriko eta amoniako gisa eragile kimiko erreprimitu daiteke;
• erradiazio airean sarbidea eskatzen du.

Urteetan 1885-1887 urtean, ikusi zuten gordin laburpenak fireflies mendebaldera Indian (pyrophorus) eta txirla Foladi denean nahasten duten produktuekin argia.

Lehenengo chemiluminescent material eraginkorrak, hala nola luminol bezala nonbiological konposatuen sintetikoa, 1928 urtean aurkitu ziren.

Chemi- eta bioluminescence

erreakzio kimiko, batez oxidazio erreakzioak kaleratu energia, gehienak bero forma du. erreakzio batzuk, baina elektroiak maila handiagoa sortu, eta molekula fluoreszente ere urduritu chemiluminescence du (CL) aurretik erabilitako zati batean. Estudios CL fenomeno unibertsala da, baina luminescence intentsitatea hain txikia detektagailuak sentikorra erabili behar dela da. Badira, ordea, erakusteko biziak CL konposatu batzuk. The best horiek ezagutzen luminol, zein hidrogeno peroxidoaren oxidazio gainean urdina edo urdin-berde argi indartsu bat eman ahal izango da. eta lucigenin lofin - Beste CL-substantzien indarguneak. Beren distira CL arren, ez denak energia kimiko bihurtzen argia sartu eraginkorra dira, hau. K. gutxiago molekulak% 1 igortzen argi baino. 1960ko hamarkadan aurkitu zen azido oxaliko ester, oso fluoreszenteak, konposatu usaintsuak presentzia disolbatzaile anhydrous ere oxidatzen igortzen duten argi distiratsua% 23ko eraginkortasuna batekin.

Bioluminescence katalizatzen entzimek chemiluminescence mota berezi bat da. luminescence erreakzio horiek irteera% 100 iritsi daiteke, eta horrek esan nahi du luciferin mol molekula bakoitzak egoera igorle sartzen da. Guztiak ezagutzen gaur bioluminescent erreakzioa katalizatzen oxidazio erreakzioak airean presentzia gertatzen.

termikoki estimulatzen luminescence

Thermoluminescence no erradiazio termiko baina argi igorpen materialen dira, bero ilusioa elektroiak indartzea esan nahi du. Termikoki estimulatzen luminescence mineral batzuk, eta batez ere, kristala phosphors ikusitako izan zuten ondoren ilusioa argia da.

photoluminescence

Photoluminescence bertan erradiazio elektromagnetikoak istilurik ekintza materiala azpian gertatzen da, argi ikusgaia sorta egin ahal erradiografia eta gamma erradiazio ultramorearen bitartez. luminescence gain, eragindako fotoiak arabera, argia igortzen uhin orokorrean berdina edo handiagoa zirraragarria uhin baino (m. E. Berdintasuna edo botere gutxiago). uhin-luzera diferentzia hau sarrerako energia eraldaketa atomo edo ioi dardarak sartu eragindako. Batzuetan, laser intentsiboa, igorritako argia uhin-luzera laburragoa izan dezake.

Izan ere PL dela erradiazio ultramoreak ilusioa daiteke, izan zen Alemaniako fisikari Johann Ritter-ek aurkitu zuen 1801ean, phosphors hori dirdira biziko espektro zati morea eskualde ikusezinak ere nabaritu zuen, eta, beraz, UV erradiazio ireki. argi ikusgai UV bihurtzea garrantzi praktiko handikoa da.

