Люминесценция

Июль 26, 2022

Главная
Физика
Люминесценция

Содержание

2. Содержание курса Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра. Регистрация спектров поглощения ионов Nd3+ в кристалле Y3Al5O12
3. Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра. Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощения. Принцип работы
4. Люминесценция (на гольмие возб синий лазер) Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее
5. Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощения При прохождении тонкого слоя вещества dx, происходит изменение
6. dI=-αIdx (1) Интегрируя уравнение (1) можно получить зависимость интенсивности света от глубины проникновения (Закон Бугера-Ламберта-Бера): I=I0e(-αx)
7. Спектроскопические характеристики Коэффициент поглощения материала Коэффициент пропускания материала
8. Принцип работы спектрофотометра Однолучевая схема регистрации спектров поглощения
9. Принцип работы спектрофотометра Свет представляет собой электромагнитные волны. Электромагнитный спектр излучения с длинами волн от 1·10-11
11. Источники излучения По характеру спектра: - с непрерывным (сплошным) спектром (лампа накаливания, любое нагретое тело); с
12. Источники излучения Вольфрамовая лампа накаливаяни Ксеноновая лампа – 300-700 нм Водородная лампа – 170-300 нм
13. Источники излучения Ртутная лампа Галогенная лампа
14. Спектральные приборы Спектральными приборами или спектрометрами называют оптические приборы, служащие для анализа спектра электромагнитного излучения оптического
15. Принцип работы спектрофотометра Однолучевая схема регистрации спектров поглощения
16. Принцип работы спектрофотометра Однолучевая схема регистрации спектров поглощения
17. Принципиальная схема призменного монохроматора Излучение фокусируется на входную щель 1 монохроматора. Входная щель находится в фокальной
18. Принципиальная схема дифракционного монохроматора В дифракционных (решеточных) монохроматорах диспергирующим элементом является дифракционная решетка. На рис. приведена
19. Типы приемников излучения Приёмники излучения подразделяются на квантовые (фотоэлектронные) и тепловые. Тепловые приёмники основаны на преобразовании
20. Принцип работы спектрофотометра Однолучевая схема регистрации спектров поглощения
21. Принцип работы ФЭУ Принцип работы Термоэлемента
22. Внешний вид Оптическая схема прибора Perkin Elmer Lambda 950 Spectrophotometer 10
23. 10
24. Рисунок 2.19 - Блок-схема установки для проведения исследований кинетики затухания люминесценции с различных уровней ионов Tm3+
25. Установка состоит из источника излучения (1), исследуемого образца (2), монохроматора МДР-23 (3), фотоприемника (4), синхронного усилителя
26. Люминесценция Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее в результате электронного перехода в
27. Люминесценция Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее в результате электронного перехода в
28. Классификация люминесценции Продолжительность процесса излучения: Флуоресценция – мгновенно (10-9 с) затухающее свечение после прекращения возбуждения Фосфоресценция
29. Энергетический и квантовый выход люминесценции Фотолюминесценция возникает за счет поглощаемой энергии возбуждающего света. Однако лишь часть
30. Измерение спектров люминесценции Спектр люминесценции – это функция распределения излучающей веществом энергии по длинам волн или
31. Принцип работы спектрофотометра
32. Коррекция спектров люминесценции. Метод эталонной лампы. В качестве эталонной лампы используется вольфрамовая лампа накаливания, лампа ТРШ
33. Коррекция спектров люминесценции. Метод эталонной лампы. К(λ)=Iнаб(λ) / Iэт(λ) Iист(λ)=Iизм(λ) / К(λ) 2) Строим по формуле
34. Литература Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. Молекулярная люминесценция. 1989 г. Левшин Л.В., Салецкий
35. Спектроскопические характеристики монокристаллов и керамики CaF2:Tm Спектр поглощения керамики CaF2: 4.2мол.%Tm в области от 200 нм
36. P. Camy, J.L. Doulan, S. Renard at. al. //Optics Communications 236 (2004), 395-402 Спектроскопические характеристики монокристаллов
37. Люминесцентные свойства монокристалла и керамики CaF2:Tm Спектры поглощения и люминесценции для кристалла CaF2:3.6мол.%Tm и керамики CaF2:4.2мол.%Tm,
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание курса
Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра.
Регистрация спектров поглощения

ионов Nd3+ в кристалле Y3Al5O12 (YAG). Определение спектроскопических характеристик.
Изучение принципов работы установки по регистрации спектров люминесценции.
Регистрация спектров люминесценции ионов Nd3+ в кристалле YAG на переходе 4I13/2→4I9/2.
Изучение принципов работы установки по регистрации кинетики затухания люминесценции.
Регистрация кинетик затухания люминесценции ионов Nd3+ в кристалле YAG.

