Люминесценция–излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела, если его длительность после прекращения внешнего воздействия значительно превышает период световых колебаний.
Виды люминесценции:
А.по виду возбуждения различают :
Радиолюминесценция(возбуждение проникающей радиацией)
Кандолюминесценция(возбуждения при механических воздействиях)
Электролюминесценция(возбуждение электрическим полем)
Хемилюминесценция(возбуждение при химических реакциях),биолюминесценция
лиолюминесценция(возбуждение при растворении кристаллов)
Б.По длительности свечения различают
флуоресценцию (быстрозатухающая люм-ия)
В.По механизму элементарных процессов :
Интненсивность люминесценции зависит от интенсивности возбуждения ,поэтому не может быть характеристикой люминесценции .Более однозначной характеристикой является выход люминесценции –отношение энергии люминесценции к поглощенной энергии возбуждения
Телевизор Erisson 32HLE21T2SM (пропадает подсветка)
Ηкв *100%
Nп – квантовый выход
Механизм и свойства люминесценции.При возбуждении люминесценции атом, поглощая энергию, совершает переход от 1 3. В атомных парах люминесценция может происходить непосредственно при переходе 3 1, тогда люминесценция является резонансной. При взаимодействии с окружающими атомами возбужденный атом может передать им часть энергии и перейти на 2 уровень, что называется спонтанной люминесценцией.
1.основной уровень энергии
Пунктирная линия-переход при резонансной люминесценции,волнистая линия-безызлучательный переход
Обычно уровень 2 лежит ниже уровня 3 ,и часть энергии при возбуждении теряется на тепло ,а длина волны испущенного света больше ,чем поглощенного – это стоксова люминесценция . Правило Стокса:спектр излучения в целом и его максимум сдвинуты по отношению к спектру поглощенного излучения и его максимуму в сторону более длинных волн.
Возможны и процессы, когда излучающий атом получает дополнительную энергию от других атомов, тогда испущенный квант может иметь меньшую длину волны –антистоксова люминесценция
Может образоваться ситуация, когда атом перед переходом на уровень испускания 2 оказывается на метастабильном уровне 4. Для перехода на уровень 2 атому нужно сообщить дополнительную энергию. Возникающая при таких случаях люминесценция называется метастабильной.
44.Применение люминофоров и люминесцентного анализа в медицине и фармации.
Люминесцирующие вещества являются активной средой лазеров. Яркость люминесценции, ее высокий энергетический выход позволили создать нетепловые источники света (газоразрядные и люминесцентные лампы) с высоким КПД. Катодолюминесценция лежит в основе свечения экранов осциллографов, телевизоров, локаторов и т.д. Многие полупроводниковые светодиоды основаны на явлении электролюминесценции; в рентгеноскопии используется рентгенолюминесценция.
Подключил ПОЗИСТОР к лампе 220 Вольт и результат меня удивил.Свет выключится САМ
Широкое распространение получил люминесцентный анализ – методы исследования объектов, при которых регистрируется либо собственное свечение объекта, либо свечение специальных люминофоров, которыми обрабатывается исследуемый объект.
В люминесцентном анализе используются все виды возбуждения люминесценции, но чаще всего фотовозбуждение, осуществляемое обычно с помощью газоразрядных ламп (ртутных, ксеноновых и т.д.), Регистрируют люминесценцию визуально или с помощью фотоэлектрических приемников.
В химическом люминесцентном анализе наличие и концентрация тех или иных примесей в смеси определяются по интенсивности и спектру излучения. Чувствительность химического люминесцентного анализа очень высока.В газовой фазе удается регистрировать отдельные атомы.
Сортовой люминесцентный анализ применяют в медицине и ветеринарии для обнаружения грибковых заболеваний, в сельском хозяйстве – для обнаружения заболеваний растений и семян, в геологии при поиске полезных ископаемых.
Под действием ультрафиолетового излучения флуоресцируют многие ткани организма, ногти, зубы, непигментированные волосы, роговая оболочка, хрусталик глаза и др. В определенных случаях по характеру свечения можно отличить патологически измененные ткани от нормальных, злокачественные опухоли от доброкачественных. Так, например, во время операций обнаруженная опухоль облучается ртутно-кварцевой лампой и по цвету люминесцентного свечения определяется ее характер. Характерное свечение дают бактериальные и грибковые колонии, это явление часто используется при диагностике кожных болезней.
При люминесцентном микроанализе исследуются гистологические препараты, имеющие собственную флуоресценцию или окрашенные флуоресцирующими красками.