Gamma eta erradiografiak urduritu phosphors, eta beste kristalino material luminescence egoera ionizazio-prozesuaren arabera elektroi eta ioiak birkonbinazio, Horren bidez, luminiszentzia gertatzen jarraian. eguneroko erabilera erradiologia erabilitako fluoroscopy, eta izarniadura kontagailuen dago. Azken erregistro eta neurtu gamma erradiazio phosphor, eta horrek photomultiplier azalera kontaktua optikoa da estalitako disko batean zuzendu.

triboluminescence

Noiz substantzia batzuen kristalak, esaterako, azukre, birrindu, ikusgai txinparta gisa. Gauza bera gertatzen da substantzia organikoak eta ez-organikoak asko ikusitako. luminescence mota horiek guztiak karga elektrikoak positiboak eta negatiboak sortutako. Berriki ekoiztu mekanikoa bereizketa kristalizazio prozesuan gainazal arabera. Argi isuriaren ondoren, gertatzen deskargatzen arabera - bai zuzenean molekulak moieties artean, bai bereizita azalera gertu atmosferaren luminescence kitzikapen bidez.

electroluminescence

thermoluminescence bezala, electroluminescence (EL), terminoa luminescence ezaugarri komun mota ezberdinak biltzen ditu horietatik da argi hori igortzen denean gasak likidoak eta material solidoa alta elektrikoa. 1752an, Benjamin Franklin ezarritako tximista eragindako isurketa elektrikoen luminescence giro bitartez. 1860an, alta lanpara lehen Royal Society of London-en frogatu zen. argi zuri distiratsua ekoiztu zuen tentsio handiko alta karbono dioxidoaren bidez presio baxuetan batera. fluoreszenteak Modernoak ilusioa elektrikoa alta lanpara by electroluminescence eta photoluminescence merkurioa atomo konbinazioa oinarritzen dira, erradiazio ultramoreak haiek igorritako argi ikusgai bihurtu phosphor bidez.

EL elektrodoak ikusitako elektrolisia zehar ondorioz ioiak (eta, beraz chemiluminescence moduko bat) birkonbinazio. eremu elektrikoa eraginpean luminescent zinc sulfuro argia isurtzea gertatzen, hori ere electroluminescence aipatzen geruza mehe batean Under.

material ugari luminescence igortzen azeleratu elektroiak eraginpean - diamantea, errubia, kristala fosforo eta zenbait konplexu platinozko gatza. The cathodoluminescence lehenengo aplikazio praktikoa - Osziloskopio (1897). hobetu kristalinoa phosphors erabilita Antzeko pantailak telebistak, radarrak, osziloskopioak eta elektroi mikroskopio erabiltzen.

irrati

Erradiaktiboa elementu Alfa partikulez (helio nukleoak), elektroiak eta gamma izpiak (energia handiko erradiazio elektromagnetikoak a) igor dezake. Radiation luminescence - dirdira bat ilusioa substantzia erradioaktiboa da. Noiz alfa partikula bonbarda kristalinoa phosphor, mikroskopio Flicker txiki-txiki pean ikusgai. Printzipio hori English fisikari erabilita Ernest Rutherford, atomo hori core zentral bat dauka frogatzeko. erlojuak eta beste tresna markatzea erabilitako auto-argitsua pintura RL oinarritzen dira. phosphor eta substantzia erradioaktiboa, adibidez tritioa edo radium for osatuko dute. eguzkia on-prozesu erradioaktiboa espazio elektroi eta ioiak masa handi batean igortzen: - Ikusgarria natural luminescence the Aurora Boreal da. Noiz Earth hurbilduko dira, bere geomagnetic eremu horietako zuzentzen zutoinak da. Gas-alta goiko atmosfera geruza prozesuak eta aurora famatua sortu.

Luminescence: prozesuaren fisika

argi ikusgai Igorpen kitzikapen (hau. E. 690 nm eta 400 nm arteko uhin With) energia da, hau da, gutxienez Einstein legeak zehazten eskatzen du. Energia (E) Plancken konstante (h) berdina da, biderkatzen argia (ν) edo bere abiadura maiztasuna hutsean (c) ere, uhin (λ) arabera banatzen da: E = hν = hc / λ.

Horrela, kitzikapen behar den energia 40 kilokaloria (gorria) 60 kcal (horia jartzeko), eta 80 kaloria (morea) substantzia mol bakoitzeko areak. Beste energia adierazteko modu - elektroi volt (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 erg) - 1.8-tik 3.1 eV da.

kitzikapen energia da elektroiak luminescence bere beheko maila salto handiagoa inork baten ardura transferitu. baldintza hauek mekanika kuantikoaren legeen arabera zehaztuko da. Hainbat kitzikapen mekanismo gertatzen ote den atomo eta molekula bakar, in edo kristala molekula konbinazioak ere araberakoa da. Dute bizkortu partikula, esaterako, elektroiak, ioi positibo edo fotoiak bezala ekintza hasitako daude.

