Измерение абсолютного квантового выхода люминесценции

Измерение абсолютного квантового выхода люминесценции

• Рекомендуемый курс лекций: 'Экспериментальные методы квантовой радиофизики' для студентов III, IV курсов.
• Пропускная способность: работа выполняется двумя студентами, время выполнения работы 6 академических часов.
• Физическая проблема:
  При поглощении светового кванта в электронной оболочке сложной молекулы происходит процесс перехода в одно из верхних возбужденных состояний электронной оболочки. Затем в результате взаимодействия возбужденных состояний возбуждение передается на все более низкие энергетические состояния, пока не локализуется на самом нижнем энергетическом состоянии электронной оболочки. Время такой передачи возбуждения составляет несколько пикосекунд. Избыток энергии, выделяющийся при такой передаче, переходит в энергию колебаний молекул.
  В нижнем возбужденном состоянии молекула может находиться некоторое время, определяемое квантовыми характеристиками этого состояния, после чего происходит переход на один из электронно-колебательных уровней основного (невозбужденного) состояния электронной оболочки молекулы с испусканием кванта излучения соответствующей частоты (длины волны). Вероятность перехода на тот или иной электронно-колебательный уровень определяется квантово-механическими правилами отбора, а совокупность излученных при переходе на различные уровни квантов образует спектр люминесценции. Как правило, спектры люминесценции сложных молекул представляют собой широкие слабо структурированные полосы шириной в несколько десятков нанометров.
  Процессам излучения квантов при переходе из возбужденного состояния в основное обычно соответствуют процессы безызлучательной передачи энергии из возбужденного в основное состояние, при которых происходит возбуждение колебаний молекул. Соотношение между излучательными и безызлучательными процессами определяется природой электронных состояний молекулы и сильно зависит от температуры. Мерой эффективности преобразования поглощенных квантов в излученные является величина квантового выхода, представляющая собой отношение числа излученных веществом квантов к числу поглощенных.
  Изучению процессов люминесценции и методике измерения квантового выхода посвящена данная работа.
  Цели работы:
  а. Знакомство студентов с механизмами излучения в сложных молекулах.
  б. Изучение методики регистрации спектров люминесценции сложгых молекул.
  в. Изучение методики измерения абсолютного квантового выхода люминесценции
  На первом этапе выполнения работы необходимо отъюстировать оптическую часть установки с тем чтобы получить максимальное заполнение системы светом, устанавливаются параметры и режимы работы регистрирующей системы.
  На втором этапе проводятся энергетические измерения. Сначала по двум каналам измеряются величины сигнала возбуждающего излучения в пустой интегрирующей сфере. Затем измеряются выличины сигналов при помещенном в сферу образце. Сравнение полученных результатов позволяет определить соотношение поглощенной и излученной образцом энергии.
  На третьем этапе настраивают режим регистрации и производят регистрацию спектра люминесценции. Настройка включает подбор необходимой скорости сканирования спектра, и подбор режима фотоэлектрической системы регистрации сигнала. Затем производится регистрация спектра люминесценции. Спектр люминесценции записывается самопишущим потенциометром и затем оцифровывается. Оцифрованные значения спектра люминесценции и полученные значения энергий вводятся в лабораторный персональный компьютер, где с использованием специальной программы проводятся обработка спектра люминесценции и расчет величины квантового выхода.
  
• Оборудование
  - образец люминофора;
  - источник излучения - ксеоновая лампа ДКсШ-200, с блоком питания;
  - дифракционный монохроматор МДР-12 для фильтрации возбуждающего излучения;
  - интегрирующая сфера;
  - дифракционный монохроматор МДР-2 для анализа спектра люминесценции;
  - приемники излучения - 2 фотоэлктронных умножителя ФЭУ-79 с высоковольтными блоками питания Б5-24;
  - 2-х канальная система регистрации излучения; 1-й канал - усилитель постоянного тока, цифровой вольтметр В7-16, самопишущий потенциометр КСП-4; 2-й канал - усилитель постоянного тока, цифровой вольтметр В7-1
• Измерение поглощенной и излученной энергии производится по показаниям цифровых вольтметров, регистрация спектра люминесценции после подготовки системы к работе и настройки режимов работы производится в автоматическом режиме. Обработка спектра люминесценции и расчет величины квантового выхода производится на персональном компьютере с использованием специальной программы.
• Степень автоматизации и компьютеризации установки
  Регистрация спектра люминесценции производится в автоматическом режиме. Обработка спектра люминесценции и расчет величины квантового выхода производится на персональном компьютере с использованием специальной программы.
• Контактные телефоны: Рагозин Е.Н. 132-63-29; Масалов А.В. 132-67-60.