2. За тривалістю світіння;

3. За процесами всередині атомів люмінофорів.

В залежності від природи збудження розрізняють наступні види люмінесценції:

1. фотолюмінісценція(ФЛ) – світіння, що виникає під дією світлових променів оптичного діапазону – видимих та ультрафіолетових;

2. рентгенолюмінісценція – світіння, що виникає під дією рентгенівських та гамма-променів;

3. катодолюмінісценція – світіння газів в умовах зниженого тиску, викликана електронами;

4. іонолюмінісценція – світіння газів в умовах зниженого тиску,

викликана іонами;

3, 4 спостерігаються в газорозрядних трубках та лампах денного світла.

5. електролюмінісценція – виникає під дією електричного поля;

6. радіолюмінісценція – під дією ядерного випромінювання;

7. триболюмінесценція – світіння при механічному розколюванні(розтиранні) кристалів чи при дії ультразвуку великої інтенсивності на кристали;

8. хемілюмінесценція – світіння, що виникає при протіканні хімічних реакцій, частіше окисних;

9. біолюмінесценція – світіння живих організмів: світлячків, грибів, водоростей.

За тривалістю світіння люмінесценцію поділяють на:

1) флуоресценцію – короткочасне світіння, з тривалістю τ = 10^-8 – 10^-7 секунд;

2) фосфоресценцію – тривале світіння, з тривалістю τ = 10^-3 секунд до хвилин, годин і навіть років.

Характеристики фотолюмінісценції:

1. Спектр випромінювання – це крива залежності інтенсивності І люмінесцентного випромінювання від довжини хвилі λ: І = f﴾λ﴿;

Спектр поглинання – залежність інтенсивності світла від довжини хвиль, що поглинаються речовиною.

2. Квантовий вихід φ_фл – відношення числа фотонів, випущених речовиною, Ν_фл до числа фотонів, поглинутих речовиною Ν_n :

3. Енергетичний вихід – відношення енергії фотолюмінісценції до енергії, поглинутою речовиною:

Зв’язок між енергетичним і квантовим виходами матиме вигляд:

.

Для прозорих люмінофорів існує залежність інтенсивності фотолюмінісценції від її квантового виходу:

,

де – інтенсивність збуджуючого світла,

- оптична густина люмінофора.

4. Кінетика процесу. Закон затухання світіння ФЛ з часом має вигляд:

де – час, – інтенсивність світіння ФЛ, – інтенсивність світіння ФЛ

в початковий момент часу =0, - середній час випромінювання люмінесціюючим атомом.

Закони фотолюмінісценції:

1. Закон Стокса: спектр ФЛ зсунутий щодо спектра збудження в сторону більш довгих хвиль.

2. Закон Вавилова: енергетичний вихід ФЛ не може бути більший одиниці: .

Люмінесцентні методи використовуються в медицині при дослідженні морфофункціональних змін органів у нормі, при патології, у фармакології, в судовій медицині, в лабораторній справі. Люмінесцентний аналіз дуже чутливий, не вимагає розділу суміші. Його можна проводити в біологічних середовищах, тканинах і багатокомпонентних системах. Люмінесцентний аналіз використовується для контролю за станом атмосферного повітря, за чистотою реактивів і води, при сортуванні харчових продуктів, перевірці якості фармакологічних засобів. За кольором люмінесценції розрізняють живі і мертві клітини, свіже і старе насіння. Наявність адреналіну в крові людини визначають за його характерним зелено-жовтим світінням. Дослідження світіння плазми і сироватки крові в умовах стресу та при різних захворюваннях показали збільшення інтенсивності світіння. Запальний процес в легенях супроводжується підвищенням рівня світіння сироватки крові, причому інтенсивність світіння залежить від ступеню виразності запального процесу, тому це можна використовувати для диференціальної діагностики захворювань легень. Рівень світіння сироватки крові у хворих злоякісними новоутвореннями знижений в порівнянні зі здоровими. Широко використовують люмінесцентний аналіз в дерматології, наприклад легко виявляють грибкові інфекції волосся за характерною зелено-жовтою флуоресценцією.

Фотоефект – процес взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною, в результаті якого енергія фотонів передається електронам речовини. Розрізняють:

1. Зовнішній фотоефект – випромінювання електронів під дією світла;

2. Внутрішній фотоефект – збільшення електропровідності напівпровідників або діелектриків під дією світла(фотопровідність).

Квантова електроніка вивчає методи підсилення та генерації електромагнітних хвиль з використанням вимушеного випромінювання квантових систем.