Слайд 3

Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра.
Закон Бугера — Ламберта —

Бера. Спектры поглощения.
Принцип работы спектрофотометра.
Источники излучения.
Типы монохроматоров.
Приемники излучения.
Спектрофотометр Lambda 950 Perkin Elmer

Слайд 4

Люминесценция (на гольмие возб синий лазер)
Свечение атомов, молекул, ионов и других

более сложных комплексов, возникающее в результате электронного перехода в этих частицах при их возвращении из возбужденного состояния в нормальное, называется люминесценцией.

hν

Поглощение

Люминесценция

Слайд 5

Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощения
При прохождении тонкого слоя

вещества dx, происходит изменение интенсивности света dI пропорциональное самой интенсивности I и толщине слоя:
dI=-αIdx (1)
где α - коэффициент поглощения, зависящий от длины волны света, химической природы поглотителя и внешних условий

Слайд 6

dI=-αIdx (1)
Интегрируя уравнение (1) можно получить зависимость интенсивности света от глубины

проникновения (Закон Бугера-Ламберта-Бера):
I=I0e(-αx) (2)
где I0 – начальная интенсивность света

Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощения

Слайд 7

Спектроскопические характеристики
Коэффициент поглощения материала
Коэффициент пропускания материала

Слайд 8

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Слайд 9

Принцип работы спектрофотометра
Свет представляет собой электромагнитные волны. Электромагнитный спектр излучения с

длинами волн от 1·10-11 до 3·1010 см условно разбит на отдельные области. Излучения так называемой оптической области спектра простираются от ультрафиолетовой области (УФ) радиации (~1,0 нм) до инфракрасных излучений (ИК) с длиной волны до 1 мм:
1. Крайний УФ диапазон 1–10 нм
2. Дальнее УФ излучение 10– 200 нм
3. Ближнее УФ излучение 200– 400 нм
4. Видимый свет 400–780 нм
5. Ближний ИК диапазон 780–2,5*103 нм
6. Среднее ИК излучение 2,5–50 мкм
7. Дальнее ИК излучение 50–1000 мкм

Слайд 10

Слайд 11

Источники излучения
По характеру спектра:
- с непрерывным (сплошным) спектром (лампа накаливания,

любое нагретое тело);
с линейчатым или относительно узкополосным спектром (лазеры, некоторые газоразрядные лампы, полупроводниковые светодиоды);
По диапазону излучения:
- инфракрасные;
- источники видимого излучения;
ультрафиолетовые;
По длительности излучения:
- источники непрерывного действия. Излучение непрерывного источника может быть промодулировано в случае применения синхронного детектирования;
- импульсные источники;

Слайд 12

Источники излучения
Вольфрамовая лампа накаливаяни
Ксеноновая лампа – 300-700 нм
Водородная лампа –

170-300 нм

Слайд 13

Источники излучения
Ртутная лампа
Галогенная лампа

Слайд 14

Спектральные приборы
Спектральными приборами или спектрометрами называют оптические приборы, служащие для анализа

спектра электромагнитного излучения оптического диапазона. Под спектром в данном случае понимают зависимость интенсивности света от длины волны λ или энергии фотонов.
Спектрометры можно разделить на две основные группы: диспергирующие и недиспергирующие. В диспергирующих спектрометрах происходит пространственное разделение излучения разных длин волн с помощью так называемых диспергирующих элементов. Диспергирующими элементами обычно служат спектральные призмы (используется явление дисперсии показателя преломления) или дифракционные решетки (используется явление дифракции света на периодической структуре).

Слайд 15

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Слайд 16

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Слайд 17

Принципиальная схема призменного монохроматора
Излучение фокусируется на входную щель 1 монохроматора.

Входная щель находится в фокальной плоскости коллимирующей линзы 2. На диспергирующий элемент (призму 3) падает параллельный пучок лучей. Из-за зависимости коэффициента преломления материала призмы от длины волны излучения n(λ) лучи света с разными длинами волн 5 выходят из призмы под разными углами и фокусируются линзой объектива 4 в разных точках на ее фокальной плоскости. В этой плоскости расположена выходная щель 5 монохроматора, которая выделяет излучение, принадлежащее узкому интервалу длин волн. При повороте призмы по отношению к падающему пучку света меняется длина волны излучения, попадающего в выходную щель. Таким образом, осуществляется сканирование спектра.

