Люминофоры. Свет в темноте

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Люминофоры. Свет в темноте

Новиков А.Е. 1
1МБОУ ЦО - Гимназия №1
Белоглазова Наталья Алексеевна 1
1МБОУ ЦО-Гимназия №1 г. Тулы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

Идя вечером по городу, мы видим большое количество ярких огней. Приходя домой, включаем лампочки и люстры, чтобы нам было светло. Этот свет даёт нам электричество.

Но когда электричества нет или лампы выключены, свет нам могут дать люминофоры.

Это особые вещества, способные накапливать энергию света и излучать ее. В темноте это особенно заметно.

Моё знакомство с люминофорами началось на дне рождения, когда мне подарили светящиеся в темноте очки. Потом я начал обращать внимание, что и другие предметы или игрушки тоже могут светиться в темноте, причем по-разному и разными цветами.

Мне стало интересно изучить это явление, но я столкнулся с неожиданной проблемой: проводимые при свете опыты не производили на меня такого впечатления или были практически незаметны на фоне яркого дня. Создать затемнённое пространство сразу не удалось, потому что в полной темноте было невозможно проводить опыты, а всё время перемещаться из светлого помещения в темное, было неудобно и вносило суету.

В итоге я пришел к мысли о том, что необходимо создать мобильное пространство, внутри которого бы сохранялся достаточный уровень затемнения даже в светлом помещении.

Актуальность исследования. Люминесценция очень распространена в современной жизни человека. Это не только игрушки для детей, а очень важное явление, которое используется в науке, медицине, технике и других сферах деятельности человека. Применение явления люминесценции и использование особых веществ, которые способны излучать накопленный потенциал, влияет на качество жизни всех людей.

Поэтому явление люминесценции может составлять интересную составляющую учебной деятельности как в начальной школе на уроках по окружающему миру, так и в более старших классах на химии и физике.

Объект исследования: явление люминесценции в жизни человека.

Предметом исследования является создание модели затемнённого пространства для изучения явления люминесценции и свойств люминофоров.

Гипотеза: Если подобрать необходимые материалы, то возможно создать требуемые условия затемнения для изучения явления люминесценции.

Цель работы – создать модель затемнённого пространства для знакомства с явлением люминесценции и изучения свойств люминофоров.

Задачи исследования:

  1. разработать модель затемнённого пространства для обеспечения необходимого уровня темноты для демонстрации явления люминесценции;

  2. изучить теоретические основы явления люминесценции в жизни человека; отразить многообразие видов люминесценции и люминофоров;

  3. описать практическое применение явления люминесценции в жизни и деятельности человека;

  4. разработать методику использования модели затемнённого пространства для демонстрации явления люминесценции;

  5. изучить свойства люминофоров, используя модель затемнённого пространства.

М етоды и приемы: конструирование, поиск и анализ информации, обобщение, систематизация, эксперимент.

Рис. 2. Люминофоры в кристаллическом виде.

Глава 1. Теоретические основы явления люминесценции в жизни человека

1.1. Явление люминесценции как научное понятие.

В природе помимо люминесценции существует еще несколько видов свечения тел. [1] К ним относятся:

  1. тепловое(температурное)свечение;

  2. отраженный и рассеянный свет, распространяющийся от тел, освещаемых посторонними источниками света;

  3. свечение, возникающее при движении заряженных частиц, – к нему относятся тормозное излучение и свечение электронов, движущихся в веществе со скоростью, превышающей скорость распространения света в данной среде, – эффект Вавилова-Черенкова.

Люминесценцию часто называют холодным свечением, чтобы подчеркнуть ее отличие от теплового излучения нагретых тел. Как известно, во всех случаях испускание кванта света (фотона) является результатом перехода электрона с одного энергетического уровня на другой, более низкий.

Температурное (тепловое) свечение тел представляет собой процесс, возникающий при равновесном распределении электронов по уровням энергии, соответствующим температуре тела. Поэтому отличительной особенностью температурного свечения являетсяравновесныйхарактерэтогоизлучения. [1]

Но свечение можно вызвать и при более низких температурах, если тем или иным способом увеличить количество электронов на верхних энергетических уровнях так, чтобы оно превысило равновесное количество, т.е. перевести систему в неравновесное возбужденное состояние. Это как раз и происходит при люминесценции, когда система возбуждается, например, под действием ультрафиолетового, рентгеновского излучений или потока электронов.

Таким образом, в отличие от теплового излучения, люминесценция представляет собой неравновесный процесс.

