光致發(fā)光的由來(lái)
發(fā)布日期:2014-07-08
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與白熾發(fā)光相對(duì)比,光致以光是由于原子、分子、聚合物和晶體的能級(jí)受到非熱激發(fā)而產(chǎn)生光輻射的發(fā)光現(xiàn)象。
光致發(fā)光材料可以劃分為如下幾大類“
(1)芳香族分子,在氣相、液相和固相以及在流動(dòng)的和靜止的溶液中的發(fā)光。它們組成一個(gè)大類,且廣泛于閃爍體、發(fā)光染料和涂料、纖維和紙張?jiān)隽羷约叭玖霞す獾取?BR>(2)無(wú)機(jī)晶體,其中包括鉆石、寶石、堿鹵化物、硫化鋅和鎢酸鈣。它們的發(fā)光效率高,而且是由雜質(zhì)中心和晶體缺陷產(chǎn)生的。發(fā)光的無(wú)機(jī)晶體可以制成閃爍體、發(fā)光屏、固體激光、珠寶等等。
(3)惰性氣體(He,Ne,Ar,Kr,xe),可以處于氣相、液相和固相以及溶液中。它們可以用于放電燈、氣體激光器和閃爍體。
(4)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)分子,在氣相中發(fā)光。其中一些分子:H2,D2,N2和Hg用于放電燈,另一些N2,I2和CO2)用于氣體激光。
(5)無(wú)機(jī)離子,重要的稀士元素。被用作晶體、玻璃和螯合物的發(fā)光體,例如無(wú)機(jī)閃爍和琉璃閃爍體,以及釹玻璃激光器等。
(6)生物分子,諸如芳香搭配、核苷酸、葉綠素、類葉素、維他命和荷爾蒙等,它是生物物理研究的重要領(lǐng)域。
(7)脂肪分子(石臘和環(huán)已烷),過(guò)去認(rèn)為它們不發(fā)光,現(xiàn)在知道它們?cè)谶h(yuǎn)紫外會(huì)發(fā)光,只不過(guò)量子產(chǎn)額較低。
以上給出了發(fā)光材料及其應(yīng)用的范圍,不可能做到一個(gè)也不遺漏。
按照激發(fā)的模式可把發(fā)光分類如下:
▲光吸收 光至發(fā)光
▲高能粒子 射線發(fā)光
▲陰極射線,電子束 陰極發(fā)光
▲電場(chǎng) 電致發(fā)光
▲熱發(fā)光的離子復(fù)合 熱致發(fā)光
▲化學(xué)反應(yīng),通常是氧化 化學(xué)發(fā)光
▲生命過(guò)程,通常是發(fā)酵 生物發(fā)光
▲摩擦力 摩擦發(fā)光
▲ 聲與超聲 聲致發(fā)光
光致發(fā)光包括熒光和磷光兩種,如果具有相等多重性(單一態(tài)——單一態(tài),有時(shí)是三重態(tài)——三重態(tài))的兩能級(jí)之間是自旋容許躍遷,則出現(xiàn)熒光現(xiàn)象,如果具有不同多重態(tài)(三重態(tài)——單一態(tài))的兩能級(jí)之間是自旋禁戒躍遷,則出現(xiàn)磷光。能級(jí)模型顯示了輻射躍遷和輻射躍遷的原理性徑。在大多數(shù)情況下,由于吸收輻射,分子從基態(tài)(So)升高到受激的單一態(tài)(Sm)。去激發(fā)的更佳路程是使激發(fā)態(tài)壽命最短的路。幾乎所有的分子通過(guò)無(wú)輻射過(guò)程而迅速降落到最低態(tài)(Sl或Tl),所以經(jīng)常觀察到的輻射躍遷是Sl→So的熒光,以及Tl→So的磷光。
熒光壽命(0.1~10ns)一般比磷光壽命(1ms~10s)短得多。因此,也將熒光定義為在激發(fā)之后瞬時(shí)出現(xiàn)的光致發(fā)光,而磷光則被定義為存在明顯延遲的光致發(fā)光。由于存在壽命與磷光相近的延遲熒光,這個(gè)定義也就不完全正確。因?yàn)檠舆t熒光比較罕見(jiàn),而且用普通的光譜熒光計(jì)不能將延遲的任何發(fā)射(比探測(cè)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)還短)與瞬時(shí)熒光相區(qū)別,所以,從操作的觀點(diǎn)出發(fā),上面的定義不是較方便的。磷光和延遲熒光需要的儀器非常相似,因此也可以進(jìn)行同樣的考慮。在操作定義這種含義上,“熒光”這個(gè)術(shù)語(yǔ)便可自由地當(dāng)作壽命適于探測(cè)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)的光致發(fā)光來(lái)應(yīng)用。