Страницы: -
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
6 -
7 -
8 -
9 -
10 -
11 -
12 -
13 -
14 -
15 -
16 -
17 -
18 -
19 -
20 -
21 -
22 -
23 -
24 -
25 -
контроля непосредственно в про-
цессе сварки, люминоформную суспензию наносят на внутреннюю
поверхность свариваемых деталей перед сваркой, а в качестве
источника УФ-лучей используют сварочную дугу.
А.с. : Способ количественного определения горечи (кукур-
битационов) в огурцах, включиющий взятие образцов экстрогиро-
вание спиртом и определение кукурбитационов, отличающееся тем,
что с целью ускорения процесса, экстракт облучают ультрафиое-
товым светом измеряют интенсивность вторичного свечения и ко-
личество кукурбитационов, определяют по показаниям прибора и
калибровочному графику.
Наиболее широко фотоЛюминесценция применяется в лампах
дневного света. В них свечение люминофора происходит под дейс-
твием ультрафиолета, которым богато излучение газоразрядной
части лампы ( в связи с наличием паров ртути).
15.1.2. Однако есть исключение из правила Стокса-Люмеля -
это так называемые, антистоксовские люминофоры, которые при
возбуждении в ИК-области спектра излучают в видимой области.
Применение этих люминофоров связано с преобразованием ИК-
излучения в видимое например, для визуализации излучения
ИК-лазеров, для создания лазеров видимого диапазона с ИК-на-
качкой, а светодиодов.
15.1.3. РентгеноЛюминесценция. Специфика возбуждения
рентгеновскими лучами, по сравнению с фотовзбуждением, состоит
в том, что на люминофор воздействуют фотоны со значительно
большей энергией. При этом свечение люминофора вызывается не
непосредственым действием самих рентгеновских лучей, в воз-
действием электронов, выраваемых из основы люминофора рентге-
новскими лучами. Вследствие этого ретгеноЛюминесценция имеет
многие общие черты с катодоЛюминесценцией (3).
Основное применение - в экранах для рентгеноскопии и
рентгенографии.
15.2. Люминесценция, возбуждаемая корпусным излучением.
15.2.1. КатодоЛюминесценция - возбуждается воздействием
на люминофор потока электронов. Основное применение - визуали-
зация электронного изображения на экранах телескопов телевизо-
ров, осцилографов и других подобных приборов, а также элект-
роннооптических преобразователей (3).
15.2.2. ИоноЛюминесценция - свечение возникающее при бом-
бардировке люминофора пучком ионов.
При ионоЛюминесценции, также как при катодоЛюминесценци,
энергия возбуждения поглощается в тонком приповерхностном слое
люминофора, поэтому здесь оказывает состояние поверхности, в
частности, хемосороция различных газов (см."Сороция")(3,4).
15.2.3. РадиоЛюминесценция. Для создания самосветящихся
красок постоянного действия, не нуждающихся в поточниках внеш-
него возбуждения, в люминофор вводят радиоактивные изотопы
продукты распада которых (например, альфа и бетта частиц) воз-
буждают в нем свечение. Время в течении которого люминофор из-
лучает свет, определяется периодом полураспада изотопа (десят-
ки лет). РадиоЛюминесценция все более широко применяется в
дозиметрии радиоактивных излучений (3).
15.3. Люминесценция, возбуждаемая электрическим полем
(5).
15.3.1. ЭлектроЛюминесценция (эффект Дестрио). Многие
кристаллические порошкообразные люминофоры, помещенные в кон-
денсатор, питаемый переменным напряжением 100-220 В. с часто-
той 400-3000 Гц. начинают интенсивно Люминесцировать. Спект-
ральный состав и интенсивность излучения существенно зависят
от частоты возбуждения. Некоторые люминофоры излучают и при
возбуждении постоянным электрическим полем (5).