На основании этого немецкий физик Г. Г. Видеман дал следующее определение люминесценции: «Люминесценция есть избыток излучения тела по сравнению с тепловым излучением, имеющего ту же температуру». Однако этого признака оказалось недостаточно, чтобы отличить люминесценцию от других известных видов холодного свечения тел.

Особенностью люминесценции, отличающей ее от других видов холодного свечения, является задержка люминесцирующей системы в возбужденном состоянии на время, значительно превышающее 10–15 с.

Этот критерий был введен С. И. Вавиловым, давшим следующее определение люминесценции: «Люминесценция есть избыток свечения тела над тепловым излучением того же тела в данной спектральной области и при данной температуре, если это свечение имеет конечную длительность, значительно превышающую период световых колебаний».

Такимобразом,учитываяосновныеособенностиявления, можнодатьследующееопределениелюминесценции(отлат. lumen – свет и -escent – суффикс, означающий слабое действие) –это неравновесное излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значительно превышающим период световых колебаний.

1.2. Практическое применение люминофоров в жизни человека

Люминесценция как физическое явление широко известна благодаря ее многочисленным и важным техническим применениям. Свечение плазменных панелей и радиолокаторов, осциллографов и электронных микроскопов, рентгеновских экранов и люминесцентных ламп, сцинтилляционных детекторов, светодиодов, люминесцентных красок – все это различные примеры люминесценции.

Наиболееважноеимассовоеиспользованиелюминофоров– их применение в устройствах освещения – люминесцентных лампах и светодиодах – экономичных источниках света, светоотдача которых в несколько раз выше обычной лампы накаливания. (Приложение 2, рис. 4.)

Второй по объему потребления люминофоров областью является производство плазменных панелей, а также мониторов компьютеров, в которых с помощью люминофоров энергия возбуждения преобразуется в видимый свет. Многие индикаторныеприборы, использующиеся в атомной технике, имеют экраны с люминесцентным слоем. В их число входят мониторы, передающие визуальную информацию о протекании ядерной реакции на АЭС, покрытия электронных ламп, применяемых в автоматических системах управления. Особой модификацией следящих устройств являютсясцинтилляционныедатчики,передающиеинформацию о ядерных распадах в форме всплесков свечения люминесцирующих веществ.

В приборах, работающих в ночное время (часы, индикаторные приборы самолетов и радиолокационных устройств), используются смеси люминофоров с радиоактивными веществами. (Приложение 2, рис.5.)

Явлениелюминесценцииполучилоширокоеприменениевнауке и технике, является мощнейшим инструментом изучения физических процессов в конденсированных средах и используется во многих сферах человеческой деятельности.

Применение люминофоров позволило решить ряд проблем, связанныхсосвещениемгражданскихипромышленныхобъектов, и это направление продолжает развиваться и совершенствоваться. (Приложение 2, рис.6)

Широко используются люминофоры и в устройствах отображения информации, что инициирует проведение исследований, связанных с необходимостью улучшения их свойств.

Люминесцентный анализ содержания примесей в веществах является одним из наиболее чувствительных и востребованных. [1]

Органические люминофоры (преимущественно ароматические углеводороды, а также их производные) активно применяют при изготовлении светящихся красок для тканей, обоев, пластмасс, оптических отбеливателей и других продуктов. [2]

Антистоксовую люминесценцию активно применяют в сфере защиты объектов интеллектуальной собственности, для контроля за распространениемконтрафактнойпродукции,вкачествеметок прибиологическихисследованияхимедицинскойдиагностике,в тепловидении. [1] (Приложение 2, рис 7)

Люминофоры и пигменты со специальными свойствами широко применяются в защищенной полиграфии для защиты ценных документов от подделки, например денег. Данные материалы входят в состав флуоресцентных, метамерных и цветопеременных красок. Среди люминофоров для защищенной полиграфии представлены люминофоры с ультрафиолетовым, видимым и инфракрасным свечением, антистоксовые и вспышечные люминофоры. (Приложение 2, рис. 8)

Современная медицина активно использует люминофоры для своих целей. Одним из направлений практического применения люминофоров стала динамическая фототерапия в борьбе с онкологическими заболеваниями. Кроме того, люминесцирующая жидкость используется при различных обследованиях с целью диагностики заболеваний.

