Lumineszcencia lecsengési ideje

Lumineszcens csillapítási idő (és izzási idő is ) - lumineszcencia paraméter , amely az az idő, amely alatt a lumineszcens izzás intenzitása a lumineszcencia gerjesztés eltávolítása után e - szeresére csökken.

A lumineszcencia lecsengési ideje a nanoszekundum töredékeitől ( megengedett átmenetek esetén ) több óráig terjedhet (a tiltott átmenetek megsokszorozásához , az úgynevezett kvázi-stacionárius állapotokhoz).

A lumineszcencia természete és az izzási időt befolyásoló tényezők

Egy adott lumineszcens anyagban a lumineszcencia lecsengési ideje függ a gerjesztési energiát tároló kvantummechanikai állapot élettartamától , az energiarelaxációs folyamatoktól és a külső körülményektől (hőmérséklet, nyomás, lumineszcens atomok és molekulák koncentrációja, atomok és molekulák „kioltása” stb.). n. ).

Egy nem-stacionárius kvantummechanikai állapot gerjesztése után ennek az állapotnak az átmenete egy stabil, stacionárius állapotba (a legalacsonyabb energiájú állapotba), néha az ilyen átmenetet „állapot-bomlásnak” vagy „szint-bomlásnak” nevezik. lumineszcens fotonok kibocsátásával és anélkül, míg a gerjesztett állapot energiája más gerjesztett állapotok energiáiba kerül át, vagy hőenergiává alakul. A fotonok emissziójával a legalacsonyabb energiájú állapotba való átmenetet "sugárzási átmenetnek", a fotonkibocsátás nélküli átmenetet pedig "nem sugárzási átmenetnek" nevezik. A közönséges lumineszcens anyagokban az átmeneti energia egy része mindig hővé alakul (relaxációs átmenet) sugárzásos átmenetekben is, vagy kisebb energiájú gerjesztett állapotokba kerül. Az állapotok kisebb energiájú állapotokba bomlanak, különböző valószínűséggel fordulnak elő relaxációs és sugárzási átmenetek. Ezenkívül egy adott gerjesztett állapot élettartama a bomlás típusától függ.

Sok esetben egy anyag lumineszcenciáját többféle gerjesztett állapot halmaza határozza meg, amelyek mindegyikét saját izzási ideje és lumineszcencia intenzitása jellemzi.

A külső körülmények megváltoztathatják a nem sugárzó átmenetek valószínűségét és ezáltal a lumineszcenciáért felelős gerjesztett szint élettartamát. Ahogy a nem sugárzó átmeneten keresztül bekövetkező szintcsökkenés relatív valószínűsége nő, a szint élettartama csökken, és ennek megfelelően az emissziós idő (valamint a lumineszcencia kvantumhozama ) csökken. A hőmérséklet és a nyomás növekedése általában a nem sugárzó átmenetek valószínűségének növekedéséhez vezet, mivel a molekuláris ütközések gyakorisága nő.

Az anyag lumineszcencia-bomlási kinetikájának vizsgálata olyan kísérleti módszer, amely lehetővé teszi különféle fizikai, kémiai és biológiai folyamatok tanulmányozását.

A lumineszcencia műszaki alkalmazásaiban a világítási idő elengedhetetlen az eszközök időjellemzőinek helyes megtervezéséhez.

Így az ionizáló sugárzás szcintillációs detektoraihoz és a nagy válaszarányú katódsugaras készülékek képernyőihez rövid izzási idejű "gyors" fényporok szükségesek. Éppen ellenkezőleg, bizonyos esetekben „lassú” fényporokra van szükség hosszú lumineszcencia idejű lecsengési idővel (például világító lumineszcens festékekhez ), vagy lumineszcens képernyőkre, amelyek hosszú utófényű oszcilloszkópcsöveket és katódsugár- radar monitorokat tartalmaznak .

Lumineszcencia kinetika

Feltételezve, hogy a lumineszcencia gerjesztése azonnal, t = 0 időpontban történik, a τ lumineszcencia-csillapítási idővel rendelkező foszfor lumineszcencia intenzitása a következőképpen írható fel:

I=Ae^{-t/\tau },

ahol A a lumineszcencia intenzitását jellemző állandó,

\tau

- megvilágítási idő.

Sok esetben a gerjesztési energia a lumineszcens szint több állapotában (és eltérő hatásfokkal) tárolódik. Ha ezeknek az állapotoknak különböző izzási ideje τ i és eltérő intenzitásuk van, akkor az izzás kinetikáját a következő képlet írja le: $A_{i},$

I=\sum _{i}A_{i}e^{-t/\tau _{i)),

ahol az A i és az egyes komponensek relatív hozzájárulását jellemzi. ${\displaystyle \tau _{i))$

Irodalom

Sviridenkov E.G. Lumineszcencia lecsengési idő // Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effektus - Hosszú sorok. — 707 p. — 100.000 példány.
Fok MV Bevezetés a kristály foszforok lumineszcenciájának kinetikájába. M .: Nauka, 1964. 284 p.