Люминесценция энергетический выход

Эти общие соображения, конечно, далеко не исчерпывают вопроса о механизме возбуждения люминесценции. Не вся поглощенная энергия излучается в виде энергии люминесценции. Энергетическим выходом или коэффициентом полезного действия люминесценции [c.754]

Выход люминесценции. Энергетическим выходом люминесценции называется отношение энергии люминесцентного излучения к энергии возбуждения, поглощенной люминофором. Для фотолюминесценции вводят также понятие квантового выхода, определяемого как отношение числа [c.193]

Принято различать энергетический и квантовый выходы люминесценции. Энергетическим выходом люминесценции называется отношение излучаемой веществом энергии к поглощенной энергии возбуждения [c.173]

При поглощении света веществом значительная часть его энергии возбуждения переходит в тепло и участия в излучении не принимает. С. И. Вавилов разработал метод экспериментального определения абсолютной величины выхода люминесценции и показал, что для ряда веществ энергетический выход свечения может достигать 0,8. [c.174]

Закон Вавилова. Эта закономерность, открытая С. И. Вавиловым, устанавливает зависимость между энергетическим выходом люминесценции и длиной волны возбуждающего света (рис. 69). Энергетический выход люминесценции первоначально растет пропорционально длине волны возбуждающего света, затем (в некоторой области) остается постоянным, после чего резко уменьшается. Нетрудно показать, что во всем спектральном диапазоне, где энергетический выход пропорционален длине волны возбуждения, квантовый выход остается постоянным. Следовательно, в этой области спектра в излучение всегда преобразуется одна и та же доля поглощенных квантов возбуждающего света вне зависимости от его частоты. [c.178]

Энергетический выход люминесценции [c.24]

Величина энергетического выхода той или иной конкретной системы имеет решающее значение в технических проблемах, связанных с практическими применениями люминесценции и, в частности, при лазерном охлаждении твёрдых тел. [c.25]

Детальное вычисление энергетического выхода люминесценции может быть проведено только для конкретных систем при заданных условиях возбуждения. Ограничимся общими замечаниями. Для точного определения энергетического выхода надо измерить общее количество энергии, поглощаемое системой за всё время действия возбуждающего источника, затем измерить полную энергию люминесценции за время от начала действия возбуждения до её полного исчезновения и разделить вторую величину на первую. Чаще всего достаточно разделить мощность люминесценции на мощность поглощения в условиях стационарного режима. [c.25]

Выражение для энергетического выхода люминесценции систем со сплошным спектром уровней энергии имеет аналогичный вид и может быть получено из (1.11) заменой суммирования по индексам i и j интегрированием по частоте и по колебательным уровням верхнего электронного состояния. [c.26]

Возникновение неоптических переходов обычно приводит к тушению люминесценции и, таким образом, к падению энергетического выхода. Это справедливо только для внутримолекулярных неоптических переходов или тех неоптических переходов, связанных взаимодействием со средой, которые носят статистический характер и приближают систему к термодинамическому равновесию. У таких неоптических переходов вероятности перехода вниз всегда превосходят вероятности перехода вверх. [c.26]

При некоторых условиях энергетический выход может стать больше единицы. Например, как мы знаем, при возбуждении обычными положительными потоками в ряде частот возникает положительная, в других — отрицательная люминесценция. Если бы все вероятности неоптических переходов были равны нулю, то выход был бы равен единице, т. е. числитель (1.11) полностью равнялся бы знаменателю. Таким образом, при 7эн > 1 сумма всех положительных слагаемых в числителе (1.11) должна быть больше знаменателя. Если теперь каким-либо способом избирательно потушить отрицательную люминесценцию, то числитель (1.11) станет больше его знаменателя и выход будет больше единицы. [c.27]

Остановимся на температурной зависимости энергетического выхода люминесценции. При очень малых температурах u j = О, и поэтому второе слагаемое в числителе (1.11) исчезает [c.27]

При очень высоких температурах распределение частиц по уровням энергии почти одинаково (если = gj = ), а внешнее излучение недостаточно для заметного нарушения равновесия. В этих условиях мало как поглощение внешних потоков, так и люминесценция. При Т 00 вероятности неоптических переходов вниз равны вероятностям обратных переходов, превращение световой энергии в тепло полностью компенсируется обратным процессом. Как следствие, тушение люминесценции отсутствует, и при сильном повышении температуры энергетический выход увеличивается, а в пределе при Т — оо приближается к единице. [c.28]