Индустрия красоты также с удовольствием использует продукцию, содержащие частички люминофоров, для придания красоты помещению, самому человеку, а также созданию требуемой атмосферы. (Приложение 2, рис.9)

Ну и конечно, яркие люминофоры используют чтобы привлечь детей к разнообразным игрушкам и делают атрибутом всех праздничных мероприятий! (Приложение 2, рис.10)

Глава 2. Изготовление модели затемнённого пространства и изучение явления люминесценции на примере опытов с люминофорами

2.1. Описание процесса создания модели затемнённого пространства

Изучив особенности предстоящих опытов, которые возможно было бы провести в домашних условиях или продемонстрировать одноклассникам на уроке окружающего мира, я понял, что модель затемнённого пространства должна иметь вид достаточно большого ящика. Этот ящик должен удовлетворять следующим требованиям:

- создавать максимально возможную темноту;

- иметь возможность открываться, чтобы можно было поставить объекты внутрь;

- иметь окно для осуществления наблюдений без потери затемнённости;

- содержать источник ультрафиолетового излучения, необходимого в ряде опытов с люминофорами.

Технология создания модели затенённого пространства:

Из простой коробки для торта я решил сделать темный ящик, внутри которого можно было бы наблюдать реакции свечения люминофоров.

Изначально я разметил и определил все основные элементы этого пространства: окно для наблюдения, отверстие для ультрафиолетового фонарика с функцией подзарядки от USB, одну из сторон сделал открывающейся.

Пространство внутри коробки я закрыл плотным черным ватманом, который усиливает эффект темноты и при этом убирает коричневый оттенок стенок. Ватман должен быть матовым, чтобы не отражать световые блики и не усиливать освещенность внутри.

Снаружи взрослые помогли мне обернуть коробку специальным материалом, не пропускающим свет. Для этого мы воспользовались шторами с эффектом блэк-аут, купленными в обычном магазине.

Чтобы наблюдать за экспериментом, мы оставили окно. При этом, чтобы минимизировать влияние света на ход эксперимента эту зону мы также поместили в рукав из того же материала. Теперь наблюдатель может просунуть голову в рукав и фиксировать все реакции, не отвлекаясь на свет вокруг себя.

С одного бока мы оставили опускающуюся крышку, чтобы внутрь ящика можно было бы ставить различные предметы. Эту зону также мы закрыли рукавом из материала блэк-аут.

Рис. 11а. Конструкция модели затемнённого пространства

Кроме того, в крышку коробки, в сквозное отверстие через слой картона и материала, мы поместили ультрафиолетовый фонарь, чтобы максимально эффективно использовать темноту.

Рис. 11б. Конструкция модели затемнённого пространства

2.2. Методика использования модели затемнённого пространства в опытах по изучению свойств люминофоров

Цель моего экспериментального исследования заключается в проверке возможности использования моей модели для демонстрации свечения люминофоров даже в светлом помещении.

Для этого я должен провести эти опыты.

Я решил начать с получения люминофора в домашних условиях и изучении их различных свойств.

В интернете есть множество ответов по запросу «сделать люминофор дома», но многие из этих рецептов невозможно выполнить в силу разных причин: или препараты не продают свободно в аптеках, или сам процесс приготовления очень сложный и без взрослых его проводить нельзя.

Тогда мне на помощь пришли наборы для проведения опыта «Лаборатория света». Там уже были все необходимые препараты, реактивы и оборудование.

Прежде чем начать выполнять опыты, я прочитал инструкцию по технике безопасности, в которой очень подробно было рассказано, что нужно сделать, чтобы опыт не просто получился, но при этом еще и был безопасен для меня и окружающих.

Тщательно подготовившись, одев защитные очки, халат и перчатки, я приступил непосредственно к экспериментам:

Задачей данного этапа стало получение раствора люминофора.

Для этого я, следуя инструкции:

1. размельчил таблетку гидроперита;

2. бросил ее в 150 мл воды и встряхивал раствор до полного растворения частичек;

3. добавил в раствор ещё два вещества: люминол и гидроксид натрия и также встряхивал раствор до полного растворения частиц. Флакон при этом заметно нагревался, потому что происходила химическая реакция. Так как это было описано в инструкции, то я понял, что всё сделал правильно.

4. Теперь сам люминофор готов, но это бесцветный раствор. Чтобы наблюдать свечение, нужно добавить к этому раствору вещество, которое называют красное синкали.

Этот этап опыта надо проводить в затемнённом месте, поэтому я поставил колбу с раствором в свой ящик – модель затемнённого пространства.

