Кристаллофосфоры, Люминесценция

Люминофоры — вещества, способные к люминесценции. Неорганические кристаллические люминофоры называются также кристаллофосфорами. [c.135]

Представление о кристаллофосфорах. Люминесценция наблюдается в различных агрегатных состояниях — в газах и парах, в жидкостях и твердых телах. Объектами рассмотрения в данной книге являются только люминесцирующие кристаллы неорганических веществ. Их свечение обладает рядом специфических особенностей. Еще в конце прошлого века было установлено, что люминесценция многих твердых тел сильно зависит от наличия в них незначительных примесей, определяющих как цвет свечения, так и самую способность к люминесценции. Эти примеси получили название активаторов, а содержащие их люминофоры стали рассматриваться как твердые растворы активатора в основном веществе, называемом основанием люминофора. Естественно возникло представление о том, что акт излучения происходит в субмикроскопических образованиях, связанных с атомами активатора и получивших наименование центров свечения. Исследования показали также, что наряду с активаторами — примесями, вызывающими свечение, существуют и такие примеси, которые сильно уменьшают интенсивность люминесценции, тушат ее. Поэтому они получили название тушителей. [c.7]

Природа рекомбинационной люминесценции более сложная. Этот вид люминесценции наблюдается при рекомбинации (воссоединении) радикалов или ионов с образованием возбужденных молекул, он может возникать у различных газов и особенно характерен для кристаллофосфоров. При возбуждении (например, сульфидных кристаллофосфоров) происходит разделение их центра свечения на две противоположно заряженные части. При последующей встрече этих частей происходит их рекомбинация с выделением энергии, которая приводит в возбужденное состояние центр свечения. Последний переходит в невозбужденное состояние с излучением кванта люминесценции. [c.89]

Особенности люминесценции кристаллофосфоров [c.510]

Привести примеры количественных определений элементов и веществ методом люминесценции а) по их собственной люминесценции б) по свечению их кристаллофосфоров в) по люминесценции их комплексных соединений с органическими лигандами. [c.215]

Люминесценция кристаллофосфоров. Описан 1691, 692] метод обнаружения ЗЬ по люминесценции кристаллофосфоров, образующихся при выпаривании анализируемого раствора с СаО или K4[Fe( N)в] в качестве источника УФ-излучения используют ртутно-кварцевую лампу ПРК-4. В первом случае в присутствии ЗЬ кристаллофосфоры излучают желто-зеленое излучение, ва [c.19]

Люминофоры — это вещества, способные люминесцировать при различных видах возбуждения. Неорганические люминофоры — фосфоры, имеющие кристаллическое строение, относят к кристаллофосфорам. Свечение люминофора может быть обусловлено как свойствами его основного вещества, так и примесями — активаторами. При этом активатор образует в основном центры люминесценции. Люминофоры применяют для преобразования различных видов энергии в световую. Спектры возбуждения и излучения различных фотолюминофоров могут лежать в интервале от коротковолнового ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона. Ширина спектральных полос варьируется от тысяч ангстрем для органолюминофоров до единиц ангстрем для кристаллофосфоров, активированных РЗЭ. Длительность послесвечения различных люминофоров колеблется от 10 с для органолюминофоров до нескольких часов для кристаллофосфоров. [c.294]

При возбуждении люминесценции в каждом конкретном случае следует разумно подходить к выбору источника возбуждения. Для возбуждения люминесценции жидких веществ (растворов) целесообразнее всего использовать УФ- и видимый свет. Люминесценцию твердых веществ, например кристаллофосфоров, можно возбуждать УФ- или видимым светом, рентгеновскими и катодными лучами. В дальнейшем мы будем рассматри- [c.498]

На рис. 14.4.83 схематически приведены электронные переходы в кристаллофосфорах, обусловливающие появление люминесценции различного типа. В соответствии с зонной теорией твердого тела, возможно несколько механизмов возникновения рекомбинационного свечения кристаллофосфоров. [c.509]

Для сравнения длительности люминесценции различных кристаллофосфоров используют те значения времени, в течение которьгх интенсивность свечения остается выще некоторого порогового значения, определяемого чувствительностью человеческого глаза в определенных условиях его адаптации. [c.510]

