Безызлучательное время жизни

Спонтанная люминесценция (рис. 34.1,6) отличается от резонансной флуоресценции тем, что после поглощения фотона молекула очень быстро (за время около с) безызлучательно переходит на уровень 3, с которого происходит излучение. Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах. Вынужденная люминесценция (рис. 34.1, в) характеризуется тем, что после поглощения кванта света молекула обычно безызлучательно попадает в состояние 4, которое имеет большее время жизни, чем время жизни возбужденного состояния 3. В результате внешнего воздействия она может попасть в состояние 3 и затем перейти в основное состояние 1 с испусканием фотона частоты vзl. В частности, если безызлучательный переход с уровня 4 на уровень 3 произошел за счет теплового движения молекул, то такая флуоресценция называется замедленной. [c.248]

Соотношение (34.11) показывает, что наличие безызлучательных переходов, а также их увеличение вызывают уменьшение времени жизни возбужденного состояния. Отметим, что определенное таким образом время жизни возбужденного состояния совпадает со средним временем жизни. Это, однако, выполняется лишь при экспоненциальном затухании. [c.260]

Возбуждение кристалла рубина осуществляется методом оптической накачки с помощью импульсных источников света большой мощности. Поглощая излучение накачки в зеленой и синей областях спектра, ионы хрома переходят с основного уровня Аз (рис. 112) на уровни / 1 и представляющие собой широкие полосы. Часть возбужденных ионов с этих уровней снова возвращается в основное состояние Мз, а часть (путем безызлучательных переходов) попадает в состояние Е, включающее два близко расположенных уровня 2Л и Е. Вероятность перехода с этих уровней в основное состояние очень мала, вследствие чего они имеют большое время жизни (- 3 мс). На таких уровнях, называемых метастабильными, происходит накопление возбужденных ионов. [c.295]

Мюонные атомы имеют конечное время жизни, определяемое временем жизни х -мюона ( 2,2 мкс). Обычно наряду с мюоном в атомной оболочке присутствуют и электроны, но их роль пренебрежимо мала, потому что мюон в среднем находится значительно ближе к ядру, чем электроны. После захвата -мюона на сравнительно дальнюю орбиту (возбужденное состояние) мюонные атомы переходят в основное состояние с испусканием квантов электромагнитного излучения или безызлучательно с выбросом электронов из оболочки атома. [c.197]

В качестве заключительного комментария к этому разделу мы вновь подчеркнем, что полученные нами результаты справедливы лишь тогда, когда можно считать, что уровень 1 является пустым. Это выполняется в случае, когда tj т, где Т) — время жизни уровня 1. Если tj сравнимо с т, то предыдущие уравнения необходимо видоизменить. Особенно простой случай реализуется тогда, когда время жизни %2i (излучательное плюс безызлучательное) перехода 2->1 равно полному времени жизни уровня 2 (т. е. T2g->-oo). В этом случае после несколько утомительных, но простых вычислений можно показать, что выражения (5.26), (5.29а), (5.30) и (5.33) остаются справедливыми, в то время как соотношение (5.27) в рамках приближения N -С Nt принимает вид [c.249]

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

Время жизни ионов на энергетических уровнях. Для уменьшения пороговой мощности накачки лазера желательно в качестве верхнего уровня рабочего перехода иметь метастабильный уровень. Время жизни ионов на нижнем уровне рабочего перехода, наоборот, желательно иметь как можно меньше, чтобы не допускать падения коэффициента усиления активной среды за счет заселения этого уровня. В общем случае время жизни ионов на энергетических уровнях определяется, как отмечалось выше, излуча-тельными и безызлучательными переходами ионов между уровнями. На рис. 1.8 представлены результаты исследований, проведенных в ряде работ. Рассмотрим их подробнее. [c.19]

Применительно к реальной схеме энергетических уровней ионов неодима в гранате интересующие нас оптические переходы могут происходить с уровней накачки, включая уровень Рз/2 аниз, на мультиплеты h/2—" /15/2. Все эти переходы запрещены и их время жизни составляет 10 " с. С другой стороны, энергетические рассто-яния внутри или между соседними уровнями (мультиплетами) накачки, включая уровень " 3/2 относительно невелики по сравнению с энергией фононов. Поэтому вероятности безызлучательных переходов между ними велики, а время жизни оказывается малым (примерно 10 с). [22, 28, 30]. Следовательно, ионы, попадая на [c.20]