А.с. 320710: Система для измерения распределения давления
на поверхности модели летательного аппарата, содержащая чувс-
твительный э.лемент, оптическое сканирующее устройство и фото-
электрический регистратор, отличающийся тем, что с целью обес-
печения возможности непрерывного измерения профиля давления на
исследуемой поверхности вдоль заданной линии, в ней чувстви-
тельный элемент выполнен ввиде электролюминесцентного конден-
сатора, одна обкладка которого образована поверхностью метал-
лической модели, а другая - прозрачным электропроводящим
слоем, между которыми нанесен электролюминесциновый слой и
слой диэлектрика, диэлектрическая проницаемость которого зави-
сит от давления, например, слой эпоксидной смолы.
Основная область применения электролюминесценсии - инди-
каторные устройства, подсветка шкал, преобразователи изображе-
ния. Применение электролюминофоров считают перспективным для
создания телевизионных экранов.
15.3.2. Инжекционная электролюминесценция (эффект Лосе-
ва). Свечение возникает под действием зарядов, инжектируемых в
полупроводниковые кристаллы. При пропускании тока через полуп-
роводниковый диод в области перехода инжектируются избыточные
носители тока (электроны и дырки), рекомендация которых сопро-
вождается оптическим излучением (3).
Широкое применение основанных на этом эффекте светодиодов
обусловленно следующими их особенностями: высокая надежность
(срок службы 10 в шестой степени часов), малое энергопотребле-
ние (1,5-30 В, 10 мА), малая инерционность (10 в минус девятой
степени сек.), высокая яркость свечения в зеленой, красной и
инфракрасной областях спектра.
А.с. 245 892: Устройство для регистрации электрических
сигналов на фотопленку, содержащее источник электрических сиг-
налов, измерительный механизм и механизм протягивания пленки,
отличающийся тем, что с целью повышения надежности и упрощения
конструкции, в нем измерительный механизм выполнен ввиде по-
лупроводникового электролюминесцентного преобразователя, сос-
тоящего из кристалла полупроводника с широкой запрещенной зо-
ной, содержащего p-n-переход и контакты с выводами, служащими
для пропускания тока электролюминесценции и тока управления
площадью свечения.
15.4. Люминесценция возбуждаемая за счет энергии химичес-
ких реакций, называется хемилюсценцией (4). Этим видом люми-
несценции обьясняется свечение гнилушек, светлячков, многих
глубоководных рыб.
Хемилюсценция использована фирмой "Ремингтон Армс" для
создания лампы, в которой свечение возникает при воздействии
кислорода воздуха на некоторые химически активные вещества.
15.4.1. Частным случаем хемилюсценции является радиокало-
люминесценция - излучение вещества-катализатора при адсорбции
и рекомендации на его поверхность свободных атомов или радика-
лов в молекулы (см."Сорбция")
США патент 3 659 100: Способ анализа загрязнения атмосфе-
ры окисями азота и серы основанный люминесценции между люмино-
фором и перикисью водорода. В качестве люминофора используется
5-амино-2,3 дигидро-4-фтолозин-диол.
15.4.2. Если источником радикала служит пламя, то свече-
ние называют кандолюминесценцией. Для возникновения кандолюми-
несценции необходим контакт пламени с люминофором, при этом он
не должен сильно нагреваться.
15.5. Источником возбуждения люминесценции может служить
и механическая энергия. Такой процесс называют механо или три-
болюминесценцией. Чаще всего возникает при трении или ударе
двух тел, сопровождающихся их разрушением (так сахар при рас-
калывании иногда светится)
А.с. 275 497: Способ излучения структурных превращений
полимерных материалов по интенсивности и характеру люминесцен-
ции, отличающийся тем,что с целью упрощения и повышения точ-
ности, оценивают интенсивность и характер механолюминесценции,
возбуждаемой при механической деформации и разрушении полимер-
ных материалов.