Слайд 18

Принципиальная схема дифракционного монохроматора
В дифракционных (решеточных) монохроматорах диспергирующим элементом является

дифракционная решетка. На рис. приведена оптическая схема монохроматора SP-500 (Acton Research Corp., США), или схема Черни-Тернера (она аналогична схеме отечественного монохроматора МДР-2 и ряда других).

Оптическая схема решеточного монохроматора. 1 – входная щель; 2, 6 – плоские зеркала; 3,5 – вогнутые зеркала; 4 – дифракционная решетка; 7 – выходная щель

Основное уравнение дифракции:
d sin(φ)=nλ
d-период решетки; φ – угол между нормалью к плоскости решётки и направлением на дифракционный максимум;

Слайд 19

Типы приемников излучения
Приёмники излучения подразделяются на квантовые (фотоэлектронные) и тепловые.
Тепловые

приёмники основаны на преобразовании части энергии падающего излучения в тепловую энергию, которая затем преобразуется в электрический сигнал. Преобразование происходит за счёт термоэлектрического эффекта, изменения сопротивления при нагревании рабочего тела детектора, оптико-акустического эффекта, пироэлектрического эффекта и ряда других.

В квантовых (фотоэлектронных) детекторах используются различные виды фотоэффектов. Такие детекторы подразделяются на:
- детекторы с внешним фотоэффектом: фотоэлектронные умножители (ФЭУ), вакуумные фотоэлементы, широкополосные лампы бегущей волны с фотокатодом, узкополосные СВЧ-фотоэлементы, электронно-оптические преобразователи и др.;
- детекторы с внутренним фотоэффектом: фоторезисторы, приемники с p-n переходом (фотодиод), фотодиоды с p-i-n – структурой, фотодиоды Шоттки, фотодиоды с гетероструктурой, лавинные фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры, составные фототранзисторы, фотоприемники с зарядовой связью (ПЗС) и матрицы на их основе.

Слайд 20

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Слайд 21

Принцип работы ФЭУ
Принцип работы Термоэлемента

Слайд 22

Внешний вид
Оптическая схема прибора
Perkin Elmer Lambda 950 Spectrophotometer
10

Слайд 23

10

Слайд 24

Рисунок 2.19 - Блок-схема установки для проведения исследований кинетики затухания люминесценции

с различных уровней ионов Tm3+ и Ho3+ в монокристаллах и керамике CaF2:Tm, CaF2:Ho: 1–источник возбуждения, 2–система призм, 3–исследуемый образец, 4–сферическое зеркало, 5–монохроматор МДР-23, 6–фотоприемник, 7–цифровой осциллограф, 8–ПК

Слайд 25

Установка состоит из источника излучения (1), исследуемого образца (2), монохроматора МДР-23

(3), фотоприемника (4), синхронного усилителя SR-810 (5), блока управления (6) и персонального компьютера (7) [92]. Погрешность при проведении спектрально-люминесцентных измерений с помощью установки на базе монохроматора МДР-23 не превышала 10%.

Слайд 26

Люминесценция
Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

в результате электронного перехода в этих частицах при их возвращении из возбужденного состояния в нормальное, называется люминесценцией.

hν

Поглощение

Люминесценция

Слайд 27

Люминесценция
Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

Чем отличается Люминесценция от явлений Рассеяния и Отражения света ???

Слайд 28

Классификация люминесценции
Продолжительность процесса излучения:
Флуоресценция – мгновенно (10-9 с) затухающее свечение

после прекращения возбуждения
Фосфоресценция – свечение, которое продолжатеся заметный промежуток времени (≥10-6 с)

Виды возбуждения:
Фотолюминесценция – возбуждение световыми квантами
Катодолюминесценция – катодные лучи
Рентгенолюминесценция – рентгеновские лучи
Радиолюминесценция – продукты радиоактивного распада, космические лучи
Электролюминесценция – электрическое поле
Хемилюминесценция – энергия химической реакции

Слайд 29

Энергетический и квантовый выход люминесценции
Фотолюминесценция возникает за счет поглощаемой энергии

возбуждающего света. Однако лишь часть ее превращается в энергию люминесценции. Эффективность этого процесса принято характеризовать выходом люминесценции. Различают энергетический и квантовый выход люминесценции.