При умеренно малых температурах температурная зависимость энергетического выхода может быть обусловлена зависимостью вероятностей неоптических переходов от температуры, что, например, в сложных молекулах приводит к уменьшению энергетического выхода. Такого рода явления называются температурным тушением люминесценции. [c.28]

Напомним, что формула (2.56) справедлива тогда, когда спектр испускания не зависит от частоты возбуждения (см. последний раздел 1.1). Полученные выражения (2.55) и (2.56) позволяет сделать несколько важных заключений. Видно, что энергетический выход люминесценции не зависит от плотности падающего излучения и. В случае, когда все Tij = О, энергетический выход принимает значение 7эн = 1- Очевидно, что при полном отсутствии неоптических переходов энергия оптической накачки не может превращаться в тепловую. [c.77]

Однако видно, что распределение (2.52), которое получается при наличии внешнего возбуждения, значительно отличается от равновесного распределения (1.4) и поэтому понятие температуры получает ограниченный смысл. Средний запас энергии всех рабочих частиц не уменьшается, но тем не менее температура среды, непосредственно окружающей систему рабочих частиц, действительно уменьшается. Вокруг неё образуется постоянный градиент температуры, обеспечивающий непрерывный приток тепла и компенсирующий потерю энергии за счёт антистоксовой люминесценции, которая происходит с энергетическим выходом 7эн > 1. Это обстоятельство приводит к выводу о том, что рабочая система частиц играет роль не самого холодильника, а холодильного агента. [c.78]

Переход из невозбужденного состояния Мг на уровень обеспечивает поглощение света подкачки в широком интервале (5300—6000 А). Излучение же благодаря малой ширине уровня переходит в узкую спектральную линию. Близость уровней и Е обусловливает высокий энергетический выход люминесценции, что в принципе позволяет надеяться на высокий к. п. д. лазера. [c.438]

От соотношения вероятностей спонтанных и неоптических переходов зависит величина энергетического выхода люминесценции, т. е. доли поглощенной энергии, превращающейся в энергию люминесценции. Для разных объектов или разных условий возбуждения выход люминесценции существенно различается. Было время, когда считали, что выход люминесценции вообще ничтожен, а сама люминесценция есть второстепенное явление, лишенное практического значения. Ошибочность этой точки зрения доказана в 20-х годах С. И. Вавиловым. С тех пор учение о люминесценции стало одним из важнейших направлений оптики. [c.10]

Полуширина линии или полосы Разрешающая сила спектрального прибора Угловая дисперсия спектрального прибора Линейная дисперсия спектрального прибора Энергетический выход люминесценции Квантовый выход люминесценции Угол поворота плоскости поляризации Постоянная вращения Удельная постоянная вращения Показатель преломления обыкновенного луча Главный показатель преломления необыкновенного луча Электрооптическая постоянная Степень поляризации Степень деполяризации [c.215]

Для количественной характеристики процесса люминесценции пользуются понятиями так называемых энергетического и квантового выходов, впервые введенных С. И. Вавиловым в 1924 г. [c.368]

Пусть Sg и — соответственно энергетический и квантовый выходы люминесценции, а и N — числа поглощенных и испущенных в единицу времени фотонов. Для простоты будем полагать, что излучения возбуждения и люминесценции монохроматичны их частоты равны (о и Wj, соответственно. В этом случае легко установить связь между ZJg и В [c.194]

Квантовый выход люминесценции рубина п при возбуждении в зеленой полосе равен 0,78, а энергетический — 0,62. Аналогичная ситуация и при возбуждении в синей полосе, в среднем т] = 0,7. С понижением температуры т] возрастает, достигая единицы при 77 К- Увеличение температуры выше комнатной приводит к резкому падению т]. Помимо этих полос поглощения в рубине имеется широкая полоса в ультрафиолете (250 нм). Однако квантовый выход люминесценции для этой полосы сравнительно мал (г 0,4), и поэтому в плане накачки ее роль незначительна. Отметим, что при возбуждении в / -линии квантовый выход равен единице. [c.75]

Передача энергии электронного возбуждения на другие центры с потерей ее (тушение) уменьшает квантовый выход люминесценции доноров и одновременно сокращает время затухания их люминесценции, так как является дополнительным каналом потерь энергии метастабильного состояния. Процессы безызлучательной передачи влияют на энергетические параметры лазеров тушение — прямым образом, а миграция, как мы увидим пиже, косвенно. Особенно существенными процессы тушения и миграции становятся в стеклах с высокой концентрацией ионов Ыс1 . [c.38]