Спектры люминесценции кристаллофосфоров в основном представляют собой широкие симметричные полосы, располагающиеся обычно в видимой области спектра. В некоторых случаях наблюдается более сложная форма спектров люминесценции, что указывает на наличие у кристаллофосфора нескольких центров свечения, полосы, излучения которых налагаются друг на друга. Свечение каждого из центров, как правило, затухает с различной скоростью. [c.510]

Основа кристаллофосфора также оказывает существенное влияние на спектр его люминесценции. Один и тот же активатор в различных основах вызывает свечение, отличающееся по своему составу. Увеличение атомной массы катиона и аниона основы обычно приводит к смещению полосы излучения в длинноволновую область (табл. 14.4.157). [c.510]

В тех случаях, когда в спектрах излучения кристаллофосфоров наблюдается несколько полос, изменение длины волны возбуждающего света может вызвать изменение спектрального состава излучения. Это хорошо видно на примере кристаллофосфора ZnS Мп. При возбуждении люминесценции монохроматическим светом с >. = 365 нм наблюдается желтое свечение, обусловленное атомами марганца. При возбуждении люминесценции светом с >. = 313 нм свечение богато голубыми линиями, связанными с присутствием в кристаллической решетке кристаллофосфора атомов цинка, играющих роль активаторов. [c.511]

Выход люминесценции у кристаллофосфоров может достигать нескольких десятков процентов и сильно зависит от концентрации активатора и неконтролируемых примесей. Обычно активатор вводят в кристаллическую решетку в количествах, достаточных для подавления действия случайных примесей, снижающих выход люминесценции. Однако необходимо избегать введения больших количеств активатора, поскольку в этом случае возможно образование ассоциированных центров, включающих несколько частиц активатора. Такие центры либо не светятся вообще, либо дают измененное свечение. Тушение люминесценции, вызванное введением больших количеств активатора, называют концентрационным тушением свечения кристаллофосфоров. Для многих кристаллофосфоров при определенных условиях их получения наблюдается линейная зависимость между интенсивностью люминесценции и концентрацией активатора. [c.511]

Повышение температуры приводит к уменьшению свечения кристаллофосфоров. Это связано не только с действием нагревания на люминесцирующие центры подобно температурному тушению молекулярной люминесценции, но и с другим процессом — заполнением локализованных на уровнях активатора дырок электронами, поднимающимися из валентной зоны под воздействием тепловой энергии. В результате нейтрализации центры свечения теряют способность к рекомбинации с электронами из зоны проводимости. Дырки, образовавшиеся в валентной зоне вследствие ухода электронов, перемещаясь по валентной зоне, локализуются на центрах тушения. Центры тушения— особые места решетки, не способные к люминесценции. Они возникают вследствие дефектов в кристаллической решетке кристаллофосфора, связанных с включением в нее при- [c.511]

Применяемые в анализе кристаллофосфоры должны отвечать ряду требований высокий выход люминесценции (иногда это касается свечения какой-либо определенной длины волны) стойкость к разрушающему воздействию возбуждающего света, влаги и атмосферы высокая температура плавления высокий верхний температурный предел свечения длительное свечение в одних случаях и отсутствие его в других. [c.517]

Кристаллофосфоры — неорганические кристаллические люминофоры. Обычно их получают спеканием основного вещества (ZnS, dS, aS, SrS и др.) с активатором (соединения Ag, Си, Мп, Се и др.) и плавнем (Na l, NaNOj, K l, aFj и др.). В некоторых случаях кристаллофосфор удается получить сокристаллизацией активатора и основного вещества из насыщенного раствора последнего. Спектр люминесценции кристалло-фосфора определяется типом активатора. [c.508]

Люминесценцию кристаллофосфоров используют в аналитической практике как высокочувствительный и селективный метод определения лантаноидов, урана и некоторых переходных металлов. С помощью этого метода достигают пределов обнаружения 10 -10 %. Относительная погрещность определения обычно составляет от 2 до 20 %. [c.518]

ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, возникающая под действием световых квантов. Различают Ф. с коротким послесвечением — флуоресценцию, с длительным послесвечением — фосфоресценцию. Ф. применяется в люминесцентном освещении (лампы дневного света), изготовлении светящихся шкал (кристаллофосфоры), люминесцентном анализе (люминесцентные реактивы), микробиологии и медицине (люминесцентные индикаторы), машиностроении (дефектоскопия), в строительстье (меченые пески) и др. [c.268]

Зонная теория дает следующее схематичное объяснение механизма люминесценции кристалло сфоров. Впервые эти идеи были высказаны в 1934 г. Д. И. Блохинцевым. На рис. 92 изображена энергетическая зонная схема кристаллофосфора типа ZnS. Валентная зона основного вещества обозначена буквой В, зона проводимости — С, локальные уровни активатора — Ц, локальные уровни ловушек — Л. [c.366]

При введении в некоторые нелюминесцирующие кристаллы примесей других элементов (активаторов) они проявляют характерную люминесценцию. Эти вещества называют кристаллофосфорами. По интенсивности люминесценции кристаллофосфоров находят элементы-примеси. Так, можно приготовить кристал-лофосфоры на основе оксида кальция и определить примесь селена и теллура по красной люминесценции, таллия(1)—по желто-зеленой, висмута(111) — по сине-фиолетовой с достаточно низким пределом обнаружения. [c.360]

По собственной люминесценции определяют U, лантаноиды и нек-рые переходные элементы с большой селективностью, т.к. их спектры в ряде случаев характеризуются структурой. Пределы обнаружения U в водах и геол. объектах при применении кристаллофосфоров 5 10 -1-10 °% РЗЭ при использовании орг. реагентов 10 -10" %, в кристаллофосфорах 10" 10" % переходных элементов (в т.ч. и платиновых) в кристаллофосфорах 10 -10- %. Ртутеподобные ионы (ТГ, Pb Te As" Sb ) можно определять по люминесценции замороженных р-ров их солей и. в кристаллофосфорах с пределом обнаружения 10" -10" %. Применение лазеров позволяет снизить пределы обнаружения нек-рых элементов до 10" %. [c.614]

Активаторы (от лат. a tivus — активный, деятельный), В химии 1) вещества (промоторы), добавление которых к катализатору увеличивает его активность, избирательность или устойчивость. Напр,, железный катализатор синтеза аммиака содержит несколько процентов активирующих веществ AI2O3, К2О. Оксид ванадия (V) — катализатор окисления SOa в ЗОз — активируют добавками оксидов щелочных металлов 2) атомы элементов, вводимые в небольших количествах в кристаллическую решетку кристаллофосфоров, образующие вместе с окружающими их атомами решетки центры люминесценции кристаллофосфоров. Для кристаллофос-(юра сульфида цинка А, являются Си, Ag, Au, Mn, редкоземельные элементы для флюорита СаРг— редкоземельные элементы 3) вещества, способствующие коррозии, напр,, ионы водорода, кислород, растворенный в воде 4) вещества, усиливающие действие ферментов. [c.10]

Для определения марганца используют кристаллофосфор ЗЬзО. —Мп [141. Тетраокись сурьмы исключительно чувствительна к примеси марганца. Оранжево-красная полоса излучения (500—632—800 нм) отчетливо обнаруживается уже прн содержании 1-10 г Мн/г. Концентрационное гашение не обнарул ивается, когда концентрация достигает 3-10 г Мп/г. Марганец определяют визуальным сравнением,флуоресценции испытуемых и эталонных образцов. Сильными гасителями люминесценции SЬ20 — Мп являются Ге(П1), 2н(П), N (11), Со(П), РЬ(П), Си(П). Увеличивают яркость свечения окислы бора, фосфора и мышьяка. Определению [c.71]

