Люминесцентный анализ - Шлезингер М.А.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время специалисты во всех областях народного хозяйства с успехом применяют люминесцентный анализ для разрешения задач, выдвигаемых повседневной практикой. Чтобы эффективно использовать люминесценцию для целей анализа, необходимо понимать физическую основу самого явления. Напомним читателю некоторые общеизвестные положения физики.
Длины волн световых лучей измеряются в ангстремах и миллимикронах:
Название Символ Значение
Микрон . . . мк 1 мк = 10'3 мм
Миллимикрон ммк 1 ммк= 10~6 мм
Ангстрем . . . А 1 А = 10"7 мм -10-8 см
На рис. 1 дана классификация электромагнитных волн, частный случай которых представляет видимый свет.
Приведенная шкала длин волн показывает, что только очень небольшая часть электромагнитных колебаний неносреДственно воспринимается нашим глазом: область видимых лучей охватывает интервал приблизительно от 400 до 760 ммк-, с одной стороны к ней непосредственно примыкает длинноволновая, инфракрасная область (760-2000 ммк), а с другой - коротковолновая, ультрафиолетовая. В последней условно различают ближнюю ультрафиолетовую область, непосредственно примыкающую к видимой (примерно от 400 до 315 ммк)г среднюю ультрафиолетовую (примерно от 315 до 280 ммк) и коротковолновую область с длиной волны меньше 280 ммк. Для длин волн около 185 ммк воздух становится мало прозрачным и начинается вакуумная ультрафиолетовая область. Переход
16
ВВЕДЕНИЕ
ГГ Л. I
от одной области к другой происходит, разумеется, постепенно, и указанные границы между ними носят условный характер.
В видимой области излучение определенной длины волны (так называемый монохроматический свет) воспринимается нашим глазом как излучение определенного цвета. Различным цветам примерно соответствуют нижеследующие интервалы длин волн:
Длины Цвет волн в ммк
Фиолетовый . . . 400-420
Синий........... . 420-490
Голубой........... 490-500
Зеленый........... 500-550
Цвет
Желто-зеленый Желтый . . . . Оранжевый . . Красный . . .
Длины волн В JW.UK
550-575 . 575-590 . 590-620 . 620-760
Обычно мы имеем дело не с монохроматическим светом, а со сложным (различных длин волн). Цветовое впечатление, создаваемое им, может оказаться таким же, как и от монохроматического света. Цвет люминесценции, как и всякого иного излучения, зависит от его спектрального состава. Для характеристики излучения
А,
(длина 8олиы),см
/амма-луш
Рентгеновские лучи
Ультрпфиолетодые лучи
видимые лучи
Инфракрасные лучи
У/гд/пратрв/яте радиоволны ¦
Радиодолш
- 103 -104 - 10 s W6 - W7 ¦10s
Рис. 1. Шкала электромагнитных волн.
.9
-10 10~7 - 10~в ¦10~s ¦10'" ¦Ю'3 ¦10~г
- ю~'
- /
- 10 ¦/о2
испускаемый сложный свет разлагают при помощи призмы и цолучают соответствующий спектр (рис. 2); при более детальном описании спектров измеряют энергию, приходящуюся на каждую длину волны (точнее, на небольшой интервал длин волн). Различают спектры с непрерывным (сплошным) распределением энергии и спектры линейчатые, т. е. такие, у которых световая энергия сосредоточена только в отдельных, очень узких участках длин волн. На рис. 3 приведена фотография сплошного солнечного спектра и линейчатого спектра ртутной лампы.
Если на пути лучей от источника света к призме поместить вещество, поглощающее свет, и наблюдать спектр прошедшего света, то мы получим спектр поглощения этого вещества. Поглощение света веществом имеет, как правило, избирательный характер - свет различных длин волн поглощается неодинаково. На рис. 4 показано, как видимая глазом окраска растворов или стекол в проходящем свете связана с их поглощением. На явлении поглощения основано применение светофильтров, в частности светофильтра для люминесцентного анализа; последний часто называют вудовским стеклом (по имени выдающегося американского физика Вуда, первым его изготовившего и применившего). На рис. 5 показано, как оконное стекло и вудовский светофильтр по-разному ослабляют линии ртутного спектра. На фотографии спектра ртутной лампы, снятой с оконным стеклом, поставленным на пути ее лучей (спектр 4), видно, что линии видимой части спектра и ближнего ультрафиолета не отличаются от соответствующих линий на спектре лампы, снятом без светофильтра; линии длин волн 334 и 313 ммк хотя и видны, но заметно ослаблены, а более коротковолновые, начиная с 303 ммк, поглощены полностью.
ГЛЛ] НЕКОТОРЫЕ НЕОБХОДИМЫЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СВЕДЕНИЯ 47
Рис. 2. Получение спектра с помощью призмы.
Рис. 3. Непрерывный и линейчатый спектры: в - спектр солнца, б - спектр ртутной лампы (длины волн указаны в ммк).
Шет Спектра Длина ' баяны Л^^ОО
Синий
\3еныйг^ый\ "Рений
500
600
т
' 1 1 1
жжж
1 1
штжт
• 1 * i
W////////////M
1
Ш/////Ш/М
1 1
700 ммк Желтый
Штамгч -Z5 20 <6,5 5*1000см
Рис. 4. Цвет и спектр поглощения. (Заштрихована область поглощения.)
Оранжевый
Красный
Пурпурный
Синий
Зеленый -1
а
а,
a
2 Люминесцентный анализ
ВВЕДЕНИЕ
[ГЛ. I
Вудовское стекло целиком поглощает линии видимой части спектра, и потому они отсутствуют на спектрах 2 и 3, снятых с этим светофильтром.
