48. Люминесценция. Спектры люминесценции. Виды люминесценции. Закон Стокса для

Люминесценцией называют избыточное над тепловым излучение тела, имеющее длительность, значительно превышающую период (~10^-15с) излучаемых световых волн. Люминесцируют электронно-возбужденные молекулы (атомы)..Люминесценция, вызванная заряженными частицами: ионами – ионолюминесценция, электронами – катодолюминесценция, ядерным излучением – радиолюминесценция. Люминесценцию под воздействием рентгеновского и Y(гамма)-излучения называют рентгенолюминесценцией, фотонов видимого света – фотолюминесценция. При раскалывании некоторых кристаллов возникает триболюминесценция. Эл.полем возбуждается электролюминесценция. Люминесценцию, сопровождающую экзотермическую химическую реакцию, называют хемилюминесценцией.. Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света. Наиболее простые — атомные спектры, в которых указанная выше зависимость определяется только электронным строением атома. Спектры молекул гораздо более сложные. При охлаждении до сверхнизких температур сплошные спектры люминесценции органических соединений, растворенных в определенном растворителе, превращаются в квазилинейчатые. Фотолюминесценцией называется излучение электромагнитной энергии, возбуждаемое в веществе под действием оптического излучения УФ или видимого диапазонов. Если облучить вещество (люминофор) в любом агрегатном состоянии ультрафиолетовым или видимым электромагнитным излучением, то возможно появление задержанного не менее, чем на 10-12 - 10-10 с, люминесцентного излучения. Максимум спектра этого излучения сдвинут относительно максимума спектра возбуждающего излучения в сторону меньших частот (закон Стокса - Ломмеля). Хемилюминесценция — люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием (например, свечение фосфора при медленном окислении), или при протекании химической реакции (например, каталитические реакции некоторых эфиров щавелевой кислоты с пероксидом водорода в присутствии люминофора). Хемилюминесценция связана с экзотермическими хим. процессами. Люминесцентная микроскопия – метод микроскопии, позволяющий наблюдать первичную или вторичную люминесценцию микроорганизмов, клеток, тканей или отдельных структур, входящих в их состав. Для проведения люминесцентной микроскопии используются либо специальные люминесцентные микроскопы, либо приставки к обычным биологическим микроскопам.

49. Спектрофотометрия. Спектрофлуориметрия

Спектрофотометрия— физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия применяется при изучении строения и состава различных соединений, для качественного и количественного определения веществ (определения следов элементов в металлах, сплавах, технических объектах). Приборы спектрофотометрии — спектрофотометры. Спектрофлуориметрия. Принцип - испускание света, длина волны которого больше чем длина волны поглощенного света. . Применение - количественный анализ, кинетика, качественный анализ.

50. Лазер. Когерентность излучения. Распределение Б

Лазер – квантовый генератор видимого диапазона излучения. Виды рабочего вещества лазера: газовые, жидкостные, полупроводниковые и твердотельные. Распределение частиц по потенциальным энергиям в силовых полях – гравитационном, электрическом и др. – называют распределение Больцмана.

n = n₀

. Основными компонентами: активная среда лазера, лазерная энергия накачки, высокий отражатель, прибор сцепки и лазерный луч. Активная среда расположена в рефлексивной оптической впадине, куда направляется энергия накачки. Энергия накачки лазера поставляется как эл ток или как свет волнами различной длины. Такой свет может быть обеспечен лампой или другим лазером. Лазерное излучение уникально благодаря трем только ему присущим свойствам. 1) Когерентность.Пространственная выражается в однотипности волнового фронта, т. е. пики и спады волн располагаются параллельно, когда свет выходит из лазера. Это обеспечивает синхронизацию фаз и фокусировку на очень маленькие участки. 2) Монохромность (временная). световые волны имеют одинаковую длину. 3) Коллимация. все лучи, испускаемые лазером, параллельны и не рассеиваются с расстоянием. 4) Достаточно большая мощность. Под инверсной заселенностью понимают 2 различных уровня,когда на верхнем больше атомов чем на нижнем,служит для усиления падающего излучения .Вы́нужденное излуче́ние, — генерация нового фотона при переходе квантовой системы) из возбуждённого в стабильное состояние под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней.

51. Виды радиоактивных излучений. Радиоактивн

Радиоактивность - явление самопроизвольного превращения одних атомных ядер в другие, сопровождающееся испусканием различных видов ионизирующих излучений. естественная рад. встречается у неустойчивых ядер,существующих в природных условиях. искусственная ради. ядер образованных в результате ядерных реакций. а-распад состоит в самопроизвольно превращении ядра с испсуканием £частицы. Бета распад внутриядерное превращение нейтрона и протона. Бывает электронный вылет из ядра в частицы. Позитронный превращается протон в нейтрон внутри ядра. Электронный захват. Захват ядром одного внутреннего электрона атома и результате протон превращается в нейтрон. Закон радиоактивного распада: число радиоактивных ядер, которые еще не распались, убывает со временем по экспоненциальному закону:

лямбда постоянная распада, н0 начальное число радиоактивных ядер.скорость распада пропорциональна числу числу частиц вылетающих из препарата в секунду.активность препарата тем больше, чем больше радиоактивных ядер и чем меньше их период полураспада.

52. . Взаимодействие заряженных (α-, β- и μ-излучений) с веществом

Ионизирующим излучением называется любое излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию ионов разных знаков.