Індуковане випромінювання виникає при взаємодії фотона із збудженою молекулою. Спонтанне випромінювання виникає при збудженні молекул, що випромінюють фотони люмінесценції. Важливим було створення лазерів – квантових генераторів, що випромінюють світло видимого, інфрачервоного, ультрафіолетового діапазонів, а також рентгенівське випромінювання. Перший квантовий генератор видимого діапазону випромінювання – лазер – з кристалом рубіну в якості робочої речовини, створений в 1960 році. Створення лазерів стало можливим в результаті реалізації трьох фундаментальних фізичних ідей:1) вимушеного випромінювання; 2) створення термодинамічно не рівноважної інверсної заселеності енергетичних рівнів атомів; 3) використання позитивного зворотного зв’язку.

Лазери можна класифікувати за видом робочої речовини: казові, рідинні, напівпровідникові та твердо тільні.

За характером свічення лазери є імпульсні та неперервні.

Застосування лазерів ґрунтується на властивостях їх випромінювання: 1) висока монохроматичність(одної частоти); 2) досить велика потужність; 3) вузькість пучка; 4) когерентність(узгодженість протікання); 5) поляризованість. Всі лазери, що використовуються в медицині ділять на дві групи:

1) низькоінтенсивні – терапевтичні;

2) високо інтенсивні – хірургічні.

Низькоінтенсивні – це такі, що не викликають помітної деструктивної(порушення, руйнування нормальної структури) дії на тканини безпосередньо під час опромінення. В таких випадках лазери забезпечують точну локалізацію та дозовану дію. Як приклад, використання гелій неонового лазеру для лікування трофічних язв, ішемічної хвороби серця, використання криптонових лазерів для фотохімічного пошкодження пухлин у фотодинамічній терапії. Поглинання будь-якого випромінювання призводить до виділення деякої кількості енергії у вигляді тепла, яке розсіюється від збуджених молекул в навколишнє середовище. Інфрачервоне випромінювання поглинається, в основному, водою та викликає теплові ефекти. Тому випромінювання високо інтенсивних інфрачервоних лазерів викликає помітну негайну теплову дію на тканини. Під тепловою дією лазерного випромінювання в медицині розуміють, в основному, випаровування(різання) та коагуляцію біотканин (звертання, згущення). Поряд з нагрівом тканин проходить відведення частини тепла за рахунок теплопровідності та кровотоку. При температурах, менше 40⁰ С, безповоротні процеси не спостерігаються;

60⁰ С і більше – починається денатурація білків(будь-які зміни природної структури білка), коагуляція та некроз; 100⁰ – 150⁰ С – обезводнення та обвуглення;більше 300⁰ С – випаровування тканин.

Коли випромінювання виникає від високоінтенсивного сфокусованого лазера, кількість тепла, що виділяється, велика. В місці падіння променя тканина випаровується, в прилеглих областях – обвуглюється та відбувається коагуляція. Фото випаровування є способом пошарового видалення або розрізання тканин. В результаті заварюються судини та зупиняється кровотеча.

Лазерне випромінювання для живого організму є штучним подразником, якого не буває в природних умовах. Біологічні ефекти та результат дії на тканини залежать як від властивостей біологічного матеріалу так і від властивостей та характеристик лазерного випромінювання. Так, наприклад, сфокусованим променем неперервного СО₂ – лазера(λ=10,6 мкм), з потужністю 2∙10³ Вт/см² користуються як хірургічним скальпелем для розрізу біотканин. На основі гелій-неонового лазеру з використанням волоконної оптики розроблені гастроскопи, що дозволяють голографічно формувати об’ємне зображення внутрішньої порожнини шлунку.

Якщо зменшити термін дії та збільшити інтенсивність випромінювання, то розміри зон обвуглення та коагуляції стають дуже малими. Такий процес називається фото абляцією (фотовидалення) та використовується для пошарового видалення тканину багатьох галузях медицини лазери є стимулюючим або профілактичним інструментом. Широке застосування лазери знайшли в хірургії, стоматології, офтальмології, дерматології, онкології. Лазерним променем без операційно лікують відшарування сітківки ока методом приварювання, за допомогою офтальмокоагулятора, лікування глаукоми методом „проколювання”. Лазер використовують як світловий безкровний ніж, що не потребує стерилізації, в хірургії. В онкології – для знищення ракових клітин. В стоматології – для руйнування дентину при лікуванні зубів. У генній інженерії: променем товщиною в 1 мкм впливають на клітинне ядро, ядерце, мітохондрії, що дозволяє вивчити функціональну роль клітинних структур та спадковий апарат клітини. причому лазерне випромінювання, проникаючи у внутрішні структури клітини, діє строго вибірково, тому що ферменти, гормони, вітаміни, пігменти мають своє характерне поглинання.