Вэн=Ел/Еп – энергетический выход люминесценции

Вэкв=Nл/Nп – квантовый выход люминесценции

hν

Поглощение

Люминесценция

Слайд 30

Измерение спектров люминесценции
Спектр люминесценции – это функция распределения излучающей веществом

энергии по длинам волн или частотам

Слайд 31

Принцип работы спектрофотометра

Слайд 32

Коррекция спектров люминесценции.
Метод эталонной лампы.
В качестве эталонной лампы используется вольфрамовая

лампа накаливания, лампа ТРШ 1045-2200 с известной цветовой температурой.
Цветовая температура – это температура абсолютно черного тела, при которой распределение энергии в его спектре совпадает с распределением энергии в спектре лампы.

Слайд 33

Коррекция спектров люминесценции.
Метод эталонной лампы.
К(λ)=Iнаб(λ) / Iэт(λ)
Iист(λ)=Iизм(λ) / К(λ)
2) Строим

по формуле Планка график излучения абсолютно черного тела

1)Измеряем спектр излучения калибровочной лампы с известной цветовой температурой

3) Определяем чувствительность регистрирующей системы

4) Корректируем спектры люминесценции

Слайд 34

Литература
Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. Молекулярная люминесценция.

1989 г.
Левшин Л.В., Салецкий А.М. Оптические методы исследования молекулярных систем. Молекулярная спектроскопия
В.И. Малышев. Введение в экспериментальную спектроскопию. 1979.
Пржевуский А.К., Никоноров Н.В. Конденсированные лазерные среды - Санкт-Петербург: , 2009.
Звелто О. Принципы лазеров. 2008.
Айхлер Ю., Айхлер Г.И. Лазеры. Исполнение, управление, применение. 2008.

Слайд 35

Спектроскопические характеристики монокристаллов и керамики CaF2:Tm
Спектр поглощения керамики CaF2: 4.2мол.%Tm

в области от 200 нм до 12 μм

Накачка на уровень 3H4
Внутрицентровая релаксация ионов Tm3+
Процесс кросс-релаксации (3H4→3F4, 3H6→3F4)
Генерация на переходе 3F4→3H6

Слайд 36

P. Camy, J.L. Doulan, S. Renard at. al. //Optics Communications 236

(2004), 395-402

Спектроскопические характеристики монокристаллов и керамики CaF2:Tm

Кинетика затухания люминесценции с уровня 3H4 ионов Tm3+ для монокристаллов и керамики составов CaF2:Tm, λизл=760 нм, τимп=10 нс,

Кинетика затухания люминесценции с уровня 3F4 ионов Tm3+, λрег=1866 нм

Спектр поглощения в единицах сечения для керамики CaF2:4.2 мол% Tm и монокристалла состава CaF2:3.6 мол% Tm, при T=300 К, переход 3H6→3H4.

3H4

3F4

Слайд 37

Люминесцентные свойства монокристалла и керамики CaF2:Tm
Спектры поглощения и люминесценции для

кристалла CaF2:3.6мол.%Tm и керамики CaF2:4.2мол.%Tm, переход 3H6↔3F4 , T=300 K

Спектральная зависимость сечения усиления σy(λ) переход 3F4→3H6 для кристалла CaF2:3.6мол.%Tm и керамики CaF2:4.2мол.%Tm
Формула Фухтбауэра-Ладенбурга:

Люминесценция

Содержание

Содержание курсаСпектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра. Регистрация спектров поглощения

Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра. Закон Бугера — Ламберта —

Люминесценция (на гольмие возб синий лазер) Свечение атомов, молекул, ионов и других

Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощенияПри прохождении тонкого слоя

dI=-αIdx (1)Интегрируя уравнение (1) можно получить зависимость интенсивности света от глубины

Спектроскопические характеристикиКоэффициент поглощения материалаКоэффициент пропускания материала

Принцип работы спектрофотометраОднолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы спектрофотометраСвет представляет собой электромагнитные волны. Электромагнитный спектр излучения с

Источники излученияПо характеру спектра: - с непрерывным (сплошным) спектром (лампа накаливания,

Источники излученияВольфрамовая лампа накаливаяни Ксеноновая лампа – 300-700 нмВодородная лампа –

Источники излученияРтутная лампаГалогенная лампа

Спектральные приборыСпектральными приборами или спектрометрами называют оптические приборы, служащие для анализа

Принцип работы спектрофотометраОднолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы спектрофотометраОднолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принципиальная схема призменного монохроматораИзлучение фокусируется на входную щель 1 монохроматора.