Askotan, kitzikapen energia nabarmen handiagoa beharrezkoa baino erradiazio elektroi bat goratzen da. Adibidez, phosphor luminescence kristal telebista pantailak, katodoaren elektroi 25.000 volt energia besteko batera sortutako. Hala ere, argi fluoreszente kolorea ia partikula energia independentea. Da ilusioa kristal energia zentroen egoera-maila eragina.

fluoreszenteak

partikulak, eta hori dela eta luminiszentzia gertatzen - kanpoaldeko honetan atomo edo molekula elektroi. fluoreszenteak, merkurioa atomo gisa, hala nola energia 6.7 eV edo gehiago eraginpean gidatzen, goi mailako bi kanpoaldeko elektroi bat altxatzen. bere lurrean egoera itzuli ondoren energia-aldea 185 nm uhin batekin argi ultramore bezala igortzen da. oinarria eta beste maila arteko trantsizioa sortzen erradiazio ultramoreak 254 nm, eta aldi berean, beste phosphor sortzen argi ikusgai urduritu ditu.

erradiazio hori bereziki presio txikiko merkurio-lurruna (10 ^-5 giroa) erabilitako at bizia da gas isurketa lanparak presio txikiko. Horrela elektroia energia% 60 inguru bihurtu da monokromatikoak UV argi bat.

Presio altuetan, maiztasuna handitzen. Espektroak Jada 254 nm-lerro espektral bat osatuko dute, eta erradiazio energia da mailatan elektroniko ezberdinak dagokion espektro lerro banatuta: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 eta 578 nm. Presio handiko merkurioa lanparak argiztapen erabiltzen dira, ikusgai 405-546 nm urdin-berde argi geroztik, berriz, erradiazio zati eraldatzeko argi gorriz phosphor erabiliz ondorioz bihurtzen zuri gisa.

Noiz gas molekulak ilusioa, euren luminescence espektroak banda zabala erakutsi Ez elektroi bakarra dira mailak energia handiagoa da, baina aldi berean, ilusioa oro har atomo mozioa bibrazio eta errotazio planteatu. Hau da molekulak energia bibrazio eta errotazio dira 10 ^-2 eta 10 ^-4 trantsizio energia, gehitu igo uhin luzera banda bakar baten osagaiak zertxobait desberdinak pluraltasuna definitzeko zein delako. Molekula handiago hainbat gainjarriz zerrendatan, trantsizio mota bakoitzeko bat. Radiation irtenbide molekula abantailaz ribbonlike ilusioa molekulak eta disolbatzaile molekula kopuru handi samarra elkarrekintza eragindako dela. molekulak ere, luminiszentzia kanpoaldeko orbital molekularren elektroiak mugitu diren atomo bezala.

Fluoreszentzia eta fosforeszentzia

Baldintza hauek bereizten daiteke, ez bakarrik oinarritutako luminescence iraupena du, baina baita bere ekoizpen-metodo moduan. Noiz elektroi bat da singlet egoera baten ilusioa agintaldian batera bertan 10 ^-8 s, bertatik erraz lurrera itzultzeko, substantzia bere energia igortzen fluoreszentzia gisa. Trantsizio garaian, spin ez da aldatuko. Oinarrizko eta ilusioa estatuen antzeko aniztasunean bat.

Electron, ordea, handiagoa energia-maila ( "Ilusioa hirukote egoera" izeneko) bere tratamendua atzera planteatu daiteke. mekanika kuantikoaren ere, hirukote egoera batetik trantsizio singlet arte debekatuta, eta, beraz, beren bizitzako denbora askoz gehiago. Beraz, kasu honetan, luminiszentzia epe luzera askoz gehiago da: ez fosforeszentzia da.