В твердотельных лазерах в качестве активной среды часто применяются люминесцентные материалы, у которых спонтанные переходы преобладают над безызлучательными. Если время жизни Tji уровня 2 достаточно велико, то в этом возбужденном состоянии может одновременно оказаться значительное число атомов. При [c.128]

Следует отметить, что время жизни на подуровнях 2А и при 293 К равно 4,2 10 и 2,9 10" с соответственно. Однако из-за большой вероятности безызлучательных переходов между ними метастабильное состояние характеризуется средним временем жизни 3,4 10" с. [c.76]

Вследствие того что время жизни на уровнях /15/2, Vis/2 и /ц/2 порядка 10 ... 10"" с, в частности т ( /ц/г) == = 5,8 10 с, происходит интенсивная безызлучательная [c.84]

Прямые экспериментальные исследования скоростей МБР в стеклах и кристаллах обычно построены на том, что наблюдаемое время жизни -го возбужденного уровня РЗ-иона т,- определяется суммой двух видов релаксаций с этого уровня — излучательной и безызлучательной [c.46]

Согласно соотношению неопределенностей Гейзенберга, произведение полуширины уровня Ъ на его время жизни составляет —/г/2л а так как время жизни обратно пропорционально вероятности безызлучательного перехода (7), имеем [c.470]

XI — среднее время жизни для безызлучательного перехода Т.п., Тг — среднее время жизни для перехода с излучением [c.762]

Наряду с излучением, характеризуемым временем жизни %г, возможны безызлучательные переходы в состояния с меньшей энергией, в частности, в основное состояние. Они определяются временами релаксации гт- Процессы релаксации уменьшают общее время жизни т состояния [c.577]

Время жизни безызлучательное 188 [c.294]

В то же время для межзонных переходов с возбуждением экситона, у которого излучательное и безызлучательное времена жизни сопоставимы и величины гр vi А имеют один порядок, введение Osqw нецелесообразно (подробнее об экситонных оптических спектрах см. п. 3.5). [c.40]

Примесные атомы, а также дислокации и другие дефекты кристаллической решетки, способствуют росту безызлучательной доли рекомбинации. В результате т), изменяется обратно пропорционально концентрации этих ловушек Л/д. Ловушечные уровни локализуются вблизи середины запрещенной зоны. Если безызлучательное время жизни носителей определяется наличием ловушек, то его по порядку ве-чичины можно оценить [c.222]

Действие уменьшения т,, при постоянной т иллюстрируется рис. 8.14. Необходимо по возможности уменьшить излучательное время жизни т . При этом возрастает как квантовая эффективность на низких частотах модуляции, так и высокочастотная граница. Соотношения (8.4.13) и (8.4.14) показывают, что уменьшения т , т. е. увеличения Лвнут/т. можно добиться, увеличивая степень легирования и уровень инжекции. Ограничение обусловлено тем, что при значительных уровнях легирования уменьшается безызлучательное время жизни и падает [c.236]

СгаОз составляет около 0,05% этому соответствует концентрация активных частиц N = 1,6-10 Мсм . Кристалл вытягивают из расплава, строго контролируя его температуру с точностью до десятых долей градуса. Активные элементы представляют собой стержни диаметром ds 25 мм и длиной / 300 мм. Типовыми элементами являются стержни трех видов с d = 6, I = 75 мм с d = 10, / = 120 мм ис d = = 15, / = 240 лж. Энергетическая диаграмма ионов хрома в кристалле рубина может быть сведена к трехуровневой системе (рис. 16.4). Полосы поглощения и играют роль уровня 3. Под воздействием энергии накачки в зеленой F ) и синей ( fj) полосах спектра ионы хрома переходят в возбужденные состояния. Время жизни в состояниях и Fi составляет около 500 мксек. Большая часть возбуледен-ных ионов хрома (примерно 75%) безызлучательно переходит на мета-стабильный уровень 2 Е), остальная часть возвращается на исходный уровень 1 (Ма). Уровень состоит из двух подуровней 2А и Е их [c.219]

МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ (от лат. т]дгаио — перемещение) — один из процессов переноса энергии в конден-сиров. средах, при к-ром энергия электронного возбуждения безызлучательно передаётся от возбуждённой частицы (молекулы, атома, иона) к такой же, но не возбуждённой частице, находящейся от первой на расстоянии, меньшем длины волны излучения. Многократное повторение этого процесса за время жизни возбуждённого состояния с участием большого числа идеи- [c.132]