Люминофоры – специально синтезируемые вещества, способность к люминесценции которых при различных способах возбуждения используется для практических целей. Различают органические и неорганические люминофоры.
Из неорганических люминофоров наиболее широко применяют кристаллофосфоры, которые используют в светотехнике, телевидении, измерительной технике, медицине, ядерной физике, квантовой электронике и т.д.
Органические люминофоры – это сложные высокомолекулярные соединения: ароматические углеводороды и их производные, гетероциклические соединения, комплексные соединения атомов металлов с органическими лигандами и т.д. Их используют в молекулярной биологии и медицине для обнаружения и определения малых количеств вещества. При этом особое значение приобретает применение небольших количеств некоторых органических люминофоров (например, флуоресцины, акридин желтый) в качестве меток и микрозондов для изучения жизнедеятельности клеток, проницаемости мембран, межклеточных взаимодействий, установления границ поражения тканей, транспорта лекарственных препаратов или отравляющих веществ в живых организмах.
Источник: studfile.net
Люминесцентные источники излучения
Люминесценцией называется излучение вещества сверх его теплового излучения под воздействием подводимой к нему в той или иной форме энергии. Такое вещество называется люминофором. Природные явления люминесценции – северное сияние, свечение насекомых, минералов.
Люминесценция классифицируется по:
1. по типу возбуждения;
2. по механизму преобразования энергии;
3. по временным характерам свечения.
К первому типу относятся:
— фотолюминесценция (излучение под воздействием поглощенного излучения оптической области света);
По механизму преобразования энергии различают:
По временным характерам свечения бывают:
— флуоресценцию (быстро затухающая люминесценция время жизни 10 −9 -10 −6 с)
— фосфоресценция (длительная люминесценция (10 −3 -10 с))
Деление это условное, т.к. нельзя указать строго определенную временную границу, т.е. она зависит от временного разрешения регистрирующих приборов.
Наибольшее применение в оптоэлектронике получили электро-, фото- и катодолюминесценция.
Люминесцентные лампы Широко применяются в качестве источников света общего назначения, в копировальных аппаратах, в медицине для обеззараживания помещения и т.д.
Люминесцентные лампы представляют собой стеклянную колбу, с нанесенным на внутреннюю поверхность люминофором. В торцы трубки введены вольфрамовые спиральные электроды. Внутрь трубки помещают несколько миллиграмм ртути и закачивают некоторое количество инертного газа.
Люминесцентная лампа, в отличие от лампы накаливания, не включается напрямую в электрическую сеть. Так как необходимо: предварительно прогреть электроды, дать импульс высокого напряжения и обязательное ограничение тока во время работы, который во время работы многократно возрастает. Поэтому применяют специальные устройства – балласты.
Работа люминесцентной лампы заключается в следующем: при подключении люминесцентных ламп к источнику питания, разогретые электроды испаряют ртуть, тем самым возбуждая её свечение. В свою очередь излучение разряда возбуждает свечения слоя люминофора лампы. Дальнейший нагрев электродов поддерживается энергией разряда и внешняя цепь нагрева электрода выключается.
– большой срок службы 10 тыс. часов;
– отличное восприятие света;
– высокая стабильность светового потока около 95 % к концу службы лампы.
– долгий запуск (1-3 сек);
– лампа светит на полную яркость только через 10-15 минут работы;
– использование специального пускового устройства;
– мерцание лампы с удвоенной частотой сети, возникновение стробоскопического эффекта;
– низкочастотный гул (100Гц), исходящий от дросселя;
– большие габариты и масса;
– ограниченный температурный диапазон работы (0-25 0 С).
Энергосберегающиие лампы – это люминесцентные лампы с электронным балластом. Под действием высокого напряжения происходит движение электронов, которые сталкиваясь с атомами газа, испускают УФ излучение, которое возбуждает люминофор. (T= -10+50 0 С; t >5 тыс. ч.)
Газоразрядный источник представляет собой колбу с впаянными электродами: анодом и катодом. Если между электродами приложить напряжение, то свободные ионы, перемещаясь к катоду ускоряются и выбиваются из него электроны, которые перемещаясь к аноду ионизируют газ, поддерживая непрерывность процесса.
Спектр каждого источника зависит от рода газа или пара, т.е. от примесей, температуры свечения и давления в колбе.
При низких давлениях и температуре спектр газоразрядных источников линейчатый. При повышении температуры линии спектра расширяются. Рабочие температуры 4500-7000 К.
– возможность модуляции излучения путем изменения частоты питания (f=30 кГц);
– мощный световой поток;
– высокий световой КПД до 30%.
