8) Классификация люминесценции по внутриатомным процессам (виды, определения, фрагменты энергетических переходов).

По механизму элементарных процессов различают резонансную, спонтанную, вынужденную и рекомбинационную люминесценцию.

Элементарный акт Л. состоит из поглощения энергии с переходом атома (молекулы) из основного состояния 1 (рис. 1) в возбуждённое состояние 3, безызлучательного перехода на уровень 2 и излучательного перехода в основное состояние 1. В частном случае излучение Л. может происходить при переходе атома (молекулы) с уровня 3 на уровень 1. В этом случае Л. называют резонансной. При резонансной люминесценции квант излучения, испускаемый частицей, равен поглощенному кванту. Резонансная Л. наблюдается чаще всего в атомных парах (Hg, Cd, Na и других), в некоторых простых молекулах, примесных кристаллах.

рис.1

В большинстве случаев вероятность перехода атома (молекулы) с уровня 3 на уровень 2 больше вероятности прямого перехода на основной уровень 1. Уровень излучения 2 может принадлежать как тому же атому (молекуле), который поглотил энергию возбуждения, так и другим атомам. Когда энергия возбуждения остаётся в том же атоме, Л. называется спонтанной. Этот вид Л. характерен для атомов и молекул в парах и растворах и для примесных атомов в кристаллах.

В некоторых случаях атом (молекула), прежде чем перейти на уровень излучения 2 (рис. 2), оказывается на промежуточном метастабильном уровне 4 и для перехода на уровень излучения ему необходимо сообщить дополнительную энергию, например энергию теплового движения или инфракрасного света. Л., возникающая при таких процессах, называется вынужденной.

рис.2

Процесс Л. в различных веществах отличается в основном механизмом перехода частицы с уровня поглощения 3 на уровень излучения 2. Передача энергии другим атомам (молекулам) осуществляется электронами при электронно-ионных ударах и при процессах ионизации и рекомбинации или обменным путём между атомами. Если заключительным актом передачи энергии является рекомбинация (восстановление частиц, например электронов и ионов или электронов и дырок), то сопровождающая этот процесс Л. называется рекомбинационной. Рекомбинационная люминесценция наблюдается у различных газов при рекомбинации радикалов или ионов с образованием возбужденных молекул. Однако наиболее часто рекомбинационное свечение наблюдается у кристаллофосфоров.

9) Люминесцентный анализ (определение, параметр количественного анализа). Квантовый выход люминесценции (определение, формула).

Под люминесцентным анализом понимают совокупность методов анализа, основанных на явлении люминесценции. В люминесцентном анализе используют все виды возбуждения, но чаще всего — фотовозбуждение. Люминесцентный анализ подразделяют на качественный и количественный. Качественный анализ проводят по спектрам люминесценции, по их виду можно судить о присутствии того или иного вещества в пробе (анализируемом образце). Количественный люминесцентный анализ основан на измерении интенсивности люминесценции определяемого вещества. Его производят по интенсивности линий в спектре люминесценции.

Квантовый выход люминесценции _L равен отношению числа испускаемых фотонов к числу поглощаемых. где:

— число излучённых квантов,

— число поглощённых квантов.

10.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 химическими процессами. Хемилюминесценция, протекающая в живых организмах (свечение насекомых, червей, рыб), называется биолюминесценцией и связана с окислительными процессами.Хемилюминесценция (ХЛ) — это свечение,сопровождающее химическую реакцию.A + B = P* -Образование продукта в электроном возбужденном состоянии (хемилюминесцентная реакция).

P* P + фотон -Испускание кванта света

(люминесценция).

Виды хемилюминесценции в живых системах

1. Биолюминесценция (БЛ).( это видимое глазом(т.е. весьма интенсивное) свечение некоторых организмов, связанное со специфическими ферментативными реакциями.)2. Митогенетические лучи (МЛ).3. Сверхслабое свечение (Собственная хемилюминесценция - СХЛ) клеток и тканей.4. Активированная хемилюминесценция (АХЛ).5. Индуцированная ХЛ:

• Фотохемилюминесценция (ФХЛ)

• Радиолюминесценция.

• Электролюминесценция.

• Триболюминесценция.

• Термолюминесценция.

Что дает изучение ХЛ для медицины?

1. Изучение механизма реакций,сопровождающихся свечением (ХЛ-реакции).

• Изучение первичных стадий фотобиологических процессов.

• Изучение цепного окисления липидов.

• Изучение «активных форм кислорода».

• Изучение механизма действия

антиоксидантов.