Время жизни верхнего лазерного уровня СО2 относительно спонтанных переходов составляет 0,2 с (А2 = 5,1 с ). Поэтому более интенсивно верхние и нижние лазерные уровни расселяются (релаксируют) в результате безызлучательных переходов при столкновениях возбужденной молекулы с невозбужденными компонентами лазерной среды по схеме (1.13). Время релак-сации этих уровней можно оценить с помощью приве- [c.118]

В 1961 г. Е. Снитцером в качестве рабочего тела лазера с оптической накачкой был предложен ион неодима, помещенный в матрицу из стекла. Схема основных лазерных уровней иона неодима приведена на рис. 5.5. В отличие от рубинового лазер не неодиме работает по четырехуровневой схеме. Излучение лампы накачки активно поглощается целой системой полос, лежащих в диапазоне длин волн от 900 до 350 нм с временем жизни 10 "...10 с. В результате эффективных безызлучательных переходов возбуждение с этих уровней передается на метастабильный уровень " 3/2 > время жизни которого в случае стеклянной матрицы лежит в диапазоне 10 ". ..10 с в зависимости от концентрации неодима и марки стекла. Наиболее интенсивная линия люминесценции соответствует переходу на уровень V,, 2 с Х = 1,06 мкм. Ширина этой линии составляет 20...40 нм. Нижний лазерный уровень /и/г поднят над основным на 2,2-10 см . Из-за малого времени жизни этого уровня относительно безызлучательных переходов (10. ..10 ) и его низкой равновесной заселенности инверсия в данной схеме возникает при сравнительно низких уровнях возбуждения 1 Дж/см и таким образом, четырехуровневая схема ионов позволяет устранить один из наиболее серьезных недостатков рубиновых %/г м " ti,S-to n- лазеров. [c.177]

Квантовый выход перехода 5i- -5o (см. рис. 6.29) в красителе родамин 6G равен 0,87, а соответствующее время жизни 5 не. Вычислите спонтанное Тслонт и безызлучательное Тбезызл времена жизни уровня [c.104]

Схема энергетических уровней рубина показана на рис, 286. При облучении рубина белым светом голубая и зеленая части спектра поглощаются, а красная отражается. В рубиновом лазере используется оптическая накачка ксеноновой лампой, которая дает вспышки света большой интенсивности при про-хожденш через нее импульса тока, нагревающего газ до нескольких тысяч кельвин. Непрерывная накачка невозможна, потому что лампа при столь высокой температуре не вьщержи-вает непрерьшного режима работы. Возникающее излучение близко по своим характеристикам к излучению абсолютно черного тела. Излучение поглощается ионами Сг" , переходящими в результате этого на энергетические уровни в области полос поглощения. Однако с этих уровней ионы Сг" очень быстро в результате безызлучательного перехода переходяг на уровни Е, Е (рис. 286). При этом излишек энергии передается решетке, т. е. превращается в энергию колебаний решетки или, другими словами, в энергию фононов. Уровни Е и Е метастабильны. Время жизни на уровне Е равно 4,3 мс. В процессе импульса накачки на уровнях Е и Е накапливаются возбужденные атомы, создающие значительную инверсную заселенность относительно уровня Ео. [c.322]

В случае 4-уровневой схемы состояния и 2 и 1 являются заведомо неравновесными установление равновесия по колебательным уровням, по-видимому, должно осуществиться одновременно с перестройкой между-ядерных расстояний, т. е. безызлучательным переходом 2 2. Однако для наших целей это не существенно, так как предлагаемое рассмотрение проводится именно с точки зрения того, что было бы при условии стабильности уровня 2 для поглощения (или 1 — для флуоресценции). При этом мы как бы заменяем истинный 4-уровневый переход 1 2 -> 2 1 парой 2-уровневых переходов 1 2 1 ж2 —> 7 2. Если же в рассматриваемой молекуле реализуется 2 - уровневая схема, то, по-видимому, для не слишком низких температур, равновесие по колебательным уровням возбужденного электронного состояния обычно успевает установиться, особенно в растворах. Хотя универсальное соотношение выведено для сложных молекул, в настоящее время показана его применимость и к полусложным, даже в парообразной фазе [ ]. Поэтому мы считаем возмон ным применить соотношение, например, для п-> 71 -полосы (у =36 ООО см" ) нолусложной молекулы жидкого ацетона, которая в действительности описывается 3-уровневой схемой (после акта поглощения возбуждается синглетный уровень, с которого происходит безызлучательный переход в возбужденное триплетное состояние). Зная интегральную интенсивность полосы поглощения, можно оценить время жизни верхнего электронного состояния получаем для интересующего нас возбужденного синглетного состояния ацетона 10 сек. Следовательно, в жидком ацетоне при комнатной температуре за время жизни (синглетного, возбужденного состояния успевает установиться равновесное распределение по его колебательным уровням (как известно, для жидкости время релаксации по колебательным степеням свободы составляет при комнатной температуре сек.) и универ- [c.11]