– сложная схема питания;
– высокие напряжения питания.
Светодиод или светоизлучающие диоды – это полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его цветовые характеристики зависят от химического состава полупроводника.
Работа светодиода основана на явлении инжекционной электролюминесценции, т.е. генерации оптического излучения в p-n переходе. Находящимся под прямым внешним напряжением.
Для материала полупроводника перехода материалы: фосфид галлия GaP, GaAs. (галлий – мышьяк (арсениум)), ZnSe (цинк – селен) и др. и некоторые тройные соединения GaAlAs (галлий – алюминий – мышьяк).
Изменяя состав полупроводников можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).
Светодиоды описываются двумя группами параметров: оптическими и электрическими.
К оптическим относятся:
– излучательная характеристика — это зависимость относительного значения потока излучения к протекающему току.
– спектральная характеристика- зависимость относительного значения потока измерения от длины волны.
– диаграмма направленности — зависимость относительного значения потока излучения от направления распространения
– длина волны излучения (λ), на которой значение потока максимальна
– яркость (сила света).
К электрическим относятся:
– время включения-выключения (частота).
– ВАХ по которой определяются:
— максимально допустимые прямое и обратное напряжение
— максимальный прямой ток
+ линейная зависимость световых параметров от тока,
+ устойчивость к механическим воздействиям и вибрациям;
+ большой срок службы около 100 тыс. ч.;
+ встроенное светораспределение; неприменяемость опасных веществ.
– разброс параметров в одной партии;
– невысокая мощность излучения;
– зависимость яркости от температуры;
– зависимость полярности питания.
Лазеры. Под лазером понимают устройство, испускающее в видимом спектре когерентную электромагнитную лучистую энергию в диапазоне от сверхкороткого ультрафиолетового до сверхдлинного инфракрасного излучения.
Все лазеры состоят из трех основных конструкционных блоков:
1. Активная (рабочая) среда. Активная среда представляет собой вещество, в котором создается инверсная заселенность. Она может быть:
– твердой — кристаллы рубина или алюмо-иттриевого граната, стекло с примесью неодима в виде стержней различного размера и формы;
– жидкой — растворы анилиновых красителей или растворы солей неодима в кюветах;
– газообразной — смесь гелия с неоном, аргон, углекислый газ, водяной пар низкого давления в стеклянных трубках.
В зависимости от типа активной среды лазеры называются рубиновыми, гелий-неоновыми, на красителях и т.п.
2. Источник энергии (накачки). (оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка и т.п.
3. Резонансная полость (оптический резонатор) с емкостным устройством — обычно два зеркала. Оптические резонаторы бывают с плоскими зеркалами, сферическими, комбинациями плоских и сферических и др. Резонатор представляет собой пару зеркал, которые располагаются параллельно друг другу. Между этими зеркалами помещается активная среда.
Существующие Л. различаются:
1) рабочей средой (твёрдые диэлектрики, полупроводники, газы, жидкости);
2) способом создания в среде инверсии населённостей, или, как говорят, способом накачки.
3) конструкцией резонатора;
4) режимом работы (импульсный, непрерывный).
Первое из зеркал отражает весь падающий на него свет. Второе зеркало полупрозрачное, оно возвращает часть излучения в среду для осуществления вынужденного излучения, а часть выводится наружу в виде лазерного луча. Резонатор можно настроить таким образом, что лазер станет генерировать излучение только одного, строго определенного типа (моду). Настройка осуществляется путем подбора расстояния между зеркалами.
Достоинства полупроводниковых лазеров:
+ очень большие коэффициенты усиления ~ 102-103 см -1 , поэтому размеры полупроводникового Л. могут быть сделаны очень малыми (GaAs, CdS, InAs, InSb, ZnS и др.)
+ позволяют почти полностью перекрыть видимый и ближний инфракрасный диапазоны
+ очень высоким кпд преобразования электрической энергии в когерентное излучение (близким к 100%)
+ работа в непрерывном режиме.
– невысокая направленность излучения, связанная с их малыми размерами,
– трудность получения высокой монохроматичности.
Полупроводниковые Л. используются с наибольшей эффективностью в тех случаях, когда требования к когерентности и направленности не очень велики, но необходимы малые габариты и высокий кпд.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Люминесцентный источник освещения
В общественных зданиях, школах, детских садиках, офисах, люминесцентный источник освещения является оптимальным видом. Люминесцентные лампы освещения (далее Л.Л.) относятся к ГРЛНД (к газоразрядным лампам низкого давления). По светотехническим характеристикам они превосходит обыкновенные, как по световому потоку (в 2 – 3 раза), так и по продолжительности горения (в 8 – 10 раз).
