Luminescens henfaldstid

Luminescens henfaldstid (også glødetid ) - luminescensparameter , defineret som den tid, hvor intensiteten af ​​den luminescerende glød efter fjernelse af luminescensexcitationen falder med e gange.

Nedbrydningstiden for luminescens kan variere fra fraktioner af et nanosekund (for tilladte overgange ) til mange timer (for multiple forbudte overgange  , de såkaldte kvasi-stationære tilstande).

Naturen af ​​luminescens og faktorer, der påvirker glødetiden

Nedbrydningstiden for luminescens i et givet luminescerende stof afhænger af levetiden af ​​den kvantemekaniske tilstand, hvori excitationsenergien er lagret, af energirelaksationsprocesser og af ydre forhold (temperatur, tryk, koncentration af luminescerende atomer og molekyler, koncentration af "slukker" atomer og molekyler osv.) n. ).

Efter excitation af en ikke-stationær kvantemekanisk tilstand, overgangen af ​​denne tilstand til en stabil, stationær tilstand (tilstanden med den laveste energi), nogle gange kaldes en sådan overgang "tilstandsforfald" eller "niveauforfald", er mulig både med og uden emission af luminescensfotoner, mens energien fra den exciterede tilstand overføres til energierne i andre exciterede tilstande eller omdannes til termisk energi. Overgangen til den laveste energitilstand med emission af fotoner kaldes den "strålende overgang", og overgangen uden emission af fotoner kaldes den "ikke-strålende overgang". I almindelige selvlysende stoffer omdannes en del af overgangsenergien altid til varme (afspændingsovergang) selv i strålingsovergange eller overføres til exciterede tilstande med lavere energi. Tilstande henfalder til tilstande med lavere energi, afslapningsovergange og strålingsovergange forekommer med forskellige sandsynligheder. Levetiden for en bestemt exciteret tilstand afhænger også af typen af ​​henfald .

I mange tilfælde er luminescensen af ​​et stof bestemt af et sæt af flere typer af exciterede tilstande, som hver er karakteriseret ved sin egen glødetid og luminescensintensitet.

Eksterne forhold kan ændre sandsynligheden for ikke-strålingsovergange og dermed levetiden for det exciterede niveau, der er ansvarligt for luminescens. Når den relative sandsynlighed for niveauhenfald gennem en ikke-strålingsovergang stiger, falder niveaulevetiden, og følgelig falder emissionstiden (såvel som luminescenskvanteudbyttet ) . Som regel fører en stigning i temperatur og tryk til en stigning i sandsynligheden for ikke-strålingsovergange, da hyppigheden af ​​molekylære kollisioner stiger.

Studiet af luminescenshenfaldskinetikken i et stof er en eksperimentel metode, der gør det muligt at studere forskellige fysiske, kemiske og biologiske processer.

I tekniske anvendelser af luminescens er glødetiden afgørende for det korrekte design af enheders tidskarakteristika.

Således er "hurtige" fosfor med en kort glødetid nødvendige for scintillationsdetektorer af ioniserende stråling og skærme af katodestråleapparater med høj responsrate. Tværtimod er der i nogle tilfælde behov for "langsomme" fosfor med en lang henfaldstid af luminescens (for eksempel til selvlysende selvlysende maling ) eller selvlysende skærme med en lang efterglød af oscilloskoprør og katodestråleradarmonitorer .

Luminescenskinetik

Hvis vi antager, at excitationen af ​​luminescens sker øjeblikkeligt på tidspunktet t = 0 , kan luminescensintensiteten af ​​fosforen med luminescenshenfaldstiden τ skrives som:

hvor A  er en konstant, der karakteriserer luminescensintensiteten,  - belysningstid.

I mange tilfælde lagres excitationsenergien i flere tilstande af det luminescerende niveau (og med forskellig effektivitet). Hvis disse tilstande har forskellige glødetider τ i og forskellige intensiteter, er glødkinetikken beskrevet med formlen:

hvor konstanterne A i og karakteriserer det relative bidrag af hver af komponenterne.

Litteratur