Методические указания и задания к лабораторным работам

Перед выполнением всех лабораторных работ следует изучить соответствующие пункты из раздела " ВВЕДЕНИЕ В ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ. Краткое теоретическое пособие к лабораторному практикуму ", и/или из рекомендованной к работе другой литературы. Необходимо ознакомиться с приведенным ниже описанием "АППАРАТУРА ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ" и инструкциями к используемым в работе приборам, а также с приводимыми в каждой работе методическими рекомендациями.

Аппаратура для люминесцентных измерений

В настоящем разделе описывается аппаратура, предназначенная для измерения люминесценции в стационарном режиме. Вопросы измерения кинетики люминесценции рассматриваются в описании соответствующей лабораторной работы.

Для проведения люминесцентных измерений необходим прибор, включающий источник возбуждения и систему регистрации излучения люминесценции. Для возбуждения люминесценции используются лампы, например, лампы накаливания, включая современные галогенные с повышенной светоотдачей в сине-фиолетовой области. Широко используются газоразрядные дуговые лампы, например, ксеноновые, являющиеся мощными источниками излучения со сплошным спектром от 200 нм до 1,5 мкм, а также разнообразные источники линейчатого спектра, дающие набор интенсивных линий в видимом и ультрафиолетовом диапазоне, например, ртутные лампы низкого и высокого давления. В последние годы все шире для возбуждения люминесценции используются лазеры, а также светодиодные источники.

При использовании ламповых источников возникает необходимость выделения из спектра лампы некоторого участка, который целесообразно использовать для возбуждения люминесценции. Самый простой способ решения этой задачи– использование спектральных фильтров, например, абсорбционных (имеются специальные наборы цветного стекла разных фирм), либо интерференционных. При использовании последних возможно выделение достаточно узких участков спектра с ширинами в 10 нм и даже 1 нм. Однако, несомненно, более высокую гибкость в выборе длин волн возбуждения дает использование монохроматора для выделения желаемого "квазимонохроматического" спектрального диапазона.

Д ля регистрации спектров люминесценции излучение люминесценции пропускается через монохроматор, а затем попадает на фотоприемник (например, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), сигнал с которого усиливается и далее регистрируется. Таким образом, приходим к схеме универсальной установки для изучения люминесценции, изображенной на рис. А1. Перестраивая при помощи блока развертки монохроматор регистрации, записывают спектр люминесценции; соответственно, разворачивая монохроматор возбуждения, регистрируют зависимость интенсивности люминесценции от частоты возбуждающего света, т.н. спектр возбуждения. Этот же прибор может применяться для измерения квантовых выходов люминесценции, а также для поляризационных измерений. В последнем случае на пути света из монохроматора возбуждения к образцу устанавливается поляризатор, ориентация которого может меняться (обычно обеспечивается установка двух фиксированных положений, отвечающих пропусканию вертикального, либо горизонтального электрического вектора). Аналогичный поляризатор ставится перед монохроматором люминесценции.

В последние годы для регистрации спектров люминесценции вместо сканируемого монохроматора и ФЭУ используется спектрограф, в фокальной плоскости которого размещается многоэлементный фотоприемник – матрица ПЗС (прибор с зарядовой связью). Изображение спектра регистрируется ПЗС-матрицей за некоторое время накопления (может варьироваться от долей секунды до часов в зависимости от интенсивности люминесценции), сигнал запоминается в компьютере. Современные ПЗС-матрицы обладают высокими значениями эффективности регистрации, низким уровнем шумов, который может быть дополнительно снижен за счет охлаждения фотоприемника, и позволяют регистрировать люминесценцию даже при экстремально низких интенсивностях.