15.6. Радиотермолюминесценция (РТЛ). Оказалось, что если
сильно охлажденный образец вещества преварительно облученный
гамма-лучами, альфа-частицами или электронами, постепенно наг-
ревать, то он начинает интенсивно светиться.Практически все
вещества могут таким образом "накапливать" в себе свет и долго
сохранять его. И лишь при нагреве свет как бы "оттаивает", -
начинается рекомбинация "замороженных" электронов, сопровожда-
емая световым излучением. Цвет свечения постепенно меняется,
изменяется также и его интенсивность. При этом пики интенсив-
ности соответствуют температурам структурных переходов, что
особенно заметно у различных полимеров. Даже незначительные
изменения структуры вещества: повышение степени кристалличнос-
ти, изменение взаимного расположения макромолекул, существенно
влияют на характер свечения. РТЛ весьма чувствительна к меха-
ническим напряжениям в полимере. (см.18.7).
Все это позволило создать на основе РТЛ простые и точные
методики анализа структуры, излучения степени однородности
смесей, исследования деформационных свойств и других характе-
ристик полимеров, причем для анализа достаточно образца весов
в сотые доли милиграмма.
15.7. Интересной особенностью люминесценции, возбуждаемой
каким-либо источником энергии, является усиление свечения при
воздействии другого источника энергии. Происходит так называе-
мая стимуляция люминесценции. Стимулирующие воздействия могут
оказывать изменения температуры, видимое, ИК и УФ-излучение,
электрическое поле, присутствие некоторых газов и т.д. Стиму-
ляция люминесценции электрическим полем называется эффектом
Гуддена-Поля. (6).
А.с. 286 100: Способ получения изображения, состоящий в
том, что люминесценный экран равномерно облучают ультрафиоле-
товым светом, проектируют на экран изображение в инфракрасном
свете, фиксируют свечение экрана на светочувствительном мате-
риале, отличающийся тем, что с целью расширения области чувс-
твительности, одновременно с облучением ультрафиолетовым све-
том прикладывают к экрану электрическое поле, и после
проектирования изображения подают переменное напряжение на эк-
ран, причем люминофор, из которого изготовлен экран, должен
обладать эффектом Гуддена-Поля.
15.8. Факторы, стимулирующие люминесценцию, при опреде-
ленных условиях могут дать обратный эффект, т.е. уменьшить ин-
тенсивность свечения или совсем прекратить его. Это явление
называют уменьшением люминесценции. Повышение температуры, из-
менение влажности, ИК-облучение, электрическое поле, изменение
внешнего давления, наличие некоторых газов - все эти факторы
могут привести к тушению люминесценции. Так, например, при-
сутствие кислорода, бензохинона или йода уменьшает интенсив-
ность фотолюминесценции, в тоже время как присутствие молекул
воды увеличивает ее; наличие электрического поля, перпендику-
лярного поверхности люминофора, тушит радикалолюминесценцию,
изменение же направления поля на обратное усиливает свечение
(3),(4).
А.с. 510 186: Способ выделения жизнесопособных семян рас-
тений, включающий отбор семян по люминесценции, отличающийся
тем, что с целью сохранения целостности семян, их обрабатывают
ослабляющими люминесценцию веществами, выбранными из группы,
включающей и с последующим отбором семян, имеющих пониженную
интенсивность свечения.
Великобритания, акц. заявка 1 327 839: Прибор для непре-
рывного определения концентрации кислорода или кислородосодер-
жащих соединений в потоке газа. Определение осоновано на спо-
собности указанных веществ гасить фотолюминесценцию, например,
плена или овалена.
15.9. Поляризация люминесценции. Излучение люминесценции
при некоторых условиях может быть поляризованным (обычно это
линейная поляризация, очень редко - циркулярная). (см."Поляри-
зация", "Анизотропия и свет").
