Люмінесценція та квантові генератори

гасіння люмінесценції. Вірогідність безвипромінювальних переходів залежить від багатьох чинників, наприклад зростає при підвищенні температури (температурне гасіння), концентрації люмінесціюючих молекул (концентраційне гасіння) або домішок (домішкове гасіння). Таке гасіння люмінесценції пов'язано з передачею енергії збудження молекулам тушителя або її втратою при взаємодії люмінесціюючих молекул між собою і з тепловими коливаннями середовища. Отже, здібність до люмінесценції залежить як від природи люмінесціюючої речовини і його фазового стану, так і від зовнішніх умов. При низькому тиску люмінесціюють пари металів і благородні гази (це явище застосовується в газорозрядних джерелах світла, люмінесцентних лампах і газових лазерах). Люмінесценція рідких середовищ в основному характерна для розчинів органічних речовин.

Яскравість люмінесценції кристалів залежить від наявності в них домішок (так званих активаторів), енергетичні рівні яких можуть служити рівнями поглинання, проміжними або випромінювальними рівнями. Роль цих рівнів можуть виконувати також енергетичні зони (валентна і провідність). Кристали Л, що володіють ними, називаються кристалофосфорами.

В кристалофосфорах збудження світлом, електричним струмом або пучком часток створює вільні електрони, дірки і експтони. Електрони можуть мігрувати по гратах, осідаючи на пастках. Люмінесценція, що відбувається при рекомбінації вільних електронів з дірками, називається міжзонною. Якщо рекомбінує електрон з діркою, захопленою центром свічення (атомом домішки або дефектом грат), відбувається люмінесценція центру. Рекомбінація екситонів дає екситон люмінесценції. Спектр люмінесценції кристалофосфорів складається з міжзонної, екситона і домішкової смуг.

Основні фізичні характеристики люмінесценції: спосіб збудження (для фотолюмінесценції — спектр збудження); спектр випромінювання (вивчення спектрів випромінювання люмінесценції складає частину спектроскопії); стан поляризації випромінювання; вихід випромінювання, тобто відношення поглиненої енергії до тієї, що випромінює (для фотолюмінесценції вводиться поняття квантового виходу люмінесценції — стосунки числа квантів, що випромінюють, до поглинених). Поляризація люмінесценції пов'язана з орієнтацією і мультиполярностю випромінюючих і поглинаючих атомних систем.

Кінетика люмінесценції, тобто залежність свічення від часу, інтенсивності випромінювання I, від інтенсивності збудження, а також залежність люмінесценції від різних чинників (наприклад, температури) служить важливою характеристикою люмінесценції

Кінетика люмінесценції у сильній мірі залежить від елементарного процесу. Кінетика загасання резонансної люмінесценції при малій щільності збудження і малої концентрації збуджених атомів носить експоненціальний характер. При великій щільності збудження спостерігається відхилення від експоненціального закону загасання, викликане процесами вимушеного випромінювання. Квантовий вихід резонансної люмінесценції зазвичай близький до 1. Кінетика загасання спонтанної люмінесценції також зазвичай носить експоненціальний характер. Кінетика рекомбінаційної Л. складна і визначається вірогідністю рекомбінації, захвату і звільнення електронів пастками, залежними від температури. Найчастіше зустрічається гіперболічний закон загасання. Час загасання люмінесценції змінюється в широких межах — від 8 сек. до декількох годин. Якщо відбуваються процеси гасіння, то скорочуються вихід люмінесценції і час її загасання. Дослідження кінетики гасіння люмінесценції дає важливі відомості про процеси взаємодії молекул і міграції енергії.

Вивчення спектру, кінетики і поляризації випромінювання люмінесценції дозволяє досліджувати спектр енергетичного стану речовини, просторову структуру молекул, процеси міграції енергії. Для дослідження люмінесценції застосовуються прилади, реєструючи свічення і його розподіл по спектру, — спектрофотометри. Для виміру часів загасання застосовуються тауметри і флуорометри. Люмінесцентні методи є одними з найбільш важливих у фізиці твердого тіла. Люмінесценцію деяких речовин лежить в основі дії лазерів. Люмінесценція ряду біологічних об'єктів дозволила отримати інформацію про процеси, що відбуваються у клітках на молекулярному рівні. Для

1 2 3 4 5 6

Схожі роботи

Реферати

Курсові

Дипломні