Для узкополосного излучения величина мощности люминесценции значительно превосходит мощность внешнего теплового излучения, если рассчитать последнюю в том же спектральном интервале. Предполагая флуоресценцию изотропной, получаем, что оказывается примерно равной яркостной температуре излучения Тв . Заметим, что величина стремится к бесконечности в случае строго монохроматического или строго направленного излучения. Так как самая низкая температура чёрного излучения для видимого спектра составляет 800 К, то теоретически можно получить максимальное значение для эффективности охлаждения образца, излучающего при комнатной температуре в видимом спектре оно равно 300/(800 — 300) = 0,6. Однако, данный расчёт является идеализированным, так как мы предполагаем квантовый выход излучения равным единице при любой структуре энергетических уровней. [c.37]

Антистоксовое охлаждение. Представим себе систему невзаимодействующих примесей в твёрдом теле. Предположим, что эти примеси имеют очень простую энергетическую структуру основное состояние, которое условно назовём 1 , и возбуждённое состояние, представляющее из себя пару уровней 2 и 3 (рис. 1.6,а). Для иллюстративных целей, предположим также, что расщепление между уровнями 2 и 3 составляет самое большее несколько хТ, где я — постоянная Больцмана, Г — температура, которую имеет образец. Такое предположение обеспечит нам, что эти два уровня будут быстро, за время порядка нескольких наносекунд (нередко и пикосекунд [70]), возвращаться в состояние термодинамического квазиравновесия друг с другом, если это равновесие будет нарушено. В то же время мы потребуем, чтобы расстояние между уровнями основного и возбуждённого состояний по меньшей мере на порядок превышало это расщепление. Согласно известному правилу о соотношении между вероятностью безызлучательного перехода и энергией перехода [43], это обеспечит нам то, что процессами безызлучательной релаксации между этими состояниями можно пренебречь. Таким образом, возбуждение атомов из верхнего состояния может распадаться в основное состояние только с излучением фотона. Математически это означает, что квантовый выход люминесценции этой системы близок единице на каждый поглощённый на данном переходе фотон излучается также один фотон. [c.42]

Основной задачей спектроскопического исследования активированных кристаллов является установление и интерпретация энергетической схемы уровней активатора, внедренного в кристаллическую решетку основного вещества. Эмпирическая часть этой задачи решается в основном абсорбционными методами, причем исследование во всем широком спектральном интервале, начиная от радиочастотного диапазона и кончая далекой ультрафиолетовой областью, позволяет в принципе получить данные о структуре как основного, так и всех возбужденных состояний. Практически, однако, целесообразно, не выходя за пределы оптического диапазона, исследовать структуру возбужденных состояний по спектрам поглощения, привлекая для изучения основного состояния (и энергетически близких к нему состояний) спектры люминесценции. При этом, очевидно, очень существенную роль играют температурные исследования спектров. [c.89]

Рис. 69. Закон Вавилова для растворов флуоресцеина в воде для энергетического выхода люминесценции и для квантового выхода люминесценции

Фотолюминесценция свойственна всем полупроводникам и диэлектрикам. Однако эффективность ФЛ (характеризуемая квантовым или энергетическим выходом) суш,ественно различается для разных материалов. Квантовый выход ФЛ определяется отношением числа квантов люминесценции, излученных веш,еством, к числу поглош,енных квантов возбуждаюш,его света. Энергетический выход определяется как отношение излучаемой мош,ности ФЛ к поглош,аемой мош,ности (в случае импульсного возбуждения выход определяется как отношение соответ-ствуюш,их энергий). Зависимость квантового выхода ФЛ от интенсивности возбуждения может быть линейной, сублинейной (выход падает с увеличением интенсивности) и сверхлинейной (выход растет с увеличением интенсивности) [2.29]. Разработаны и применяются различные количественные модели ФЛ [2.30]. [c.54]

