Разделы сайта

Температурное тушение флуоресценции

Явление температурного тушения флуоресценции обусловлено повышением частоты процессов столкновения, что сопровождается дезактивацией возбужденных уровней путем безизлучательной колебательной релаксации молекул и понижением квантового выхода флуоресценции [26, 27].

Различают внешнее и внутренне тушение флуоресценции [26]. Внешнее тушение связано с рекомбинационным взаимодействием. При этом доля переходов без излучения растет с увеличением температуры и уменьшением, интенсивности возбуждения, причем на послесвечение тушители оказывают большее действие, чем на свечение в процессе возбуждения. Роль центров тушения могут играть и мелкие электронные ловушки. При понижении температуры увеличивается время пребывания в них электронов, поэтому увеличивается вероятность рекомбинации последних с дырками. При возбуждении люминесценции излучением, поглощаемым основной решеткой люминофора, это вызывает в низкотемпературной области падение квантового выхода при уменьшении температуры. В результате на кривой I(T) (рис. 1.1) появляется максимум.

Рис.1.1 Зависимость интенсивности люминесценции ZnS - 1∙10-4 Ag, Co - фосфора от температуры при концентрации кобальта 1,8·10-6 [30]

Максимум возникает и в тех случаях, когда конкурирующим центром является мелкая дырочная ловушка.

Помимо того, чем больше концентрация глубоких центров тушения, тем больше число дырок успеет перейти к ним от центров свечения за то время, пока электроны остаются на центрах тушения. Поэтому температура, при которой начинается эффективное тушение той или иной полосы тем ниже, чем; выше отношение концентрации центров тушения к концентрации центров свечения. Доля безизлучательных переходов зависит также от плотности возбуждения. Это объясняется тем, что с увеличением интенсивности возбуждающего излучения скорость рекомбинации растет быстрее, чем скорость освобождения дырок с ионизованных центров или захвата электронов глубокими ловушками, играющими роль центров тушения. В результате эффект тушения ослабляется. По этой причине интенсивность люминесценции возрастает не пропорционально интенсивности возбуждения, имеет место так называемый сверхлинейный рост интенсивности люминесценции. Это явление, наблюдаемое также при наличии конкурирующего более «глубокого» центра свечения, является признаком рекомбинационной люминесценции.

Наряду с внешним тушением люминесценции существует также и внутреннее, происходящее внутри центра свечения. Модель потенциальных кривых (рис.1.2) [26] дает объяснение явлению внутреннего тушения.

Вследствие того, что потенциальная кривая возбужденного состояния смещена по отношению к потенциальной кривой основного состояния (правило Стокса-Ломмеля) и является обычно более пологой, возможно пересечение этих двух кривых, так что, находясь в возбужденном состоянии, система может принять такую же конфигурацию, какой она обладает в основном состоянии при достаточно большой величине колебательной энергии.

Рис. 1.2 Модель потенциальных кривых

В этом случае происходит безизлучательный переход из возбужденного в основное состояние. Избыток колебательной энергии передается решетке основания люминофора. Согласно квантовой механике, достаточно даже, чтобы кривые просто сблизились друг с другом в такой мере, чтобы был возможен туннельный переход из одного состояния в другое.

В настоящее время существует два подхода к регистрации температуры по спектрам флуоресценции - регистрация интенсивности флуоресценции I (Fluorescence Intensity Ratio - FIR) [4, 7, 28 - 32] и регистрация длительности остаточной флуоресценции τ (Fluorescence Lifetime - FL) [28, 33 - 42].

В работе [28] авторами был проведен сравнительный анализ подходов FIR и FL. Теоретически и экспериментально было показано, что оба подхода позволяют получать монотонную температурную зависимость флуоресценции. При этом было отмечено, что при низких температурах температурная зависимость имеет значительную чувствительность при измерениях по методу FIR, в то время как остается постоянной при измерениях по методу FL, т.е чувствительность близка к нулю. По мере увеличения температуры чувствительность в обоих методах становится приблизительно одинаковой. Таким образом, методы FIR являются более универсальными.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Алгоритм поиска неисправности и способ настройки и регулировки импульсного источника питания
Источниками питания называют устройства, предназначенные для снабжения электронной аппаратуры электрической энергией и представляющие собой комплекс приборов и аппаратов, которые вырабатывают электрическую энергию и преобразуют её к виду, необходимому для нормальной работы каждого узла электронной аппаратуры. В настоящее время с ...

www.techstages.ru : Все права защищены! 2019