ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измерение долгоживущей люминесценции из "Фото-люминесценция растворов" Почти все приборы, используемые для измерения обычной флуоресценции, применимы для изучения долгоживущей люминесценции. Мы обсудим здесь лищь некоторые модификации приборов, необходимые для измерения долгоживущей люминесценции, и некоторые дополнительные факторы, которые следует принимать во внимание. [c.257] Для измерения иитенсивности и спектра долголсивущей ю-минесценции удобно использовать частоту прерывания 800 Гц. Такую частоту можно получить с помощью диска, имеющего 16 прорезей и вращаемого мотором со скоростью 3000 об/мин. Чтобы избежать утечки света на ребрах прорезей диска прерывателя, время освещения на обоих дисках выбирается несколько меньше, чем темновое время, причем наиболее оптимальным является вариант, когда возбуждающий свет пропускается в течение 74 периода, а свет люминесценции — в течение /з периода. [c.259] Схема работы этих прерывателей показана на рис. 104. Верхняя диаграмма а представляет в идеальном виде фазу первого прерывателя, т. е. пунктирная кривая изображает периодическое изменение интенсивности возбуждающего света, падающего на образец. Пунктирная кривая характеризует также изменение интенсивности обычной флуоресценции, так как она появляется и затухает за время, пренебрежимо малое по сравнению с периодом прерывания. Сплошная линия на диаграмме а показывает возрастание и затухание долгоживущей люминесценции во время светового и темнового периодов. На диаграмме б показано положение второго прерывателя в противофазе, в этом случае фотоумножитель регистрирует только долгоживущую люминесценцию за период, соответствующий средней точке темнового периода. На диаграмме в изображено положение второго прерывателя в фазе. В этом случае фотоумножитель регистрирует как обычную флуоресценцию за время /ь так и долгоживущую люминесценцию за время /3. [c.259] Таким образом, для долгоживущей люминесценции с временем жизни больше 5 мс наблюдаемая интенсивность при антифазной установке составляет 7з общей скорости испускания, для времени жизни 0,25 мс она уменьшается еще в два раза, а при более коротких временах жизни быстро уменьшается. [c.262] Уравнение (3) совпадает с уравнением (254) только в том случае, если P = Ps tJt ). Но последнее соотношение, как мы видели, относится только к случаю быстрого прерывания, когда формула (254) дает коэффициент, равный 0,333. В общем же случае формула (254) оказывается неверной. [c.262] КИ в области коротких длин волн желательно использовать кювету из синтетической двуокиси кремния. Для возбуждения флуоресцеина светом с длиной волны 436 нм можно использовать пи-рексовую кювету, если применяется метод освещения под прямым углом. [c.265] Выходы долгоживущей люминесценции определяются тем же методом, что и выходы быстрой флуоресценции (см. раздел П1, Л, 2), путем сравнения площади под исправленным спектром испускания с площадью под спектром быстрой флуоресценции стандартного соединения. Для получения соответствующей величины площади, которую подставляют в уравнение (247), интенсивность долгоживущей люминесценции нужно, разумеется, разделить на коэффициент фосфориметра. [c.265] Какой бы метод ни использовали для регистрации долгоживущей люминесценции (/в) как функции времени после выключения возбуждающего света, результаты следует изображать в виде зависимости от времени величины п1о (рис. 108). [c.269] Прямолинейный график показывает, что люминесценция затухает экспоненциально, а наклон прямой дает время жизни т [см, уравнение (25)]. Нелинейный график (см., например, рис. 32, 34, 108, кривая (Э) указывает на наличие особенностей в механизме испускания. Например, в жидком растворе это может указывать на то, что интенсивность возбуждающего света так велика, что скорость бимолекулярного тушения триплетов триплетами вносит существенный вклад в полную скорость распада триплета (см. раздел II, Г, 4). [c.269] Для читателя, не знакомого с электроникой, полезно сказать несколько слов о постоянной времени измерительной цепи. На рис. 109 изображена схема цепи, используемой для регистрации затухания люминесценции. Ток от фотоумножителя, измеряющего люминесценцию, проходит на землю через сопротивление l, и напряжение, выделяющееся на этом сопротивлении, подается на осциллограф. При этом чувствительность будет пропорциональна сопротивлению Рь максимально возможное значение которого будет соответствовать входному сопротивлению усилителя вертикальной развертки осциллографа в диапазоне максимальной чувствительности. Типичная максимальная величина может достигать 10 МОм. [c.269] При длинных подводящих проводах фотоумножителя паразитная емкость Се может оказаться достаточной для того, чтобы постоянная времени стала равной нескольким десятым миллисекунды при = 10 МОм, и такую схему нельзя использовать для измерения