Лекции по Электрическому приводу

14. ЛЮМИНИСЦЕНЦИЯ

Электрохимолюминесценция – люминесценция специальных жидких люминофоров в электрическом поле.
Применение: в индикаторных устройствах, можно создать светящиеся буквы, цифры [3].
Люминесценцией называется излучение, избыточное над тепловым излучением тела, и имеющее длительность, прерывающую период световых колебаний. Люминесценция возникает при возбуждении вещества за счет притока энергии, и в отличие от других видов "холодного" свечения продолжается в течении некоторого времени после прекращения возбуждения.
О продолжительности после свечения выделяют флуоресценцию (менее 10 сек.) и фосборесценцию; последнее продолжается в заметный промежуток времени после снятия возбуждения (от 10 сек. до нескольких часов).
Способность люминесцировать обладает большая группа, газообразных, жидких и твердых веществ, как органических, так и неорганических (люминофоров). Характер процесса люминесценции существенным образом зависит от агрегатного состояния вещества и типа возбуждения.
Люминофоры являются своеобразными преобразователями энергии из одного вида в другой; на входе это может быть энергия электромагнитного излучения, энергия ускоренного оттока частиц, энергия химических реакций или механическая энергия, – любой вид энергии, кроме тепловой, – на выходе – световое излучение. Отдельные атомы и молекулы люминофора, поглощая один из этих видов энергии, возбуждаются, т.е. переходя на более высокие энергетические уровни по сравнению с равновесным состоянием, и затем самопроизвольно совершают обратный переход излучая избыток энергии в виде света. Способ возбуждения лежит в основе классификации различных видов люминесценции.

14.1. Люминесценция, возбуждаемая

электромагнитным излучением

Фотолюминесценция – свечение возникающее при поглощении люминофором ИК, видимого или УФ-излучения. Спектр поглощения и излучения люминофоров связаны правилом Стокса-Люмиаля, согласно которому максимум спектра излучения смещен по отношению к максимуму спектра поглощения в сторону длинных волн (например, при облучении ультрафиолетом люминофор излучает видимый свет).
Пример применения фотолюминесценции:
- способ контроля геометричности сварных изделий с помощью люминофора, при котором изделие направляют ультрафиолетовые лучи и судят о герметичности по свечению люминофора, отличающийся тем, что с целью повышения производительности путем осуществления контроля непосредственно в процессе сварки, люминоформную суспензию наносят на внутреннюю поверхность свариваемых деталей перед сваркой, а в качестве источника УФ-лучей используют сварочную дугу;
- способ количественного определения горечи (кукурбитационов) в огурцах, включиющий взятие образцов экстрогирование спиртом и определение кукурбитационов, отличающееся тем, что с целью ускорения процесса, экстракт облучают ультрафиоетовым светом измеряют интенсивность вторичного свечения и количество кукурбитационов, определяют по показаниям прибора и калибровочному графику.
Фотолюминесценция – люминесценция, возбуждаемая оптическим излучением. В отличии от рассеяния света и горячей люминесценции, фотолюминесценция испускается после того, как в возбужденном светом веществе закончились процессы релаксации и установилось квазиравновесие. В обычных лучах квазиравновесие устанавливается в течение времени ~ 10^-12 … 10^-10 с.
Спектр фотолюминесценции подчиняется правилу Стокса. В отсутствии тушения люминесценции квантовый выход (отношение числа испускаемых квантов к числу поглощаемых) равен единице. Зависимость квантового выхода фотолюминесценции от длины волны возбуждающего света определяется законом Вавилова. Более сложные закономерности наблюдаются при фотолюминесценции кристаллофосфоров, для которой характерна нелинейная зависимость фотолюмин от интенсивности возбуждения.
Применение: люминесцентная дефектоскопия, люминесцентный анализ [3].
Наиболее широко фотолюминесценция применяется в лампах дневного света. В них свечение люминофора происходит под действием ультрафиолета, которым богато излучение газоразрядной части лампы (в связи с наличием паров ртути).
Однако есть исключение из правила Стокса-Люмеля – это так называемые антистоксовские люминофоры, которые при возбуждении в ИК-области спектра излучают в видимой области.
Применение этих люминофоров связано с преобразованием ИК-излучения в видимое, например, для визуализации излучения ИК-лазеров, для создания лазеров видимого диапазона с ИК-накачкой, а светодиодов.
Рентгенолюминесценция. Специфика возбуждения рентгеновскими лучами, по сравнению с фотовозбуждением, состоит в том, что на люминофор воздействуют фотоны со значительно большей энергией. При этом свечение люминофора вызывается не непосредственным действием самих рентгеновских лучей, в воздействием электронов, вырываемых из основы люминофора рентгеновскими лучами. Вследствие этого ретгенолюминесценция имеет многие общие черты с катодолюминесценцией. Основное применение – в экранах для рентгеноскопии и рентгенографии.