2. Применение ХЛ в лабораторной клинической

диагностике.

• Оценка уровня свободных радикалов.

• Определение активности фагоцитов.

• Определение окисляемости липопротеинов.

• Определение антиоксидантов.

11. Закон Вавилова: квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждения люминесценции.С. И. Вавиловым установлено, что энергетический выход люминесценции растет пропорционально длине волны возбуждающего света, затем в некотором спектральном интервале он остается постоянным, после чего в области наложения спектров поглощения и люминесценции начинает быстро падать. Падение энергетического выхода свечения происходит в антистоксовской части спектра.

Люминесцентным анализом называется обнаружение и исследование различных объектов с помощью явлений люминесценции. Наиболее важной задачей люминесцентного анализа является определение химического состава исследуемых веществ и установление процентного содержания в них отдельных компонентов. Анализ такого вида носит соответственно название качественного и количественного химического люминесцентного анализа.

1.Качественный химический люминесцентный анализ основан на том, что люминесцентные свойства являются характерным признаком излучающего вещества, тесно связанным с его составом, общим состоянием и структурой его молекул.

2.Количественный химический люминесцентный анализ основан на использовании определенной зависимости между интенсивностью люминесценции и концентрацией люминесцентного вещества..

К люминесцентному анализу относится также изучение структуры и колебательных частот молекул по спектрам излучения, создающее фундамент для качественного люминесцентного анализа.Важным преимуществом люминесцентного анализа являются его простота и скорость, во много раз превосходящие скорость химического анализа.Наиболее распространенным и хорошо разработанным является люминесцентный анализ, основанный на возбуждении фотолюминесценции. При анализе кристаллических неорганических веществ (минералов, алмазов и др.) применяют катодное и рентгеновское возбуждения. В отдельных случаях в аналитических целях используют явления хемилюминесценции и радиолюминесценции.

Правило Каши:

Спектр флуоресценции (и фосфоресценции) не зависит от длины волны возбуждающего света.Правило Каши относится к форме спектра флуоресценции при возбуждении объекта светом разных длин волн. Испускание квантов флуоресценции всегда происходит с нижнего возбуждённого уровня молекул, независимо от того, на каком уровне оказался электрон в результате поглощения. Т.е. какой бы длиной волны не была возбуждена молекула, излучение будет происходить из одного и того же состояния молекулы.

12. Флуоресцентная спектрофотометрия — это измерение флуоресценции, т. е. фотолюминесценции, испускаемой веществом, подвергнутым воздействию света, ультрафиолетового или другого электромагнитного излучения. Как правило, максимум интенсивности света, испускаемого флуоресцирующим раствором, обнаруживается при длине волны, большей чем максимум возбуждающего света обычно на 20—30 нм.

Интенсивность света, испускаемого флуоресцирующим раствором, при определенных условиях находится в простой зависимости от концентрации растворенного вещества и, следовательно, может быть использована для анализа. Трудно, однако, измерить абсолютную интенсивность флуоресценции, и обычно измерения проводят по отношению к разведениям правильно выбранного стандартного образца. Общая схема флуоресцентной спектроскопии состоит в возбуждении флуоресценции излучением при длине волны максимума поглощения и в измерении или сравнении интенсивности флуоресцирующего света с флуоресценцией определенного стандартного раствора.- Флуоресцирующий свет должен быть тщательно отделен от рассеянного света, падающего на вещество.

Оптическая схема монохроматора — автоколлимационная.

Излучение от источника 1 (рис. 1) или /' падает на зеркальный конденсор 2, который направляет его на плоское поворотное зеркало 3 и дает изображение источника излучения в плоскости линзы 4, расположенной вблизи входной щели 5. Прошедшее

через входную щель излучение падает на зеркальный объектив 6・и, отразившись, параллельным пучком направляется на призму 7. Пройдя призму под углом, близким к углу наименьшего отклонения, и отразившись от ее алюминированной грани, диспергированный пучок направляется обратно на объектив и фокусируется им на выходной щели 8, расположенной над входнойщелью. При вращении призмы монохроматическое излучение различных длин волн проходит через выходную щель 8, линзу 9, контрольный или измеряемый образец, линзу 10 и с помощью поворотного зеркала 11 собирается на светочувствительном слое одного из фотоэлементов 12 или 13. Обьектив представляет собой сферическое зеркало с фокусным расстоянием 500 мм.Диспергирующая призма имеет преломляющий угол З0°,

основание 30 мм и эффективный диаметр 44 мм.