Отмечена флуоресценция сульфида кадмия, осажденного в микропробирке в присутствии цианида открываемый минимум 0,02 мкг СА мл, как при реакции с пиридином [393, стр. 236]. Предложено определение С(18 в присутствии меди и по вызываемому им тушению свечения флуоресцеина на фильтровальной бумаге при соотношении Си С(1 = 100 1 чувствительность обнаружения последнего соответствует рО около 5,2 (С = 6 мкг мл) [392, стр. 195]. На бумажных хроматограммах кадмий можно открывать по люминесценции в присутствии других катионов смесью 8-оксихи-нолина, кверцетина и салицилаламина [106] или 8-оксихинолина с койевой кислотой (открываемый минимум — 0,05 мкг) [45, стр. 148] используют также хроматографирование на бумаге, пропитанной одним 8-оксихинолином [149]. Из других люминесцентных реакций описано открытие от 0,01 мкг d в кристаллофосфорах на основе ТЬОг при их облучении конденсированной искрой между вольфрамовыми электродами [45, стр. 138]. Вольфрамат кадмия дает ярко-желтую, а его нитрат фиолетово-синюю флуоресценцию [539]. [c.47]

А -> А + Нуа-Рекомбинационная люминесценция наблюдается у различных газов при рекомбинагщи радикалов или ионов с образованием возбужденных молекул. Однако наиболее часто рекомбинационное свечение наблюдается у кристаллофосфоров. [c.499]

Поглощение возбуждающего света происходит в основном веществе (рис. 14.4.83,.а, б). В результате возбуждеЕшя электрон ё из заполненной валентной зоны переходит в зону проводимости (рис. 14.4.83, а, б I), а на его месте в валентной зоне образуется дырка, обладающая свойствами положительного заряда е" и способная передвигаться по валентной зоне. Передвижение дырки осуществляется в результате быстрого последовательного обмена электронами между соседними ионами валентной зоны. Если уровень активатора располагается вблизи от валентной зоны, то электрон с активатора рекомбинирует с дьфкой. Она всплывает и локализуется на его уровне (рис. 14.4.83, а, б П). В результате рекомбинации электрона е, попавшего в зону проводимости, с дыркой активатора е (рис. 14.4.83, а, б 111) возникает кратковременное свечение. Однако электрон, оказавшийся на нижнем уровне зоны проводимости, может перейти на локальный уровень (безызлучательный переход рис. 14.4.83, б, IV). Переход с локального уровня непосредственно на невозбужденный уровень активатора невозможен. Чтобы попасть на уровень активатора, электрон сначала должен вернуться назад в зону проводимости, для чего ему необходимо сообщить дополнительно небольшую порцию энергии. Запасенная электронами на ловушках энергия (так называемая запасенная светосумма) может быть освобождена при нагревании кристаллофосфора или облучении его ИК-светом. При помощи энергии, сообщенной извне (тепловой или лучистой), захваченный ловушкой электрон возвращается в зону проводимости (рис. 14.4.83, б, V), а затем рекомбинирует с положительно заряженным ионом активатора (дыркой), вызывая его люминесценцию. Люминесценция, отве- [c.509]

У некоторых кристаллофосфоров (щелочногалоидные, активированные солями уранила, редкоземельными элементами и др.) наблюдается свечение, отвечающее внутрицентровым переходам. Здесь процессы возбуждения и люминесценции обусловлены электронными переходами в пределах активатора и не связаны с его ионизацией (рис. 14.4.83, Э). По свойствам этот вид люминесценции близок к молекулярной люминесценции (связь между спектрами поглощения и люми-несцешщи, экспоненциальный закон ее затухания, малая длительность т = 10 -10 с). [c.510]

По своим свойствам свечение кристаллофосфоров отличается от молекулярной люминесценции. Эти различия, прежде всего, касаются длительности и характера затухания свечения. Если для молекулярной люминесценции характерны кратковременные процессы свечения (флуоресценция), то для свечения 1фисталлофосфоров, имеющего рекомбинационную природу, характерны, напротив, длительные процессы свечения. Затухание свечения кристаллофосфоров после прекращения возбуждения подчиняется гиперболическому закону и может бьггь описано эмшфической формулой Беккереля [c.510]

