2 Люминесцентный анализ

Люминесцентный анализ - это группа спектральных методов, основанных на наблюдении люминесценции.

Люминесценцией называется собственное свечение веществ при их освещении невидимым ультрафиолетовым светом. Атомы и молекулы, поглощая энергию квантов, переходят в возбужденное состояние. При возвращении вещества в нормальное состояние часть энергии возбуждения выделяется в виде излучения (света) с длинной волны, большей, чем длина волны возбуждающего излучения. Длительность люминесценции (около 10^-10 с и более) зависит от природы веществ; для отдельных атомов и молекул она составляет 10^-10-10^-8с, для веществ в кристаллическом состоянии длительность люминесценции может составлять несколько суток. Все люминесцирующие вещества называются люминофорами.

2.1 Виды люминесценции

В зависимости от характера возбуждения различают следующие виды люминесценции:

1) фотолюминесценция – свечение, вызываемое видимым светом и ультрафиолетовым излучением. Люминесценцию, вызываемую УФ излучением, называют флуоресценцией; флуоресценция прекращается через очень малое время после ее возбуждения;

2) катодолюминесценция – свечение вызывается бомбардировкой быстро летящими электронами – катодными лучами;

3) хемилюминесценция – свечение вызывается энергией химической реакции, например, свечением фосфора при его окислении кислородом воздуха;

4) триболюминесценция – люминесценция, вызываемая трением.

Различают виды люминесценции по длительности свечения:

1) флуоресценция - свечение, прекращающееся с прекращением возбуждения;

2) фосфоресценция - свечение, продолжающееся и после прекращения возбуждения.

2.2 Правило Стокса

Исторически первой закономерностью, установленной в отношении фотолюминесценции растворов, было правило Стокса, согласно которому спектр флуоресценции растворов по сравнению со спектром абсорбции смещен в сторону больших длин волн (к красному концу спектра). Следовательно, вещества, поглощающие ультрафиолетовый свет, могут светиться любым светом; но вещества, флуоресценция которых возбуждается синим светом, не могут светиться фиолетовым, а только зеленым, желтым, красным светом, длины волн которых больше длины волны синего цвета.

Это правило установлено еще до появления квантовой теории. Расстояние между максимумом спектра поглощения (λ_n) и максимумом спектра люминесценции ( λ_л ) называется стоксовым смещением ∆ λ (рисунок 11);

∆ λ= λ _л - λ _n

1 – спектр поглощения

2 – спектр люминесценции

Рисунок 11 – Зависимость интенсивности люминесценции от длины

волны

Чем больше стоксово смешение, тем надежнее количественное определение этим методом.

В определенной области длин волн (λ ≈ 520÷490 нм) спектры поглощения и люминесценции перекрываются: на этом участке вещество может и излучать и поглощать свет одной и той же длины волна.

Для уменьшения влияния перекрывания спектров поглощения и люминесценции в приборах используются светофильтры или система светофильтров, позволяющая отделить спектр возбуждения от спектра люминесценции.