Принципиальная схема дифракционного монохроматораВ дифракционных (решеточных) монохроматорах диспергирующим элементом является

Типы приемников излученияПриёмники излучения подразделяются на квантовые (фотоэлектронные) и тепловые. Тепловые

Принцип работы спектрофотометраОднолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы ФЭУПринцип работы Термоэлемента

Внешний видОптическая схема прибораPerkin Elmer Lambda 950 Spectrophotometer10

10

Рисунок 2.19 - Блок-схема установки для проведения исследований кинетики затухания люминесценции

Установка состоит из источника излучения (1), исследуемого образца (2), монохроматора МДР-23

Люминесценция Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

Люминесценция Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

Классификация люминесценции Продолжительность процесса излучения:Флуоресценция – мгновенно (10-9 с) затухающее свечение

Энергетический и квантовый выход люминесценции Фотолюминесценция возникает за счет поглощаемой энергии

Измерение спектров люминесценции Спектр люминесценции – это функция распределения излучающей веществом

Принцип работы спектрофотометра

Коррекция спектров люминесценции.Метод эталонной лампы. В качестве эталонной лампы используется вольфрамовая

Коррекция спектров люминесценции.Метод эталонной лампы. К(λ)=Iнаб(λ) / Iэт(λ)Iист(λ)=Iизм(λ) / К(λ)2) Строим

Литература Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. Молекулярная люминесценция.

Спектроскопические характеристики монокристаллов и керамики CaF2:Tm Спектр поглощения керамики CaF2: 4.2мол.%Tm

P. Camy, J.L. Doulan, S. Renard at. al. //Optics Communications 236

Люминесцентные свойства монокристалла и керамики CaF2:Tm Спектры поглощения и люминесценции для

Похожие презентации

Содержание курса
Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра.
Регистрация спектров поглощения

Спектры поглощения. Изучение принципа работы спектрофотометра.
Закон Бугера — Ламберта —

Люминесценция (на гольмие возб синий лазер)
Свечение атомов, молекул, ионов и других

Закон Бугера — Ламберта — Бера. Спектры поглощения
При прохождении тонкого слоя

dI=-αIdx (1)
Интегрируя уравнение (1) можно получить зависимость интенсивности света от глубины

Спектроскопические характеристики
Коэффициент поглощения материала
Коэффициент пропускания материала

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы спектрофотометра
Свет представляет собой электромагнитные волны. Электромагнитный спектр излучения с

Источники излучения
По характеру спектра:
- с непрерывным (сплошным) спектром (лампа накаливания,

Источники излучения
Вольфрамовая лампа накаливаяни
Ксеноновая лампа – 300-700 нм
Водородная лампа –

Источники излучения
Ртутная лампа
Галогенная лампа

Спектральные приборы
Спектральными приборами или спектрометрами называют оптические приборы, служащие для анализа

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принципиальная схема призменного монохроматора
Излучение фокусируется на входную щель 1 монохроматора.

Принципиальная схема дифракционного монохроматора
В дифракционных (решеточных) монохроматорах диспергирующим элементом является

Типы приемников излучения
Приёмники излучения подразделяются на квантовые (фотоэлектронные) и тепловые.
Тепловые

Принцип работы спектрофотометра
Однолучевая схема регистрации спектров поглощения

Принцип работы ФЭУ
Принцип работы Термоэлемента

Внешний вид
Оптическая схема прибора
Perkin Elmer Lambda 950 Spectrophotometer
10

Люминесценция
Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

Люминесценция
Свечение атомов, молекул, ионов и других более сложных комплексов, возникающее

Классификация люминесценции
Продолжительность процесса излучения:
Флуоресценция – мгновенно (10-9 с) затухающее свечение

Энергетический и квантовый выход люминесценции
Фотолюминесценция возникает за счет поглощаемой энергии

Измерение спектров люминесценции
Спектр люминесценции – это функция распределения излучающей веществом

Коррекция спектров люминесценции.
Метод эталонной лампы.
В качестве эталонной лампы используется вольфрамовая

Коррекция спектров люминесценции.
Метод эталонной лампы.
К(λ)=Iнаб(λ) / Iэт(λ)
Iист(λ)=Iизм(λ) / К(λ)
2) Строим

Литература
Левшин Л.В., Салецкий А.М. Люминесценция и ее измерения. Молекулярная люминесценция.

Спектроскопические характеристики монокристаллов и керамики CaF2:Tm
Спектр поглощения керамики CaF2: 4.2мол.%Tm

Люминесцентные свойства монокристалла и керамики CaF2:Tm
Спектры поглощения и люминесценции для