Длительность люминесценции кристаллофосфоров может быть весьма различной, и часто у одного и того же кристаллофосфора наблюдается несколько свечений разной длительности. Нередко одновременно с длительным наблюдается кратковременное свечение, которое накладывается на первое. Кратковременное свечение вызвано непосредственным возбуждением актива-тора и по своим свойствам близко молекулярной люминесценции. Отличие заключается в том, что в кристаллофосфорах активатор сильно взаимодействует с кристаллической решеткой основного вещества. Вследствие этого поглощаемые и излучаемые частоты представляют собой комбинацию частот чисто электронного перехода активатора с частотами колебаний решетки основного вещества. Участие колебательных уровней кристаллической решетки основного вещества кристаллофосфора в механизме дезактгшации электронно-возбужденного состояния активатора приводит к появлению широких (100-200 нм и более) полос излучения. [c.510]

В отличие от молекулярной люминесценции, для которой наблюдается тесная связь между спектрами поглощения и люминесценции, для люминесценции кристаллофосфоров подобная зависимость, как правило, отсутствует. Это легко объясняется рекомбинационной схемой свечения последних. В самом деле, поглощательная способность кристаллофосфора определяется кристаллической рещеткой основного вещества, а излучение осуществляется другой его частью — активатором. [c.511]

Люминесцентный анализ обладает высокой чувствительностью, низкими пределами обнаружения и используется преимущественно для обнаружения и количественного определения следовых количеств веществ в природных, промышленных и биологических объектах. Он включает в себя атомно-флуоресцентный анализ, флуориметрию, фосфориметрию, анализ по спектрам люминесценции кристаллофосфоров, хемилюми-несцентный анализ. [c.513]

Анализ по спектрам люминесценции кристаллофосфоров. Среди неорганических люминофоров наибольшую ценность для анализа представляют кристаллофосфоры. По характеру свечения кристаллофосфора можно судить о наличии элемента-активатора. Между интенсивностью люминесценции и содержанием активатора наблюдается линейная зависимость, что использутот для определения микроколичеств многих элементов. [c.517]

Дяя измерения спектров люминесценции кристаллофосфоров используют как спектрофлуориметры, так и спектрофосфориметры. Спектрофлуориметры приме- [c.517]

В аналитической практике применяют люминесценцию крисгалло-фосфоров, основой которых а жат оксиды, сульфиды, фториды, силикаты, фосфаты металлов П, Ш и IV групп периодической системы (определение лантанидов с числом 4/ -электронов от 1 до 13 Се - Yb) и ( с-фаты, карбонаты, фториды щелочных и щелочноземельных металлов, чаще всего NaF (определение урана). Спектры излучения кристаллофосфоров также характеристичны (рис. 11.59) методики — высокоселективны и чувствительны, но обладают меньщей воспроизводимостью по сравнению с методиками определения лантанидов и урана в жидких растворах. [c.308]

Кривая зависимости интенсивности люминесценции от температуры (или времени), наблюдаемая при нагревании кристаллофосфоров, называется кривой термического высвечивания (КТВ). На рис. 6.5.4 приведен пример такой кривой термовысвечивания. Форму 1СТВ определяют термическое освобождение носителей заряда и опустошение ловушек. Если у кристаллофосфора несколько типов ловушек, КТВ состоит из нескольких пиков, с чем и приходится сталкиваться обычно в реальных условиях. Для ТЛД пригодны те кристал-лофосфоры, у которых интенсивность одного — главного максимума значительно выше остальных (кривая 1 на рис. 6.5.4 кривая 2 объясняется тепловым свечением). Светосумма, определяемая по площади под КТВ [c.122]

Определение содержания " Кр в различных объектах проводят как по а-активности [9, 83], так и другими методами. Метод кулонометрии с разверткой потенциала позволяет определять 5-10 % нептуния в солях и оксидах урана без предварительного выделения [81]. В [82] предложен более чувствительный метод потен-циостатической вольтамперометрии, позволяющей относительным методом определять в присутствии урана 0,05-0,1 мкг нептуния при объеме раствора в ячейке 10-12 мл. Метод, основанный на люминесценции кристаллофосфора Сар2 Мр, позволяет определять 10 -10 г " Нр в пробах. Абсолютный предел обнаружения этим методом составляет 5 10г. Метод состоит в том, что измеряемое количество " Кр в виде азотнокислого раствора смещивается с порошком Са 2. Порошок высушивают и прокаливают при температуре ниже температуры плавления. Для возбуждения люминесценции Кр в Сар2 Np в данной работе использова- [c.291]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология