تبلیغات
برترین وبلاگ شیمی ایران - پدیده ی Luminescence (مواد نور افشا در تاریکی)
چهارشنبه 30 آذر 1384

پدیده ی Luminescence (مواد نور افشا در تاریکی)

   نوشته شده توسط: مندلیف    نوع مطلب :عمومی/اخبار/رویدادها ،

فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده هایی هستند كه در آنها یك ماده خاص كه بطور عام به آن فسفر گفته میشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیره مرئی یا حرارت ( تحریك شده ) این انرژی را در خود ذخیره می كند و سپس آن انرژی را بصورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می كند . اگر این بعنوان شباهت این دو پدیده باشد تفاوت آنها در اختلاف زمانی بین این دو دریافت و تابش یا به عبارت دیگر دوام تابش است . اگر زمان تحریك كمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد، این پدیده را Fluorescent می نامیم و اگر زمان تحریك بیش از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد آن را Phosphorescent می نامیم.به عبارتی در فسفرسنس تحریك طولانی تر و تشعشع طولانی تری داریم و در فلوئورسنس تحریك كوتاهتر تر و تشعشع كوتاهتری تری داریم.

در فلوئورسانس كه نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا" بلافاصله بعد از قطع نور تمام میشود . در حالی كه در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه میدهد كه مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده می تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بكشد . در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز اصلی با انرژی های E1,E2 اتفاق می افتد كه جابجایی بین أنها كاملا" أزاد است .الكترون با دریافت انرژی بر انگیخته شده وبه تراز E2 می رود وپس از 8تا 10 ثانیه دوباره به تراز اول بر می گردد و فتونی با انرژی E2-E1 تابش می كند اما در فسفرسانس ماجرابدلیل وجود یك تراز میانی كمی پیچیده تر است این تراز كه مابین تراز پایه و برانگیخته قرار دارد تراز نیمه پایدار می باشد و مانند یك دام برای الكترونها عمل میكند به خاطر شرایط خاص این تراز انتقال الكترون از أن به سایر ترازها ممنوع واحتمال أن بسیار كم است بنابراین چنانچه الكترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه پایدار بیافتد انجا می ماند تا زمانی كه به طریقی دیگر مجددا" برانگیخته شود وبه تراز E2 برگردداین اتفاق می تواند تحت تاثیر جنبشهای گرمایی اتمها یا مولكولهای مجاور ویا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع أن بسیار كم است به همین دلیل چنین الكترونهایی تا مدتها در تراز میانی می مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی) وهمین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده است.تحریك این ماده ها به گونه های مختلف انجام می شوند: بمباران فوتونی، الكترونها، یونهای مثبت، واكنشهای شیمیایی، گرما و گاهی اوقات ( مخصوصاً در جانداران ) تنش های مكانیكی... راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.

برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش ان زیاد باشد.برای مثال دو فسفری که این ویژگی ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium Aluminate ) بهتر است برای طول تابش بیشتر. این مواد با پلاستیک مخلوط میکنند و مواد درخشنده در تاریکی را میسازند.

بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببینید که میدرخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند!یکی از ان مثالها بروی عقربه های ساعتهای گران قیمت است.درانها فسفر با یک عنصر رادیو اکتیو مخلوط شده (مثل رادیوم- radium) که ان عنصر با انتشار رادیو اکتیو فسفر را مرتبا با انرژی میکند.

شرحی از نحوه ی كار لامپ های فلوئورسنت :

در این لامپها یك تخلیه ی الكتریكی در محیطی از بخار جیوه و یك گاز خنثی ( مانند آرگون ) انجام می شود. بخار جیوه بر اثر این تخلیه ی انرژی و جذب این انرژی، شروع به تشعشع می كند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است كه در محدوده ی طیف UV ( فرا بنفش ) است.
از دیگر سوی، دبواره ی داخلی لامپ را با مواد فسفرسنتی پوشش می دهند و این مواد توسط اشعه ی UV تحریك شده، نور مرئی تابش می كنند. در دهه ی ۱۹۴۰ این پوشش Zn2SiO4 (سیلیكات زیركونیم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده می كردند. بعدها یك محلول فسفاتی به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - كه Sb3+ion یعنی یون ۳ بار مثبت آنتیموان - استفاده شد كه Activator ان، Sb ( آنتیموان ) بود.

چه موادی این گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگی دارد؟

زمان عملكرد كوتاه
ماده ی زمینه Activator رنگ تشعشع كاربرد
CaWO4بدون Activator آبیلامپ آبی
CaWO4Pbآبی كم رنگ لامپ آبی
BaSi2O5Pbفرا بنفش لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش
Zn2SiO4Mnسبزلامپ سبز
CaSiO3Pb3Mnبین زرد و نارنجی لامپ رنگی با كیفیت بالا
Cd2B2O5Mnنارنجی / زرد لامپ ترنر


زمان عملكرد طولانی
ماده ی زمینه Activatorرنگ تشعشع كاربرد
Zn2SiO4Mnزرد سبز رادار و اسیلوگراف
CaSiO3Pb3Mn نارنجیرادار
(Zn,Be).SiO4 Mnسفیدتلویزیون های دقیق