Энергетический выход. Одной из важнейших характеристик люминесцентных свойств системы является энергетический выход, т. е. отношение мощности люминесценции к мощности поглощения. Ранее считалось, что энергия, поглощаемая люминесцирующими объектами, в основном превращается в тепло и лишь небольшая её часть возвращается в виде люминесценции. Однако для целого ряда систем потери световой энергии сравнительно незначительны и энергетический выход может быть достаточно высок. Первое экспериментальное доказательство этого было дано в 1924 г. С. И. Вавиловым, исследовавшим свечение флуоресцеина в ряде растворителей. Он показал, что при возбуждении светом со сплошным спектром энергетический выход флуоресценции равен 0,71. Последующие более точные измерения привели к тем же результатам. В ряде случаев энергетический выход близок к единице. [c.25]

Полученные здесь неравенства выражают термодинамические ограничения на энергетический выход люминесценции. Температура Тдфф обычно порядка нескольких десятков тысяч градусов, в то время как Т — комнатная температура. Поскольку отношение Т/Тдфф очень мало, то можно сделать вывод, что учёт энтропии излучения приводит лишь к незначительным (порядка нескольких процентов) поправкам в простом неравенстве (1.28). Неравенства (1.34) и (1.35) показывают принципиальную допустимость того, что отношение ////о может быть больше единицы, не вступая в противоречие со вторым законом термодинамики. Недостатком полученного результата является то обстоятельство, что полученная верхняя граница для энергетического выхода не накладывает почти никаких ограничений на его значение, поскольку при достаточно малой плотности излучения сама граница стремится к бесконечности. Другой подход к разрешению этого вопроса изложен в 2.3. [c.34]

Кроме спектра излучения люминесценция характеризуется интенсивностью, которая определяется энергией возбуждения и зависит от длины волны, концентрации флуорохрома, температуры, наличия примесей и других факторов. Количественно процесс люминесценции описывается энергетическим и квантовым выходами. Величина квантового выхода р определяется отношением количества испускаемых за определенный промежуток времени квантов к числу поглощенных квантов за тот же промежуток времени и характеризует эффективность преобразования поглощенного света в излучение. Энергетический выход Е определяется отношением энергии люминесценции к энергии возбуждения, поглощенной в лю-минесцирующем веществе. Связь между р и устанавливается выражением [c.112]

Энергетический выход при люминесценции незначителен. Поэтому в данном случае стремятся применять высокоапертурные объективы и мощные источники света, например ртутные и ксе-ноновые лампы. [c.60]

Известно,, что наибольший энергетический выход имеет возбуждение люминесценции в примесной полосе (квантовый выход порядка единицы) и возбуждение на краю фунда.мен-тального поглощения. За краем поглощения коэффициент абсорбции настолько вёлик, что возбуждающее излучение проникает в кристалл лишь на несколько сотен ангстрем (/= см). При этом существенную роль играют [c.257]

Интересно, что на фоне стационарного энергетического выхода наблюдаются особенности, связанные с экситонны м возбуждением, структурой основного поглощения, возбуждением плазмонов и др. Именно благодаря этому удается извлечь из спектров возбуждения люминесценции кристаллов информацию о тонкой структуре рентгеновского поглощения в методе EXAFS и испатьзовать ее для структурных исследований. [c.259]

При исследовании высокоэнергетичеокого возбуждения люминесценции кристаллофосфоров было показано, что их энергетический выход при энергиях, соответствующих нескольким ширинам запрещенной зоны, приближается к выходу в рентгеновской области [12]. Однако возбуждение [c.260]

Экран Люмилофор Нагрузка люмино- фора, мг/см2 Коэффициент ра-диацион-но-опти-ческого преобра-зонаний Энергетически и выход люминесценции, % Разрешающая способность, пар ли-ннй/мм Длина волны максимума излучения, нм [c.360]

В люминесценции участвуют не все частицы, входящие в состав лазерного вещества. Если в люминесценции участвуют частицы, не входягцме в основной состав лазерного вещества, то и совокупность называют активатором, а остальное — матрицей. Для того чтобы имела место люминесценция, активные частицы должны быть возбуждены. Лазерный эффект может возникнуть в том случае, если в энергетическом сиектре частицы ниже уровня или полосы возбуждения находится уровень, безызлучательные переходц с которого маловероятны, т. е. квантовый выход люминесценции близок к единице. На этом люминесцирующем уровне, называемом верхним лазерным уровнем, создается инверсная заселенность. Желательно, чтобы нижний лазерный уровень, на который попадает частица в результате вынужденного излучения, имел низкую заселенность, т. е. чтобы он не был основным и опустошался как можно быстрее с помощью безызлучательных пере-ходов. [c.589]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...