Светотехнические характеристики люминесцентной лампы
Принцип работы люминесцентного источника освещения
Внутри трубчатой стеклянной колбы расположено два электрода. В объем самой колбы вводят инертные газы и разряженные пары ртути. Во время подключения к электрической сети между спиральными электродами образуется электрический разряд. Проходящий между электродами ток, так же проходит через газовую смесь и пары ртути, тем самым создает УФ (ультрафиолетовое излучение).
Оно не видно человеческому глазу. По этой причине на внутреннюю часть стеклянной поверхности наносят люминофор. Он поглощает УФ и преобразует его в видимое человеческому глазу световое излучение при помощи эффекта люминесценции.
Включение ЛЛ
Как ДРЛ и ДНаТ, люминесцентные лампы освещения не могут быть подключены к сети напрямую, а только через пускорегулирующую аппаратуру (ПРА). Всего два вида ПРА, ЭмПРА и ЭПРА, электромагнитная и электронная ПРА соответственно.
Принцип включения люминесцентной лампы с ЭмПРА
В данной схеме включения используют стартер, который подключен параллельно люминесцентной лампе освещения. Внутри его стоит два электрода, один из которых неподвижный, а второй из биметаллической пластины, она изгибается в зависимости от проходящего через нее тока. Когда светильник не включен в электрическую сеть, электроды разомкнуты.
При подключении к сети подается напряжение, как на лампу, так и на стартер. Этого напряжения не хватает для того, что бы возник разряд между электродами Л.Л, но его достаточно для возникновения тлеющего разряда в стартере. Когда разряд проходит через биметаллический электрод, то он изгибается, и контакты замыкаются.
Электрический ток течет через электроды лампы и соответственно подогревает их. В то же время электроды стартера остывают, так как номинальный ток, который проходит через их не создает тепло. В итоге размыкаются, и возникает скачек напряжения, которого хватает для образования электрического разряда в люминесцентной лампе освещения.
Принцип работы ЭПРА
В данном случае в схеме отсутствует стартер. ЭПРА подогревает электроды лампы переменным напряжением повышенной частоты.
Основные преимущества и недостатки люминесцентных ламп освещения
- Мощность светового потока значительно больше, чем у ламп накаливания (Л.Н.)
- Цветовая гамма светового излучения имеет широкую линейку
- Время горения часов в год (в среднем 7 000 – 10 000) на порядок больше чем у Л.Н.
К недостаткам стоит отнести:
- В случае разгерметизации трубки Л.Л. (разбилась), они являются экологически опасными, так как внутри их пары ртути
- Износ со временем люминофора, что приводит к изменению цветовой гаммы
- Мерцание Л.Л. с частотой 100 Гц. По этой причине возникает стробоскопический эффект. При нем возникает ложное впечатление, что двигающиеся части могут показаться одним предметом.
- Громоздкость светильника, так как для работы необходимо ПРА
Маркировка люминесцентной лампы
Лампы, которые комплектуют отечественные светильники , маркируются следующим образом. На первом месте стоит буква «Л», что естественно обозначает люминесцентная. На втором и третьем месте вид света, к примеру, ЛБ (белого оттенка света) и так далее ЛД, ЛХБ, ЛТБ (дневного, холодно белого, тепло белого). Если в конце маркировки стоит буква «Ц» или несколько «ЦЦ», это означает. Что на внутренней стороне Л.Л. нанесен люминофор «де-люкс» и «супер де-люкс» соответственно.
Благодаря тому, что у Л.Л. широкие спектральные характеристики, они применяются в различных производственных процессах и специальных помещениях. Это зависит от температуры освещения.
- Для офисов, административных помещений, школ, магазинов применяют люминесцентный источник освещения схожий с дневным светом (температура 6 300 – 6 600К).
- При температуре 5 500 – 6 600 К спектральный диапазон света наиболее подходит для формирования фотобиологических процессов и это делает данный источник света оптимальным естественности фона. И по этой же причине они применяются для подсветки в аквариумах, что бы придать естественный фон кораллов и их обитателей.
- При окрашивании трубки или применении разных цветов люминофора вид света делают зеленым, желтым и так далее.
Кроме этого, люминесцентные лампы используют в текстильной, пищевой промышленности, ими пользуются криминалисты и на почте.
Необходимо отметить, так как в трубке находятся пары ртути, то к эксплуатации и хранению предъявляются определенные требования.
Источник: stroymasterok.com