Luminiscence

Luminiscence kristālā.

Luminiscence ir spontāna elektromagnētiskā starojuma emisija, kuru neizsauc melna ķermeņa starojums, bet gan enerģijas atbrīvošana elektronu pārejas no ierosināta uz pamatstāvokli rezultātā.

Luminiscenci dēvēt par auksto gaismu. Emitēta starojuma viļņa garums ir optiskajā diapazonā, kurš ietver daļu ultravioletās, visu redzamās un daļu infrasarkanās gaismas diapazona jeb no 430 līdz 750 nanometriem (nm).

Svarīgi saprast, ka luminiscence fundamentāli atšķiras no kvēles jeb melna starojuma. Kvēli izsauc augsta materiāla temperatūra un novērojama visiem elementiem, kuri nemaina agregātstāvokli augstajā temperatūrā.

Kvēli tipiski novēro no 550 °C līdz 1300 °C , bet luminiscence vispārīgā gadījumā nav atkarīga no materiāla temperatūras un novērojama no 3 K līdz agregātstāvokļa maiņas robežai.

Tipi

Fluorescence, fosforescences un termostimulētas luminiscences attēlojums.

Luminiscenci iedala attiecīgajos tipos:

• Ķīmiskā luminiscence — gaisma tiek emitēta ķīmiskās reakcijas rezultātā;
  • Bioluminiscence — gaisma tiek emitēta bioķīmiskās reakcijas rezultātā;
  • Elektroķīmiskā luminiscence — gaisma tiek emitēta elektroķīmiskās reakcijas rezultātā;
  • Lyoluminiscence — gaisma tiek emitēta ierosinātas cietvielas izšķīdināšanas rezultātā;
  • Candoluminiscence — gaisma tiek emitēta materiālam sasniedzot konkrētu temperatūru, bet emitējot īsāka viļņa garuma starojumu kā to, kuru nosaka melna ķermeņa starojums;
• Kristaluminiscence — gaisma tiek emitēta kristalizācijas procesa laikā;
• Elektroluminiscence — gaismas emisiju izsauc elektronu plūsma materiālā;
  • Katodoluminiscence — gaismas emisiju izsauc apstarošana ar elektroniem;
• Mehāniskā luminiscence — mehāniskā mijiedarbība ar cietvielu izsauc gaismas emisiju;
  • Triboluminiscence — gaismas emisiju izsauc kristālisko saišu saraušana. Saišu saraušanu var izsaukt materiāla skrāpēšana, spiešana vai beršana;
  • Fraktoluminiscence — gaismas emisiju izsauc kristālisko saišu saraušana materiālam plīstot jeb plaisai izplatoties;
  • Pjezoluminiscence — materiāliem, kuriem novērojams pjezoelektroskais efekts un fluorescence vai fosforescence, efektu sauc par pjezoluminiscenci nevis par triboluminiscence. Gaismas emisiju izsauc materiāla spiešana, stiepšana vai potenciāla starpības radīšana.
  • Sonoluminiscence — gaisma tiek emitēta skaņas radītu gaisa burbuļu eksplozijas rezultātā šķidrumos
    

    Vienkāršots fotoluminiscences mehānisms.
• Fotoluminiscence — gaismas emisiju izsauc fotonu absorbcija;
  • Fluorescence — fotoluminiscences apakštips. Elektronu pāreja novērojama no singleta uz singleta līmeni. Dzīves laiks pāris nanosekundes ($\tau \leqslant 10^{-8}$);
  • Fosforescence — elektronu pāreja novērojama no tripleta uz singleta līmeni. Dzīves laiks var būt no dažiem simtiem nanosekunžus līdz vairākām minūtēm ($\tau \geqslant 10^{-8}$);
• Radioluminiscence — gaismas emisiju izsauc jonizējošais starojums;
  

  Termoluminiscences process.
• Termoluminiscence — gaismas emisiju izsauc elektronu atbrīvošana no ķērājcentriem jeb režģa defektiem termiskās enerģijas paaugstināšana jeb ierosināta materiāla uzsildīšana;
  • Krioluminiscence — gaismas emisiju izsauc materiāla atdzesēšana.

Pielietojumi

Katru luminiscences tipu var un pielieto.

• LED jeb gaismu emitējošās diodes balstās uz elektroluminiscences;
• Fosforescences tiem izmantota gan dekoratīvajos dizaina elementos, gan aviācijas un navigācijas instrumentos;
• Fosforescenci izmanto lampās un lāzeros;
• Termoluminiscenci izmanto:
  • Termoluminiscences dozimetros;
  • Termoluminiscences termometros;
  • Iežu vecuma noteikšanai.
• Neinvazīvos dzīvnieku un augu pētījumos;
• Ķīmisko vielu analīze;
• Jonizējoša starojuma reģistrācijai;