Для поляризации люминесценции необходимо, чтобы люминофор
обладал либо собственной, либо наведенной анизотропией. Поля-
ризованные люминофоры получаются при механических растяжениях
полимерных пленок, "Пропитанных" анизотропными люминосцензиру-
ющими молекулами. Искуственную ориентацию таких молекул можно
вызвать также с помощью сильных электричеких и магнитных полей
или же в потоке жидкости (аналогично эффекту Маховелла). В
случае фотолюминесценции ее поляризация обнаруживается при
возбуждении поляризованным светом.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Люминесценция, в книге "Физический энцеклопидический сло-
варь" т.3,М.,1963.
2. С.И.Вавилов, О "горячем" и "холодном" свете,
М., "Знание",1959.
3. В.А.Соколов, А.Н.Горбань, Люминесценция и адсорбция, М.,
"Наука",1963.
4. Неорганические люминофоры, Л.,"Химия", 1975.
5. И.К.Верищагин, Электролюминесценция кристалов, М., "Наука",
1974.
6. П.Ребань, Люминесценциям издание Тартусского университета,
1968.
7. А.с. 179072, 180859, 181823, 186366, 187080, 227805,
232500, 232548, 234710, 256332, 257052, 274486, 276495,
280979, 288482, 340966, 512452, 525910, 526072.
США патенты 3261979, 3561271, 3562525, 3566114.
16. АНИЗОТРОПИЯ И СВЕТ.
Превращение естественного света в поляризованный и изме-
нение типа поляризации (см."Поляризация") при различных опти-
ческих явлениях почти всегда связаны с оптической анизотропией
вещества, т.е. с различием оптических свойств по различным
направлениям. Оптическая анизотропия является следствием ани-
зотропии структуры и вещества. Создавать или менять анизотро-
пию структуры и вещества можно воздействием самых различных
факторов (деформация, электрическое поле и т.д.). Этим и обь-
ясняется разнообразие эффектов, так или иначе влияющих на по-
ляризацию светового излучения.
В ряде таких эффектов поляризация света происходит без
дополнительного воздействия на вещество. Так, например, ес-
тественный свет, отраженный под углом Брюстера, полностью ли-
нейно поляризованный (см."Отражение и преломление"), а право-
циркулярно-поляризованный свет при перпендикулярном отражении
от стеклянной пластинки превращается в левоциркулярно-поляри-
зованный.
16.1. На границе анизотропных прозрачных тел (в первую
очередь кристаллов) свет испытывает двойное лучепреломление т.
е. расцепляется на два взаимно-перпендикулярно поляризованных
луча, имеющие различные скорости распространения в среде -
обыкновенный и необыкновенный. Первый из них поляризован пер-
пендикулярно оптической оси кристалла и распространяется в нем
как в изотропной среде. Второй луч поляризован в главной плос-
кости кристалла и испытывает на себе все "превратности анизот-
ропии". Так его коэффицент преломления изменяется с направле-
нием, он преломляется даже при нормальном падении на кристалл.
Так происходит двулучепреломление в одноосных кристаллах.
В случае двуосных кристаллов картина расщепления несколько
сложнее (1-3,6,7,).
Эффект двойного преломления положен Николем в основу
изобретенной им поляризационной призмы. Он использовал разли-
чие показателей преломления обыкновенного и необыкновенного
лучей, создав для одного из них условия полного внутреннего
отражения, после которого этот луч, изменив свое направление,
поглощается зачерненной боковой гранью призмы. Другой луч пол-
ного внутреннего отражения не испытывает и проходит сквозь
призму, а так как это полностью поляризованный луч, то на вы-
ходе призмы получается полностью линейно-поляризованный свет.
16.2. Механо-оптические явления.
Здесь рассматривается ряд эффектов, приводящих к возник-
новению оптической анизотропии под действием механических сил.
16.2.1. Фотоупругость - так называется возникновение в
изотропных прозрачных твердых телах оптической анизотропии и
связанного с ней двойного лучепреломления под действием меха-
нических нагрузок, создающих в твердых телах деформации.
