Основы люминесцентного метода анализа

Все вещества при сильном нагревании начинают излучать электромагнитную энергию. Излучение нагретых веществ называют тепловым равновесным излучением. Однако некоторые вещества излучают электромагнитную энергию без нагревания — при комнатной температуре. Такое излучение называют люминесценцией, а люминесцентные вещества — люминофорами. В отличие от теплового излучения люминесценция является неравновесным излучением.

 

Существует достаточно много определений люминесценции. По общему определению С.И.Вавилова и В.Л.Лёвшина, люминесценцией атомов, молекул, ионов и других более сложных частиц называют излучение, возникающее в результате электронного перехода в этих частицах при возвращении из возбужденного состояния в основное, представляющее собой избыток над тепловым излучением при данной температуре и имеющее большую продолжительность, значительно превышающую период световых колебаний.

 

Отсюда следует, что для возбуждения люминесценции необходимо подводить энергию извне, поскольку она теряется при излучении. Поэтому виды люминесценции вполне естественно классифицировать по внешнему источнику возбуждения энергии.

 

Наиболее часто в аналитической практике используют фотолюминесценцию

и хемилюминесценцию. Чем привлекает аналитиков метод молекулярной люминесцентной спектроскопии по сравнению с молекулярной абсорбционной спектроскопией? Прежде всего большей чувствительностью. Это обусловлено тем, что люминесцентный метод относится к силовым: выходной сигнал увеличивается с ростом интенсивности источника излучения. Для большинства определяемых этим методом соединений пределы обнаружения не превышают 10⁻³ мкг/мл. Напомним, что в абсорбционной спектроскопии этот показатель на один-два порядка больше.

 

В идеальных условиях (высокие значения квантовых выходов люминесценции, молярных коэффициентов поглощения, отсутствие поправки на контрольный опыт и др.), даже применяя в качестве источника возбуждения лампы, удается достичь пределов обнаружения на уровне ∼ 10⁻¹² г/мл. В модельных экспериментах с родамином 6Ж, сорбированным на отдельных частицах кремнезема диаметром 10 мкм, при использовании флуоресцентного микроскопа с лазером в качестве источника возбуждения излучения удалось определить ≈ 8 000 молекул красителя (≈ 6 · 10⁻¹⁸ г), сорбированных на индивидуальной частице.

 

Высокая чувствительность определения, в ряде случаев большой диапазон определяемых содержаний — иногда до четырех порядков значений концентраций — при той же воспроизводимости результатов анализа, что и в молекулярной абсорбционной спектроскопии, и предопределили развитие люминесцентного метода анализа.