Добавлять красные кристаллики нужно понемногу, иначе раствор вспенится и выльется за пределы колбы. В темноте кристаллы синкали светятся, пока опускаются на дно и растворяются. Как будто падают звезды!

Рис. 12. Опыт по получению люминофора

Наблюдая за ходом эксперимента, я сравнивал его результаты на свету и внутри моего ящика. Гораздо более эффектно это выглядело в темноте.

Теперь я хотел посмотреть и на другие виды люминофоров и поизучать их, использую модель затенённого пространства.

Полученный в результате прошлого опыта люминофор долго храниться не может. По ряду теоретических источников его свечение может продолжаться до 12 часов, редко больше и при этом он тускнеет со временем.

Поэтому, все дальнейшие опыты я проводил с использованием порошкообразных люминофоров. (Приложение 3, рис 13)

Опыт 1. Самостоятельное свечение люминофора

Порошок люминофора может светиться сам по себе, под действием накопленного дневного света или под действием ультрафиолетового излучения. (Приложение 3, рис 14)

Проверить это свойство порошкообразного люминофора мне помогла моя модель затемнённого пространства, так как в неё был встроен ультрафиолетовый фонарик.

Я поместил несколько баночек с люминофорами в темное пространство и включил фонарик примерно на 30-35 секунд. После этого наблюдал за происходящим внутри ящика. Все баночки давали лиминесцентное свечение.

Рис. 15. Результаты опыта 1.Исследуемые образцы на дневном свете и после ультрафиолетовой лампы.

Опыт 2. Смешение с различными жидкостями

Чтобы использовать люминофор в жизни, надо смешать его с различными жидкостями. Проведя этот опыт, я узнал, что люминофоры не растворяются в обычной воде, а остаются в виде осадка на дне пробирки. Но даже в этом случае, могут дать слабое свечение.

Для этого я взял две одинаковые пробирки и насыпал в них один и тот же люминофор. В одну я добавил воду, а в другую химический препарат димексид. Потом осветил обе пробирки ультрафиолетовым светом и поместил в черный ящик. Таким образом, я узнал, что добавление специальных растворов, обеспечивает яркое свечение люминофора.

Рис. 16. Результаты опыта 2. Разбавление люминофора водой и димексидом.

Опыт 3. Приготовление люминесцирующей краски.

Если добавить люминофор в специальную основу, то можно получить белую краску. Но если нанести её на предмет, и осветить его в ультрафиолетовом свете, то рисунок тоже будет светиться.

Для проверки этого я взял жидкую базу для краски и добавил в нее порошок люминофора. Получившейся белой краской я нарисовал узоры на баночке и дал ей немного застыть. В темном ящике я осветил предметы ультрафиолетом и баночки засветились.

Рис. 17. Результаты опыта 3. Использование люминофора в приготовлении краски.

Опыт 4. Использование люминофора в защищенной полиграфии.

На протяжении всего знакомства с люминофорами я задумывался о том, что полезные свойства этих веществ можно использовать не только для развлечений. Наверняка, взрослые люди применяют люминофоры и для гораздо более серьезных целей. Изучив это в литературе, я особенно удивился применению свойств свечения в защищенной полиграфии, то есть для производства важных документов и денег, чтобы обезопасить всех от их подделки.

На бумажные банкноты наносят специальную краску, которую обычным глазом не видно, но при направлении на нее ультрафиолетового луча, краска показывает наличие тайного знака.

Для проведения своего опыта я использовал игрушечные деньги, чтобы не испортить настоящие банкноты и чтобы при проверке их в магазине их не признали бракованными.

Рис. 18. Результаты использования «невидимых чернил».

В процессе проведения этих опытов, я заметил любопытную деталь: цвет свечения может сильно отличаться от цвета предмета или раствора на дневном свету. Внешне эти предметы могут быть и розовыми и желтыми, но в темноте они все светят оттенками зелёного. Поместив фигурки в тёмный ящик я увидел подтверждение этому. (Приложение 3, рис. 19)

Эти наблюдения подвели меня к вопросу о том, можно ли придать цвет свечению люминофора? Оказалось, что это возможно. В рамках этой работы я такого эксперимента не проводил, но зато я нашёл предметы, подтверждающие возможность окрасить свечение люминофора в желаемый цвет с помощью красителей.

Рис. 20. Свечение окрашенных люминофоров.

Таким образом, проведя экспериментальное исследование свойств люминофоров, я пришел к выводу, что основное их качество: свечение в темноте. Добиться этого не так просто, потому что люминофоры это сложнополучаемые вещества, которые надо синтезировать из других химических элементов.

