دانلود مقاله پدیده لومینسانس با فرمت ورد ودر 10 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

مقدمه

به پدیده تبدیل انرژی به تابش در مواد، لومینسانس گفته می­شود. به ماده­ای که خاصیت لومينسانس دارد، ماده فعال گفته مي­شود و شامل شبكه ميزبان^[1]است كه با مقدار کمی ناخالصي آلايش داده مي­شود. علاوه بر شبكه ميزبان، سيستم لومينسانس شامل مراكز لومينسانس نيز مي­باشد كه مراكز لومينسانس فعال­كننده^[2] ناميده مي­شود. تابش فرودي توسط فعال­كننده جذب مي­شود و آنرا به حالت برانگيخته مي­برد، وقتي الكترون از نوار رسانش به نوار ظرفيت برگردد، يك تابش گسيـل مي­كند كه مي­تواند به صورت تابش نوري يا غير نوري باشد. تابش غیرنوری بازده لومينسانس را كاهش مي­دهد.

دربسياري از مواد لومينسانس، تابش فرودي توسط فعال­كننده جذب نمي­شود، در اين مورد مي­توان با افزودن يون واسطه به شبكه ميـزبان مشكل را برطرف كرد، يون­های واسطه تابش فـرودي را جذب كرده و به فعال­كننده انتقال مي­دهد. اين يون­ها جذب كننده^[3] ناميده مي­شود[1].

با انرژي­هاي مختلف مي­توان پدیده لومينسانس را ایجاد نمود. بسته به نوع انرژي مورد استفاده، پديده­هاي لومينسانس متفاوت داريم كه به آنها در زير اشاره مي­شود.

فتولومينسانس: برانگيختگي توسط تابش الكترومغناطيسي.

كاتدولومينسانس: برانگيختگي توسط يك پرتو الكتروني پرانرژي.

الكترولومينسانس: برانگيختگي توسط ميدان الكتريكي.

لومينسانس شيميايي: برانگيختگي توسط انرژي حاصل از واكنش­هاي شيميايي.

ترمولومینسانس: برانگيختگي توسط انرژی گرمایی.

اکوستولومینسانس: برانگيختگي توسط ارتعاشات صوتی.

براي تجزيه و تحليل پديده لومينسانس، طيف گسيلي و طيف برانگيختگي بررسی مي­شود.

فرآيندهاي فيزيكي مهمي درمواد لومينسانس نقش دارند. اين فرآيندها شامل: جذب (در يون­هاي فعال­كننده، جذب­كننده­ها يا شبكه ميزبان)، گسيل (از فعال كننده­ها)، برگشت به حالت پايه (به صورت تابشي يا غير­تابشي) و انتقال انرژي مي­باشد. به طور خلاصه در ادامه فصل به برخي نكات مهم اين پديده­ها اشاره مي­شود.

1-1 فرآيند جذب

به کمک نمودار انرژي برحسب فاصله فلز-ليگاند R، می­توان فرآیند جذب را بررسی کرد. پارامتر R در مدت زمان نوسان تغيير مي­كند. با فرض این که منحني براي حالت پايه اتم سهمي شکل با مي­نيمم در R₀ باشد و با در نظر گرفتن حركت به طور نوساني؛ نيروي بازگرداننده با جابه جايي متناسب است.

F=-k(R-R₀) 1-1انرژي پتانسيل بفرم زیر به فاصله بستگي دارد:

1-2 E=1/2k(R-R₀)²

R₀مينيمم منحني، همان فاصله تعادلي در حالت پايه است.

حل كوانتومي اين مسئله به ترازهاي انرژي براي نوسانگر منجر مي­شود.

1-3 E_n= (n+1/2) hυ که υ فركانس نوسان مي­باشد. با بيشترين احتمال، سيستم در R₀ يعني پايين­ترين سطح نوسان مي­باشد. براي مقادير بيشتر n موقعيت سهمي تغيير مي­كند.

به دلیل تفاوت پيوندهاي شيميايي در حالت برانگيخته با حالت پايه، در حالت برانگيخته نمودارE-R يك سهمي با مقادير متفاوت R₀^′،K^′ مي­باشد [1].

گذار جذب اپتيكي از پايين­ترين تراز نوساني ((n=0 شروع مي­شود، بنابراين بيشترين احتمال گذار درR₀واقع مي­شود. به احتمال كمتري گذار از مقادير بزرگتر يا كوچكتر از R₀ نيز مي­تواند شروع شود، در اين صورت يك نوار جذبي پهن در طيف جذبي مشاهده مي­شود[1].

شكل 1-1دو نوع سهمي را در حالت پايه و برانگيخته نشان مي­دهد. سهمي g مربوط به حالت پايه و سهميe مرتبط با حالت برانگيخته است. اگر R′∆ (اختلاف بين مينيمم­های حالت پایه و حالت برانگيخته) برابر صفر باشد، سهمي دوم دقيقا بالاي سهمي اول قرار مي­گيرد و پهناي نوار گذار اپتيكي كم مي­شود در نتيجه نوار جذب به يك خط نازك تبديل مي­شود[1].

شكل 1-1 نمودار فاصله-انرژي در حالت پايه و برانگيخته[1].

پهناي يك نوار جذب اطلاعاتي درباره اختلاف R∆و در نتيجه اختلاف پيوند شيميايي بين حالت پايه وحالت برانگيخته می­دهد. نوار جذب پهن در طيف جذبي نشان­دهنده اختلاف زیادی بين ₀ Rو R₀^′ مي­باشد در دماهاي بالاتر، حالت ذاتي ممكن است در n>0باشد در نتيجه نوار جذبي پهن شود [1].