Наряду с оптическими переходами между уровнями энергии на практике возможны различные безызлучательные или неоптические переходы. Они отсутствуют только для очень простых и изолированных систем. Реальные же системы подвержены действию внешней среды. Вероятности неоптических переходов могут иметь различное значение в зависимости от характера взаимодействия. В сложных системах переходы между состояниями г ] Е > Е ) происходят также в результате внутренних взаимодействий, причём высвобождающаяся энергия преобразуется в другие её формы. Безызлучательные переходы в состояния с меньшей энергией, в частности в основное состояние, определяются временами релаксации Тбезызл- Такие процессы релаксации уменьшают общее время жизни т состояния [c.17]

Наряду с оператором (48.1в), не изменяющим общего числа экситонов в системе, следовало бы еще рассмотреть операторы, характеризующие процессы рождения и уничтожения экситонов. К таким операторам относятся а) операторы взаимодействия экситонов с фотонами, приводящие к их взаимному превращению. Эти процессы характеризуются радиационным временем жизни 10 сек б) операторы неадиабатичности, приводящие к безызлучательным превращениям энергии экситонов в энергию колебаний решетки продольная релаксация). Теория безызлуча-тельных переходов развита слабо. Поэтому эти процессы учитываются феноменологически (см. ниже) путем формального введения малого параметра ц= 1хт, где Т/ —время жизни по отношению к безызлучательным переходам. В люминесцирующих кристаллах Ху<Хт- В нелюминесдирующих кристаллах справедливо неравенство т >Тг. [c.373]

Необходимо помнить, что испускание флуоресценции - это случайный процесс и не все молекулы испускают фотоны при < = т. Время жизни - это средняя продолжительность пребы аиия в возбужденном состоянии. В примере для одноэкспоненциального затухания, приведенном в гл. 3 ,63% молекул гибнет за время = т, а 37 % - за время t > т. Время жизни флуорофора в отсутствие безызлучательных процессов, называемое собственным временем жизни, [c.20]

Большие значения а означают, что в ПП Э.— макроскопич. образование. Эффективная масса, соответствующая движению его (как целого) М т - --Ьтод. Для щёлочно-галоидных кристаллов и кристаллов благородных газов 1 эВ, а 10 —10- см такие Э. занимают промежуточное положение между Э. Френкеля it Э. Ванье — Мотта. Образование Э. сопровождается деформацией элем, ячейки. Время жизни т Э. невелико эл-н и дырка рекомбинируют с излучением фотона, обычно за время 10- —10 " с. Кроме того, Э. может погибнуть безызлучательно, напр, при захвате дефектами решётки. [c.861]

При непрерывном возбуждении или возбуждении достаточно длинным импульсом в момент мгновенного прекращения возбуждения интенсивность люминесценции начинает уменьшаться. Для характеристики продолжительности затухания используется понятие времени жизни возбужденного состояния. Для его количественного определения рассмотрим основной I и возбужденный (флуоресцентный) 2 уровни энергии какой-либо системы (рис. 34.10). Пусть в момент прекращения возбуждения ( = 0) в верхнем состоянии находится 2о частиц. Если предположить, что безызлучательные переходы отсутствуют, а вероятность переходов 2 1 с испусканием равна Лгь то число переходов за время от t до t + dt равно А2 П2сИ. Следовательно, уменьшение числа возбужденных частиц за время сИ равно (1п2 — A2 n2dt. Интегрируя это уравнение с учетом начальных условий, получаем [c.259]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...