115. Люминесценция, ее виды. Характеристики люминесценции (спектр, длительность, квантовый выход). Законы Вавилова и Стокса.

По Вавилову С. И.: Люминесценция есть свечение вещества, являющееся избыточным над тепловым излучением этого вещества при данной температуре и имеющее длительность, значительно превышающую период излучаемых световых волн.

По способу возбуждения молекулы люминесценцию различают:

1. Люминесценция, вызванная заряженными частицами: ионолюминесценция - ионами; катодолюминесценция - электронами; радиолюминесценция - ядерным излучением.

2. Люм-я, вызванная квантами рентгеновского излучения – рентгенолюминесценция; оптического излучения - фотолюминесценция.

3. Люминесценция, вызванная электрическим полем - электролюминесценция.

4. Люминесценция, сопровождающая химическую реакцию, называется хемилюминесценцией. К ней относится биолюминесценция - видимое свечение организмов, связанное с процессами их жизнедеятельности.

По внутриатомным процессам различают люминесценцию:

а) спонтанную; б) вынужденную; в) рекомбинационную.

При спонтанной люминесценции излучение происходит непосредственно вслед за возбуждением. Некоторые энергетические уровни молекулы или атома могут быть метастабильными, т.е. вероятность переходов электронов с этих уровней на любые уровни с меньшей энергии очень мала. Атом или молекула может достаточно долго находится в таком электронно-возбужденном состоянии. Переход с метастабильного на основной уровень может быть ускорен путем внешнего энергетического воздействия на атом или молекулу. Вызванное при этом излучение называется вынужденным, а само явление вынужденной люминесценцией. Рекомбинационной называется люминесценция, происходящая в результате рекомбинационных процессов.

Фотолюминесценция делится на флуоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (сравнительно длительное послесвечение).

Спектр люминесценции в целом и его максимум всегда оказывается в области более длинных волн по сравнению со спектром поглощенного излучения, способного вызвать эту люминесценцию. Это правило называется правилом Стокса.

Энергия падающего фотона h₀ расходуется на излучение (h₁) и безизлучательные процессы (A) внутри вещества: h₀ = h₁ + A

Энергетический выход В_Э люминесценции - отношение энергии люминесценции W_Л к поглощенной энергии Wп: В_Э ;

Квантовый выход B_К люминесценции - отношение числа квантов N_Л, излученных веществом, к числу N_П поглощенных квантов: .

Свечение, сопровождающее химические реакции, называется хемилюминесценцией.

Биолюминесценция - это свечение живых организмов, видимое простым глазом. Способностью к биолюминесценции обладают организмы, принадлежащие к самым разным систематическим группам: бактериям, грибам, моллюскам, насекомым.

116. Люминесцентный анализ. Люминесцентные метки и зонды. Медицинское применение люминесцентных методов исследования.

Определение природы и состава вещества по спектру его люминесцентного излучения, называется люминесцентным анализом. Люминесцентный анализ позволяет обнаруживать люминесцентные вещества в количестве до 10^-10 г. Люминесцентный анализ используют для обнаружения начальной стадии порчи продуктов, сортировки фармакологических препаратов и диагностики некоторых заболеваний. Под действием ультрафиолетового излучения флуоресцируют многие ткани организма (ногти, зубы, непигментированные волосы, роговая оболочка, хрусталик глаза и другие). В некоторых случаях по характеру свечения можно отличить патологически измененные ткани. Характерное свечение дают бактериальные и грибковые колонии. В связи с этим люминесцентный анализ применяется при диагностике многих заболеваний, особенно в области дерматологии.

Если флуоресцирующие молекулы вводятся в исследуемую систему как индивидуальные вещества, которые затем сами в соответствии со своими свойствами распределяются в ней, то такие молекулы называют флуоресцентными зондами. Примером применения флуоресцентных зондов может служить внутривенное введение пациентам флуоресцеина. Он с током крови разносится по всему организму и диффундирует в дерму и эпидермис. По скорости появления флуоресценции в поверхностных тканях судят об участках тела с пониженным кровообращением, в них флуоресцеин появляется позже, чем в участках тела с нормальным кровообращением.

В других случаях флуоресцирующие красители ковалентно связывают с какими-либо молекулами и затем вводят их в исследуемую систему. Такие молекулы называют флуоресцентными метками. Примером может служить использование флуоресцентно-меченых антител. Если добавить такие антитела к суспензии смеси клеток, то они связываются только с теми из них, на поверхности которых находятся специфические к данному антителу антигены. Возникает яркая флуоресценция определенных клонов клеток, хорошо видная в люминесцентных микроскопах. Подсчет таким образом меченных флуоресцирующих клеток используется в иммунологических исследованиях крови.