4. Закон затухання люмінесценції

Після припинення збудження інтенсивність флуоресценції спадає з часом за експоненціальним законом:

I_t = I₀e^-t/τ,

де І₀ – інтенсивність світіння в момент припинення збудження люмінесценції;

I_t – інтенсивність світіння в момент часу t;

Τ(тау) – тривалість люмінесценції, або середній час життя, або середня тривалість збудженого стану.

4. Залежність інтенсивності люмінесценції від концентрації люмінофора

Якщо інтенсивність люмінесценції характеризувати числом квантів, які випускаються люмінофором в одиниці об’єму в одиницю часу, то у відповідності з основним законом світлопоглинання та визначенням квантового виходу, залежність інтенсивності люмінесценції (І) від концентрації люмінофору (С) при малій частці поглиненого люмінофором випромінювання (klC < 0.05) має наступний вигляд:

І = 2,303В_квІ₀lС,

де В_кв – квантовий вихід люмінесценції;

І₀ – інтенсивність випромінювання збудження;

k – коефіцієнт поглинання люмінофора при довжині хвилі випромінювання збудження;

l – товщина шару розчину, см

C – концентрація розчину, моль/л.

2. Гасіння люмінесценції

Розрізнюють такі види гасіння люмінесценції:

• концентраційне гасіння;

• температурне гасіння

• гасіння домішками.

Концентраційне гасіння

Енергетичний вихід при малих концентраціях речовини пропорційний його вмісту в розчині.

Але при досягненні певної концентрації речовини спостерігається повне гасіння люмінесценції. Концентраційний бар’єр для більшості речовин, що люмінесцують, знаходиться в інтервалі концентрацій 10^-4 – 10^-3 моль/л.

Зі збільшенням концентрації взаємодія між частинками зростає, що призводить до безвипромінювальних переходів.

Концентраційне гасіння зворотне: при розбавленні концентрованих розчинів світіння відновлюється.

Температурне гасіння

Підвищення температури знижує вихід і інтенсивність люмінесценції органічних молекул і кристалофосфорів, в зв’язку зі збільшенням в’язкості розчинника збільшується коливальна енергія молекул, послабляються межмолекулярні зв’язки і перехід молекули в нормальний стан може здійснюватися без випромінювання.

Деякі органічні речовини не люмінесцують при кімнатній температурі, але люмінесцують при заморожуванні.

Гасіння люмінесценції домішками

При додаванні до люмінесцуючих речовин деяких речовин відбувається гасіння люмінесценції. Ці речовини називаються гасниками. Гасіння спостерігається в зв’язку з утворенням нових продуктів і передачі енергії збудженої молекули молекулі гасника.

Для люмінесцуючих речовин гасниками є йод, іони Fe³⁺, Cu²⁺, Ag⁺. Кисень гасить люмінесценцію ароматичних сполук.

2. Схема приладів для люмінесцентного аналізу

Люмінесценцію можна вивчати як візуально, так і з використанням спектрофлуориметрів та флуориметрів.

Для отримання спектрів збудження та флуоресценції, а також для кількісних визначень використовують спектрофлуориметр. Цей прилад схожий на спектрофотометр з тою різницею, що призми або решітки, які встановлені в ньому, дозволяють розділити довжини хвиль, які відповідають флуоресцентному та збуджуючому випромінюванню.

Для кількісних визначень дешевше використовувати флуориметр.

В якості джерела збудження 1 використовують ртутно-кварцеві та ксенонові лампи (УФ-промені).

Світло від джерела випромінювання проходить через первинний світлофільтр 2 і падає на кювету з досліджуваним розчином 3.

Вторинний світлофільтр 4 пропускає світло люмінесценції і поглинає розсіяне світло від джерела збудження.

Приймач світла 5 вимірює люмінесцентне випромінювання під прямим кутом до напрямку збуджуючого світла. Як правило, детекторами слугують фотомножники або фотоелементи.