Люминесцентный анализ - Шлезингер М.А.
Скачать (прямая ссылка):
30 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ РАСТВОРОВ [ГЛ. II
отложены измеренные им значения энергетического выхода. Кривая показывает, что начиная с некоторой критической длины §олны возбуждающего света выход г] резко падает до 0. Прямолинейный ход восходящей
ветви этой экспериментальной кривой показывает, что энергетический выход пропорционален длине волны возбуждающего света, т. е. квантовый выход остается при этом постоянным. В самом деле, как видно из вышесказанного, число квантов на единицу поглощенной энергии возрастает пропорционально длине волны возбуждающего света; излучаемая же энергия измерена на протяжении всей кривой при одной и топ же длине волны. Пунктиром на рис. 13 показан теоретический ход кривой.
На рис. 14 приведены экспериментальные данные более поздней работы [4]; на оси абсцисс нанесены, как и на кривой рис. 13, длины волн возбуждающего света, на оси ординат - для каждого вещества соответствующие значения относительного квантового выхода, .точнее, измеренные Соломиным для 17 веществ отношения яркостей, которые в условиях
ммк
Рис. 13. Зависимость энергетического выхода флуоресценции от длины волны возбуждающего света (по Вавилову).
Рис. 14. Относительный квантовый выход люминесценции для различных веществ в функции длины волны возбуждающего света;
1 -родамин; 2-эскулин; 3 - урановое стекло; 4 - роза бенгальская; 6 - нафтол; а - родамин кислый; 7 - сулъфородамип; 8 - хинин бисульфат; 9 - бензофлавин; 10 - эозин; п - трипа-флавин; 12 - флуоресцеин; 13 - акридин; 11 -эритровин.
его опыта были равны отношению выходов. Эти данные хорошо подтверждают справедливость закона Вавилова; они показывают, что квантовый выход флуоресценции не зависит от длины волны возбуждающего света вплоть до предельной волны Я0, начиная с которой он быстро падает до 0.
ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
31
Резко спадающая ветвь отвечает той так называемой антистоксовой области, в которой, в нарушение правила Стокса, излучаемые кванты имеют энергию большую, чем поглощенные; добавочная энергия черпается молекулами, очевидно, за счет их колебательной энергии. Это явление детально изучено, например, в работе [5J.
5. Тушение люминесценции
Если флуоресценцию очень разбавленного раствора, приготовленного, например, разбавлением в 10 тысяч раз 10%-ного раствора флуоресцирующего вещества, сравнивать с флуоресценцией растворов того же вещества, но "содержащих его в несколько раз больше, то отчетливо видно, как интенсивность свечения возрастает по мере увеличения концентрации. Однако если сравнивать флуоресценцию этих разбавленных растворов с флуоресценцией раствора относительно концентрированного, например однопроцентного, то окажется, что разбавленные растворы обладают более интенсивной флуоресценцией, нежели концентрированные: интенсивность флуоресценции пропорциональна концентрации флуоресцирующего вещества только в тех случаях, когда содержание его в растворе очень мало - порядка 10"4-10"5 г!мл или меньше. При больших концентрациях интенсивности свечения растворов возрастают медленнее, чем их концентрации, а при дальнейшем увеличении содержания флуоресцирующего вещества интенсивности свечения начинают даже снижаться, уменьшается отношение числа высвеченных квантов к числу поглощенных.
Уменьшение выхода флуоресценции, так называемое тушение (см. ниже), вызывается не только молекулами самого флуоресцирующего вещества, но может обусловливаться и присутствием других компонентов [6], как органических, так и неорганических. Например, интенсивность флуоресценции различных флуоресцирующих веществ - флуоресцеина, родамина, хинина ит. д.- значительно снижается, если раствор содержит несколько процентов галогенидов, как-то: иодистого калия, хлористого натрия и др.
В люминесцентном анализе эти особенности явления люминесценции играют большую роль. При проведении анализов, связанных с количественными измерениями, во избежание ошибок следует учитывать явление тушения, а в ряде случаев само явление тушения может быть с успехом использовано для целей анализа (ср. гл. XII, XIY). Работами С. И. Вавилова и его школы, а за последние годы исследованиями М. Д. Галанина и др. природа этих явлений в значительной мере выяснена.
Процессы, вызывающие уменьшение выхода люминесценции, объединяются под общим названием тушения люминесценции. Однако обычно в это понятие не включаются случаи уменьшения выхода люминесценции, сводящиеся к "перехвату" части энергии возбуждения или люминесценции. Это может наблюдаться, например, в том случае, когда в растворе присутствует какая-либо посторонняя примесь, поглощающая часть возбуждающего света или часть света люминесценции. При этом хотя интенсивность свечения снижается, но доля молекул, отдающих поглощенную энергию в виде светового излучения, может и не изменяться. То же самое будет наблюдаться, если растворитель обладает поглощением в спектральной области возбуждения или излучения. Очевидно, что такие случаи, когда уменьшение выхода происходит благодаря присутствию как бы "внутреннего светофильтра", нерационально объединять с истинным тушением, обусловленным процессами, происходящими в самих лтоминесцнрутощих молекулах.
