Гасіння люмінесценції.

 

Проблема, з якою часто зустрічаються при використанні люмінесценції в кількісному аналізі полягає в її гасіннібагатьма речовинами. Гасіння може бути зумовлене самою люмінесціюючою речовиною.

Гасінням називають зменшення інтенсивності люмінесценції чи квантового виходу люмінесценції. Це одна з ознак люмінесцентного випромінювання і може бути викликане різними причинами.

За природою гасіння розрізняють гасіння першого та другого роду.

Гасіння першого роду зумовлюють хімічні та фізико-хімічні процеси з незбудженою молекулою люмінесціюючої речовини – частина енергії збудження витрачається, наприклад, на іонізацію молекули чи збільшення її коливного чи обертального руху. Тривалість збудженого стану τ не змінюється, бо у збуджений стан переходить лише та частина молекул, яка не зазнала змін. Спектр люмінесценції за такого типу гасіння змінюється. Прикладом може бути “хімічне” гасіння, яке здебільшого залежить від рН розчину: анілін у межах рН 5–13 при збудженні світлом з λ=290 нм люмінесціює голубим світлом, тоді як катіон анілінію чи аніон аніліну не люмінесціюють.

Гасіння другого роду відбуває відбувається тоді, коли зовнішньої дії зазнають збуджені молекули – під час хімічних реакцій збуджених молекул, передачі енергії на незбуджені молекули,. Величина τ в таких випадках змінюється.

За ознакою зміни чи сталості τ можна визначити природу гасіння.

Враховуючи процеси гасіння, розрізняють:

концентраційне гасіння (концентрація люмінесціюючої речовини перевищує 10–5 г/мл). За наявності концентраційного гасіння змінюється не тільки інтенсивність (вона зменшується), а й спектр люмінесценції. Причин концентраційного гасіння може бути декілька (різної природи). Зокрема, зі збільшенням кількості молекул збільшується імовірність взаємодії між ними та з молекулами розчинника й утворення асоціатів, не здатних люмінесціювати. При високих концентраціях проявляється також ефект внутрішнього фільтру. При проходженні світла через розчин інтенсивність його падає. Відповідно, на молекули розчину, які знаходяться в кюветі ближче до джерела збудження, падає світло більшої інтенсивності, ніж на молекули в товщині шару. Оскільки інтенсивність люмінесценції залежить від інтенсивності падаючого світла І0, то в міру ослаблення потоку Іл буде зменшуватися. При малій концентрації цей ефект непомітний, при великій – суттєвий;

гасіння сторонніми речовинами: йонами важких атомів, перехідних металів − I-, Br, NO3 , Cu2+, Fe 3+, O2, SO2, SO42-, гідрохіноном та ін. Наприклад, розчинний кисень як гасій другого роду полегшує перехід молекул ароматичних сполук S1 – T1, а з рівня Т відбувається перехід без випромінювання;

– забарвлені сторонні речовини можуть гасити люмінесценцію через поглинання випромінювання забарвленим розчином. Природа такого виду гасіння аналогічна до впливу великих концентрацій люмінесціюючої речовини (ефект “внутрішнього фільтра” або резонансне гасіння або). Наприклад, в розчині натрій карбонату калій дихромат має максимуми поглинання при 245 і 348 нм. Вони перекриваються зі смугами збудження (275 нм) і люмінесценції (350 нм) триптофана і заважають його визначенню;

температурне гасіння, яке належить до гасіння другого роду, бо з підвищенням температури зменшується τ.