Взаимодействие с веществом α– излучения

α-частицы сильно взаимодействуют с различными веществами, т. е. легко поглощаются ими.При прохождении через вещество a-частицы почти полностью отдают свою энергию в результате электростатического взаимодействия с электронами оболочек атомов.

Энергия α-частиц идет на ионизацию и возбуждение атомов поглощающей среды (ионизационные потери).

Взаимодействие с веществом β- излучения

Вероятность взаимодействия β-частиц с веществом меньше, чем для α-частиц, так как β-частицы имеют в два раза меньший заряд

Взаимодействие электронов и позитронов с веществом качественно одинаково и складывается из трех основных процессов:

упругого рассеяния на атомных ядрах;

рассеяния на орбитальных электронах;

неупругих столкновений с атомным ядром.

В случае применения тяжелых материалов возникает тормозное (вторичное) излучение, которое является рентгеновским и обладает большой проникающей способностью.

Взаимодействие с веществом g- излучения

g-кванты отдают всю или, по крайней мере, большую часть своей энергии при однократном взаимодействии..

Проникающая способность излучения характеризуется чаще всего толщиной слоя поглотителя (в г/см2), при которой интенсивность излучения уменьшается наполовину.

Поглощение g-квантов вызывается тремя независимыми друг от друга процессами с различной физической природой:

фотоэффектом;

эффектом Комптона;

образованием электрон-позитронных пар,

53Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с вещество

. Основной характеристикой для электромагнитных излучений (гамма, рентгеновское) являются Энергия излучений. Характеристика электромагнитных видов излучения и особенностей их взаимодействия с веществом:

Рентгеновское излучение: Имеет длину волны 10-9-10-12 м - образуется за счет изменения энергетического состояния электрона при его переходе на энергетически более выгодную орбиталь или при столкновении заряженных частиц с частицами вещества, через которое они проходят Гамма-излучение - представляет собой поток гамма-квантов. Обладает высокой проникающей способностью, которая зависит как от энергии гамма-квантов, так и от свойств вещества. Гамма-кванты относятся к косвенно ионизирующему излучению. Данное излучение в среде любой толщины полностью не поглощается, а лишь ослабляется в заданное число раз за счет различных эффектов взаимодействия: фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект) - фотоны (g-кванты) поглощаются и полностью передают свою энергию электронам внутренней орбитали атома. С ростом номера элемента или его заряда вероятность фотоэффекта возрастает, а с увеличением энергии излучения она быстро падает. Возникновение фотоэффекта Наиболее характерно для мягкого G. комптоновское рассеивание (Комптон-эффекта) - фотон (g-квант) передает электрону лишь часть своей энергии, а сам меняет направление своего движения. В отличие от фотоэффекта такое рассеивание происходит на электронах внешних оболочек атомов с минимальной энергией связи. образовании пары "электрон-позитрон" - при значительной энергии g-кванта он взаимодействует с атомным ядром и в его поле преобразуется в пару частиц - электрон и позитрон, которые и производят в дальнейшем ионизацию.

54. Поглощённая и эквивалентная дозы ионизирующего излу

Независимо от природы ионизирующего излучения его взаимодействие с веществом может быть оценено отношением энергии, переданной элементу к массе этого элемента. Эту дозу называют поглощенной. Единица измерения-Грей. Можно оценить дозу по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем тело. В связи с этим вводят понятие экспозиционная доза излучения Х. За единицу принимают кулон Кг. Эквивалентная доза излучения H=kD. K показывает во сколько раз эффективность данного вида излучения больше, чем рентгеновское излучения, при одинаковой дозе излучения в тканях(коэффициент качества). Поглощенная доза(D D=fX. Коэффицие́нт ка́чества — в радиобиологии усредненный коэффициент относительной биологической эффективности . Характеризует опасность данного вида излучения (по сравнению с γ-излучением). Чем коэффициент больше, тем опаснее данное излучение.Радиационный фон – радиоактивное излучение, присутствующее на Земле от естественных и техногенных источников, в условиях которого постоянно находится человек. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Радиационный фон Земли складывается из следующих компонентов.космическое излучение;излучение от находящихся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов;излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

55. Виды детекторов ионизирующих излучений. С

Детекторами ионизирующих излучений называют приборы, регистрирующие α,β,γ-излучения, нейтроны, протоны.

-следовые (позволяют наблюдать траекторию частицы) Камера Вильсона

-счетчики - газоразрядные устройства (пропорциональные счетчики, счетчик Гейгера-Мюллера, импульсные ионизационные камеры), а так же люминесцентные, полупроводниковые.

-интегральные приборы-фотопленки (фиксируется степень почернения после проявления пленки, ионизационные камеры непрерывного действия.

Испускание света некоторыми веществами при прохождении сквозь них быстрых заряженных частиц называют сцинтилляцией. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК регистрирует частицы по световому излучению, вызываемому ими в кристалле. Часть светового излучения попадает в световод. Свет выбивает из фотокатода фотоэлектронного умножителя электроны, которые ускоряются и умножаются системой его динодов, создавая ток, который дополнительно усиливается.

Гейгера - Мюллера счетчик   газоразрядный прибор для обнаружения и исследования различного рода радиоактивных и др. ионизирующих излучений: α- и β-частиц, γ-kвантов, световых и рентгеновских квантов, частиц высокой энергии в космических лучах и на ускорителях.