Готовые люминофоры представляют собой порошки и жидкости, которые могут быть использованы в различных сферах жизни человека, но для этого их нужно смешивать с другими веществами.

Все эти опыты стали возможны и произвели на меня такое впечатление, потому что мне удалось наблюдать за ними в темноте. Поэтому моя модель затемнённого пространства очень полезна для демонстрации таких опытов и развития интереса детей к этой теме.

Цель исследовательской работы достигнута.

Заключение

В своей исследовательской работе я познакомился с таким явлением как люминесценция. Изучив доступные мне источники, я пришел к выводу, что это свечение отдельных предметов, в состав которых входят специальные вещества, обладающие такими свойствами. Такие вещества называют люминофорами.

Люминофор – светонакопительный пигмент или светящийся в темноте порошок, абсолютно безопасный и нетоксичный аналог фосфора! Заряжается от любого источника света - солнечного, ультрафиолетового, обычной лампы накаливания и светит до 14 часов. К сожалению, в мире не бывает люминофоров светящих дольше, их еще просто не придумали!

Использование явления люминесценции в жизни человека очень обширно, но мне, конечно, очень понравились игрушки, в состав которых входят люминофоры. Кроме того, я узнал, что цвет люминофора на свету и в темноте может отличаться. Это связано с характеристиками самого порошка. Основная гамма свечения люминофоров находится в диапазоне холодных сине-зелёных оттенков. Окрасить сам люминофор и свечение от него в другие цвета можно, если использовать специальные красители.

В ходе экспериментальной части исследования мне удалось создать модель затемнённого пространства, которая сделала возможным наблюдать все опыты в темноте с максимальным эффектом. Создание этой модели меня увлекло, потому что хотелось не просто провести исследование люминофоров, а сделать эти эксперименты интересными для наблюдения и независящими от дневного света.

В дальнейшем, я бы хотел усовершенствовать свою конструкцию, добавить в неё возможность использования видеоаппаратуры, чтобы в реальном времени демонстрировать происходящее внутри затемнённого пространства на большую аудиторию.

Это очень интересная тема и я буду с удовольствием изучать её дальше: впереди ещё много экспериментов в темноте и ярких открытий!

Список литературы

1. Мурашкевич,А.Н. Технология неорганических люминофоров: учеб. пособие для студентов специальности «Химическая технология неорганическихвеществ,материаловиизделий»:в2ч./А. Н. Мурашкевич. – Минск : БГТУ, 2021. – Ч. 1. – 114 с.

2. Ю. П. Тимофеев

https://bigenc.ru/c/liuminofory-ea3162#:~:text=%D0%9B%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D1%84%D0%BE%D1%80%D1%8B,%D0%AE.%20%D0%9F.%20%D0%A2%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%84%D0%B5%D0%B5%D0%B2

3. https://luminophor.ru/catalog/lyuminofory/#:~:text=%D0%9F%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D1%83%20%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B1%D1%83%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F,%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%85%20%D0%BC%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%B0.

4. https://luminofor66.ru/articles/poleznaya-informatsiya_1.html#:~:text=%D0%B8%20%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B-,%D0%A7%D0%A2%D0%9E%20%D0%A2%D0%90%D0%9A%D0%9E%D0%95%20%D0%9B%D0%AE%D0%9C%D0%98%D0%9D%D0%9E%D0%A4%D0%9E%D0%A0%20%D0%98%20%D0%95%D0%93%D0%9E%20%D0%92%D0%98%D0%94%D0%AB,%D0%B1%D1%83%D0%B4%D1%83%D1%82%20%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%82%D0%BE%2C%20%D1%87%D1%82%D0%BE%20%D0%95%D0%A1%D0%A2%D0%AC%2C%20%D0%B0%20%D0%BD%D0%B5%20%D1%82%D0%BE%2C%20%D1%87%D1%82%D0%BE%20%D0%9D%D0%90%D0%94%D0%9E!,-%C2%A9%202013%20%2D%202025

5. https://www.tehnology-pro.ru/lyuminofory.-opisanie-i-primenenie.html#:~:text=%D0%9E%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-,%D0%9B%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D1%84%D0%BE%D1%80%D1%8B.%20%D0%9E%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5,%D0%B7%D0%B0%D1%85%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%82%D1%8C%2C%20%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%20%D0%B4%D0%B0%D0%B6%D0%B5%20%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B9%20%D0%BA%D1%83%D0%BF%D0%B8%D1%82%D1%8C%2C%20%D0%B8%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B5%20%D1%82%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%87%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%B0%20%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D1%8B.,-%D0%9D%D0%B0%D0%B7%D0%B0%D0%B4

