دانلود مقاله پدیده لومینسانس با فرمت ورد ودر 10 صفحه قابل ویرایش
قسمتی از متن مقاله
مقدمه
به پدیده تبدیل انرژی به تابش در مواد، لومینسانس گفته میشود. به مادهای که خاصیت لومينسانس دارد، ماده فعال گفته ميشود و شامل شبكه ميزبان[1]است كه با مقدار کمی ناخالصي آلايش داده ميشود. علاوه بر شبكه ميزبان، سيستم لومينسانس شامل مراكز لومينسانس نيز ميباشد كه مراكز لومينسانس فعالكننده[2] ناميده ميشود. تابش فرودي توسط فعالكننده جذب ميشود و آنرا به حالت برانگيخته ميبرد، وقتي الكترون از نوار رسانش به نوار ظرفيت برگردد، يك تابش گسيـل ميكند كه ميتواند به صورت تابش نوري يا غير نوري باشد. تابش غیرنوری بازده لومينسانس را كاهش ميدهد.
دربسياري از مواد لومينسانس، تابش فرودي توسط فعالكننده جذب نميشود، در اين مورد ميتوان با افزودن يون واسطه به شبكه ميـزبان مشكل را برطرف كرد، يونهای واسطه تابش فـرودي را جذب كرده و به فعالكننده انتقال ميدهد. اين يونها جذب كننده[3] ناميده ميشود[1].
با انرژيهاي مختلف ميتوان پدیده لومينسانس را ایجاد نمود. بسته به نوع انرژي مورد استفاده، پديدههاي لومينسانس متفاوت داريم كه به آنها در زير اشاره ميشود.
فتولومينسانس: برانگيختگي توسط تابش الكترومغناطيسي.
كاتدولومينسانس: برانگيختگي توسط يك پرتو الكتروني پرانرژي.
الكترولومينسانس: برانگيختگي توسط ميدان الكتريكي.
لومينسانس شيميايي: برانگيختگي توسط انرژي حاصل از واكنشهاي شيميايي.
ترمولومینسانس: برانگيختگي توسط انرژی گرمایی.
اکوستولومینسانس: برانگيختگي توسط ارتعاشات صوتی.
براي تجزيه و تحليل پديده لومينسانس، طيف گسيلي و طيف برانگيختگي بررسی ميشود.
فرآيندهاي فيزيكي مهمي درمواد لومينسانس نقش دارند. اين فرآيندها شامل: جذب (در يونهاي فعالكننده، جذبكنندهها يا شبكه ميزبان)، گسيل (از فعال كنندهها)، برگشت به حالت پايه (به صورت تابشي يا غيرتابشي) و انتقال انرژي ميباشد. به طور خلاصه در ادامه فصل به برخي نكات مهم اين پديدهها اشاره ميشود.
1-1 فرآيند جذب
به کمک نمودار انرژي برحسب فاصله فلز-ليگاند R، میتوان فرآیند جذب را بررسی کرد. پارامتر R در مدت زمان نوسان تغيير ميكند. با فرض این که منحني براي حالت پايه اتم سهمي شکل با مينيمم در R0 باشد و با در نظر گرفتن حركت به طور نوساني؛ نيروي بازگرداننده با جابه جايي متناسب است.
F=-k(R-R0) 1-1انرژي پتانسيل بفرم زیر به فاصله بستگي دارد:
1-2 E=1/2k(R-R0)2
R0مينيمم منحني، همان فاصله تعادلي در حالت پايه است.
حل كوانتومي اين مسئله به ترازهاي انرژي براي نوسانگر منجر ميشود.
1-3 En= (n+1/2) hυ که υ فركانس نوسان ميباشد. با بيشترين احتمال، سيستم در R0 يعني پايينترين سطح نوسان ميباشد. براي مقادير بيشتر n موقعيت سهمي تغيير ميكند.
به دلیل تفاوت پيوندهاي شيميايي در حالت برانگيخته با حالت پايه، در حالت برانگيخته نمودارE-R يك سهمي با مقادير متفاوت R0′،K′ ميباشد [1].
گذار جذب اپتيكي از پايينترين تراز نوساني ((n=0 شروع ميشود، بنابراين بيشترين احتمال گذار درR0واقع ميشود. به احتمال كمتري گذار از مقادير بزرگتر يا كوچكتر از R0 نيز ميتواند شروع شود، در اين صورت يك نوار جذبي پهن در طيف جذبي مشاهده ميشود[1].
شكل 1-1دو نوع سهمي را در حالت پايه و برانگيخته نشان ميدهد. سهمي g مربوط به حالت پايه و سهميe مرتبط با حالت برانگيخته است. اگر R′∆ (اختلاف بين مينيممهای حالت پایه و حالت برانگيخته) برابر صفر باشد، سهمي دوم دقيقا بالاي سهمي اول قرار ميگيرد و پهناي نوار گذار اپتيكي كم ميشود در نتيجه نوار جذب به يك خط نازك تبديل ميشود[1].
شكل 1-1 نمودار فاصله-انرژي در حالت پايه و برانگيخته[1].
پهناي يك نوار جذب اطلاعاتي درباره اختلاف R∆و در نتيجه اختلاف پيوند شيميايي بين حالت پايه وحالت برانگيخته میدهد. نوار جذب پهن در طيف جذبي نشاندهنده اختلاف زیادی بين 0 Rو R0′ ميباشد در دماهاي بالاتر، حالت ذاتي ممكن است در n>0باشد در نتيجه نوار جذبي پهن شود [1].
دیدگاه خود را ثبت کنید