Принципы люминесцентной спектроскопии, сравнение люминесцентных и спектральных методов.

По определению Вавилова, люминесцентным называется излучение, избыточное над тепловым. Люминесцентная спектроскопиярассматривает флуоресценцию и фосфоресценцию. Механизм фосфоресценции поясняется рисунком.

Флуоресценция наблюдается на приборе активного типа.

Основные законы люминесценции определяют принципы люминесцентных исследований.

1. Закон Стокса: длина волны фотолюминесценции не меньше длины волны возбуждающего света:

hν_возб ≥ hν_изл,

т.е. ν_возб ≥ ν_изл, или λ_изл ≥ λ_возб

Однако, возможна антистоксовая люминесценция. Механизм представлен на рисунке.

2. Правило Коши. Спектр люминесценции не зависит от спектра и энергии возбуждения.

3. Правило Левшина. Спектры флуоресценции и поглощения зеркально симметричны.

4. Закон Вавилова. Квантовый выход фотолюминесценции не зависит от энергии возбуждающих люминесценцию квантов и определяется только веществом.

Следствие закона Вавилова:

Спектр возбуждения фотолюминесценции совпадает со спектром собственного поглощения люминесцирующего вещества.

Очевидно: .

Отсюда следует: .

Применяется формула Штерна – Фольмера:

;

По люминесцентному свечению различают вещества:

0,1≤ η ≤ 1 – люминофоры;

10^-2< η< 10^-1 – слабо люминесцирующие;

η < 10^-2 – практически не люминесцирующие.

Сравним люминесцентный метод с колориметрией.

Преимущества колориметрии: относительная простота приборов и методов наблюдения. Так, устройство спектро-колориметра содержит один спектральный элемент. У флуориметра их два, так как надо контролировать две частоты: возбуждения и люминесценции.

В то же время, преимущества люминесцентного анализа по сравнению с концентрационной колориметрией следующие:

1. Более высокая селективность люминесцентного метода.

2. Чувствительность люминесцентного метода выше.

29 Количественный люминесцентный анализ

Типовая структура флуориметра показана на рисунке.

1 – источник излучения;

2 и 5– спектральные элементы (монохроматоры);

3 – корпус;

4 – люминесцирующий образец; 6 – приемник излучения;

7 – электрическая схема обработки.

Принципы анализа основаны на соотношениях:

;

или

Откуда ;

В итоге, при фотоэлектрической регистрации:

.

Воспользуемся точным выражением для поглощаемой мощности:

;

Решая это уравнение, получим

Для амплитудного способа регистрации потока:

,

тогда:

Построение приборов люминесцентного анализа

1. Фотолюминесценция. Подробно рассмотрена ранее.

2. Хемилюминесценция: А + В = С + hν_хл

Два этапа: физический и химический, при этом совокупный квантовый выход:

η = η_физ * η_х = (44.1)

где N_в – число возбужденных носителей;

N_р – число атомов химической реакции.

(44.2)

3. Электролюминесценция. Схема наблюдения электролюминесценции включает:

1 – источник электрического поля;

2 – кювета; 3 – образец;

4 – спектральный элемент;

5 – фотоприемник;

6 – схема обработки сигнала.

1. Сонолюминесценция. Люминесценция, под действием звуковой или ультразвуковой энергии:

Р(х,t) = Р₀Cos(ω_з t– k_зх + φ₀),

где V_З – скорость звука;

ω_з – частота звука;

k_з – волновой вектор звуковой волны.

,

1. Триболюминесценция. Люминесценция, возникающая при воздействии сил трения на образец. Трение сопровождаются выделением тепла, тепловая энергия вызывает люминесцентное свечение. Это можно отобразить схемой: F_тр→∆Q→hν_л

Схема приборатриболюминесценции содержит:

1 – образец; 2-трущий элемент; 3-пьезо -манипулятор; 4-генератор; 5-спектральный элемент; 6-фотоприемник; 7-электроника.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 177; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!