6. Большая российская энциклопедия

https://bigenc.ru/

статья:

https://bigenc.ru/c/liuminestsentsiia-be8646#:~:text=%D0%92%D0%BE%D0%B9%D1%82%D0%B8-,%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D1%8B%2C%20%D1%8F%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F,6%20%D1%84%D0%B5%D0%B2%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8F%202024%20%D0%B3.%20%D0%B2%2016%3A21%20(GMT%2B3).,-%D0%A1%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D1%81%20%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%B9

Приложение 1

Классификация люминофоров

Люминесценцию можно классифицировать по нескольким признакам:

  1. видупоглощаемойэнергии(таблица 1);

  2. способувозбуждениялюминесценции(таблица 2);

  3. характерупроцессов,вызывающихсвечениелюминофора;

  4. длительностисвечениялюминофора;

  5. назначениюлюминофора.

Для того, чтобы было удобно воспринимать эту информацию, она выделена разными цветами.

Таблица1.

Классификациялюминесценцииповидуэнергиивозбуждения

Видлюминесценции

Природаэнергиивозбуждения

Фотолюминесценция

УФ,видимоеизлучение

Рентгенолюминесценция

Рентгеновскоеизлучение

Катодолюминесценция

Кинетическаяэнергияэлектронов

Электролюминесценция

Энергияэлектрическогополя

Радиолюминесценция

Энергия-,β-,γ-лучей,ионов

Хемилюминесценция

Энергияхимическойреакции

Биолюминесценция

Энергиябиохимическойреакции

Лиолюминесценция

Неизвестна

Триболюминесценция

Механическаяэнергиятрения

Термолюминесценция

Тепловаяэнергия

Таблица2.

Класcификaциялюминофоровпоспособувозбуждения

Способвозбуждениялюминесценции

Видлюминофоров

УФ-излучением

Фотолюминофоры

Пучкомэлектронов

Катодолюминофоры

Электрическимполем

Электролюминофоры

Рентгеновскимилиγ-излучением

Рентгенолюминофоры

-,β-излучениемрадиоактивныхпрепаратов

Радиолюминофоры

Этотвидклассификациииспользуютвтехнике.

Взависимостиотхарактерапроцессов,вызывающихсвечение, различают:

  • внутрицентровую (характеристическую) люминесценцию (используются люминофоры – диэлектрики или люминофоры с дискретными центрами);

  • рекомбинационную люминесценцию (фотопроводящие люминофоры).

Исходяиздлительностисвечениялюминофоравыделяют:

  1. флюоресценцию(быстрозатухающаялюминесценция(10–9-10–1с));

  2. фосфоресценцию(длительнаялюминесценция(10–1-1,5·105с)).

Кроме того, люминесценция классифицируется по назначению люминофоров, которые используются:

  • длялюминесцентныхлампнизкогоивысокогодавления;

  • электролюминесцентных устройств (светодиодов, плазменных панелей);

  • светознаковисветящихсякрасок;

  • рентгеновскихэкранов;

  • регистрациирадиоактивныхизлучений.

Поскольку люминофоров так много и они очень разные, то чтобы использовать их правильно в технических условиях на каждый люминофор приводятся следующие параметры: яркость свечения, светоотдача, спектральный состав излучения, цветовые координаты, коэффициент отражения,длительностьпослесвечения,гранулометрическийсостав и другие показатели, в зависимости от области использования люминофора. [1]

Рис. 3. Люминофоры

Приложение 2

Иллюстрации к работе

Рис. 4. Люминесцентные лампы

Рис. 5. Люминофоры в измерительных приборах

Рис. 6. Использование люминофоров в освещении гражданских и промышленных объектах

Рис. 7. Использование люминофоров в криминалистике, для поиска отпечатков пальцев.

Рис. 8. Специальные знаки на документах, защищающие от подделки.

Рис. 9. Использование люминофоров в свечах и лаке для ногтей

Рис. 10. Использование люминофоров в игрушках

Приложение 3

Иллюстрации к экспериментальной части исследования

Рис.13. Набор порошкообразных люминофоров

Рис. 14. Цвета люминофора на дневном свете и в темноте

Рис. 19. Результаты эксперимента по цветовосприятию свечения люминофоров.

Просмотров работы: 4