При пропускании луча света через такое , пре, тело возни-
кает два луча и различной поляризации,интерференция между ко-
торыми приводит к образованию интерференционной картины, вид
кот позволяет судить о величинах и распределении напряжений в
теле или же об изменениях структуры вещества. Поскольку опти-
чеспия обусловлена именно нарушениями первоначальной изотроп-
ной структуры вещества, то эффект фотоупругости позволяет ви-
зуализировать как упругие деформации, так и остаточные, а это
значит , что о деформациях и нагрузках можно судить и после
снятия этих нагрузок.
Фотоупругость наблюдается и в кристаллах, т.е. в вещест-
вах , уже обладающие анизотропией свойства. При этом изменяет-
ся характер анизотропии: например, в одноосном кристалле может
возникнуть двойное преломление в направлении его оптической
оси,вдоль которой он первоначально изотропен.
Эффект фотоупругости - один из самых тонких методов изу-
чения структуры и внутренних напряжений в твердых телах (4)
А.С. N.249025: Способ оценки распределения контактных
напряжений по величине деформации пластичной прокладки, распо-
лагаемой в зоне контакта между соприкасающимися поверхностями,
отличающийся тем,что с целью повышения точности,в качестве
пластичной прокладки используют пленку из оптически чувстви-
тельного материала, которую затем просвечивают поляризованным
светом в направлении действия контактных сил и по картине по-
лос судят о распределении контактных напряжений.
А.С. N.226811
Франция,заявка N.2189705
Япония,заявка N.49-16676.
США. патент N.3800594
16.2.2. Э ф ф е к т М а к с в е л л а .
Так называют возникновение
оптической анизотропии (двойного лучепреломления) в потоке
жидкости. Этот эффект обусловлен двумя причинами: преимущест-
венно ориентации частиц жидкости или растворенного в ней ве-
щества (полной ориентации мешает броуновское движение)и их де-
формацией, которые возникают под действием гидродинамических
сил при относительном смещении прилежащих слоев жидкости, т.е.
при наличии градиента скорости по сечению потока.В основном
возникновение градиента скоростей в потоке определяется тормо-
зящим воздействием стенок (например,трубы). Относительная роль
ориентации и деформации частиц различна в различных жидкостях
и зависит от свойств и структуры молекул: в случае длинных
анизотропных частиц и молекул основную роль играет ориентация,
для глобулярных изотропных - больший вклад дает информа-
ция,т.к. ориентация таких частиц в потоке незначительна.По су-
ти дела,эффект Максвелла - это вариант эффекта фотоупругости
для жидкостей. Отсутствие в жидкости напряжений упругой дефор-
мации компенсируется ее "динамизацией" ,приведением ее в дви-
жение,что создает деформацию отдельных молекул.
Величина эффекта Максвелла зависит, в частности от формы
и размеров частиц,что позволяет использовать его для измерения
этих величин. (5)
Практическое применение эффекта в основном лежит, в об-
ласти тонких иследований фиологических объектов,таких,как оп-
ределение размеров ряда вирусов,изучение структуры многих бел-
ковых молекул и др.
16.3. Электрооптические явления.
Так называют явления связанные прохождением света через
среды, помещенные в электрическом поле.
16.3.1. Электрооптический эффект Керра.
Многие изотропные
вещества, помещенные в электрическое поле, приобретают свойс-
тва одноосных кристаллов, т.е. обнаруживают оптическую анизот-
ропию, приводящую к двойному лучепреломлению света, проходяще-
го через вещество перендикулярно направлению поля. При этом
величина двойного лучепреломления пропорциональна квадрату
напряженности поля и ее знак не меняется при изменении направ-
ления поля на обратное. (другие названия эффекта: квадратичный
электрооптический эффект, поперечный эл. опт. эффект).
Величина эффекта зависит от вещества, его температуры и
длины волны света. В газах эффект Керра мал, а в жидкостях его
величина гораздо больше. Аномально сильно он проявляется в
нитробензоле и подобных ему жидкостях.
Наиболее часто указанный