малых времен жизни. Для борьбы с паразитной емкостью можно либо укорачивать подводящие провода, либо уменьшать сопротивление Рь хотя последнее будет также снижать общую чувствительность. При очень малых временах жизни предусилитель (катодный повторитель) следует помещать непосредственно в кожухе фотоумножителя. Катодный повторитель преобразует слабый ток фотоумножителя, проходящий по высокоомному сопротивлению, в сигнал сильного тока с малым импедансом на низкоомном сопротивлении, что вызывает адекватное падение напряжения на небольшом входном сопротивлении осциллографа. Для большинства работ, однако, предусилитель не требуется. [c.270] Демпфирующую емкость полезно подключать [уравнение (257)] при измерении относительно больших времен жизни при низкой интенсивности для уменьшения шумов осциллографа. В случае очень слабых световых сигналов с очень малой постоянной времени кривая на осциллографе отражает неравномерность потока квантов на фотокатод детектора. Шум значительно уменьшается, если параллельно присоединить конденсатор С (рис. 109). Необходимо, однако, следить, чтобы величина РС была меньше 0,1 измеряемого времени жизни. [c.270] В присутствии значительно больших концентраций второго лю-минесцирующего вещества (см. гл. V). С другой стороны, степень чистоты вешеств, используемых для исследования люминесценции, должна быть очень высокой, по крайней мере по отношению к некоторым классам примесей. Так, при определении спектра испускания быстрой флуоресценции соединения, имеющего малый квантовый выход флуоресценции и малый коэффициент погашения при длине волны возбуждающего света, присутствие 0,1% примеси, имеющей большой квантовый выход флуоресценции и высокий коэффициент погашения, может полностью исказить результаты. Аналогичные рассуждения применимы и к определению испускания фосфоресценции в твердом растворе нри низкой температуре. Поэтому желательно проверять чистоту путем измерения спектра флуоресценции при нескольких длинах волн возбуждения. Если при этом наблюдается изменение формы спектра, то можно предполагать присутствие второго флуоресцирующего вещества. К вновь появляющимся полосам флуоресценции также нужно относиться осторожно и тщательно проверять, не обусловлены ли они примесями. [c.271] Вследствие больших времен жизни триплетных состояний и их чувствительности к тушению в жидком растворе (см. гл. П) степень чистоты как растворенного вещества, так и растворителя, в котором исследуется долгоживущая люминесценция, должна быть намного выше степени чистоты, необходимой для исследования быстрой флуоресценции. Содержание кислорода нужно уменьшить до ничтожной величины путем откачивания до высокого вакуума, как указано в разделе III, И, 2. Основная трудность состоит в том, чтобы удалить следы примесей, способных быть акцепторами энергии триплетов изучаемых соединений, так как эти примеси могут вносить ошибки при концентрациях меньше 10 М. Трудность возрастает, если исследуемое соединение имеет относительно высокий триплетный уровень. Так, большинство примесей, способных тушить триплет фенантрена (расположенный при 2,21 мкм ), не влияет на триплет антрацена (расположенный при 1,48 мкм ), так как триплетные состояния примесей расположены выше, чем триплеты антрацена (см., например, раздел IV, Б, 4). [c.271] Примеси можно обнаруживать не только по их влиянию на время жизни и интенсивность замедленной флуоресценции исследуемого вещества, но также и по появлению новых полос испускания сенсибилизованной замедленной флуоресценции примеси. Такие примеси при облучении в присутствии сенсибилизатора иногда претерпевает фоторазложение и таким образом могут быть удалены. На рис. 110 показан расход пирена и других примесей в растворе фенантрена при облучении. Было найдено, что следы пирена в этом растворе появились из этанола, который использовали для приготовления раствора. Этанол был взят из емкости, из которой ранее брали этанол для приготовления растворов пирена, соблюдая при этом все меры предосторожности, чтобы не допустить загрязнения. Наличие в растворителе 1 части пирена на 10 частей было объяснено загрязнением через воздух, когда емкость, содерл а-щую этанол, открывали в лаборатории,в которой проводились опыты с пиреном. Этот пример показывает, с какой осторожностью надо хранить и обращаться с очищенными растворителями. [c.272] Люминесценция примесей в этаноле при 20 С, сенсибилизованная фенантреном (Ю М) [111]. [c.272] Ниже кратко описаны методы приготовления некоторых обычно используемых растворителей. [c.273] Этанол. 3 г гранулированного едкого кали промывают этанолом для удаления поверхностных примесей, а затем добавляют к 3 л чистого кипящего этанола. Растворитель сразу же перегоняют и собирают среднюю фракцию (50%). Влияние такой обработки на спектр испускания флуоресценции показано на рис. 151 (раздел V, В, 4). [c.273] Вернуться к основной статье