Основные характеристики люминесценции

Важнейшими характеристиками фотолюминесценции молекул являются спектры люминесценции и спектры возбуждения люминесценции. Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины его волны (при постоянной длине волны и постоянной интенсивности возбуждающего излучения), а спектром возбуждения люминесценции — зависимость интенсивности люминесценции от длины волны возбуждающего излучения. Спектры возбуждения люминесценции по форме совпадают со спектрами поглощения (различия возможны только вследствие инструментальных искажений).

 Люминесценция вещества возникает за счет поглощения им энергии возбуждения. Однако в энергию люминесценции превращается не вся поглощенная энергия возбуждения. Эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию люминесценции характеризуют выходом люминесценции. Энергетический выход люминесценции ϕЕ определяется отношением излучаемой молекулами вещества энергии Ее к поглощенной ими энергии возбуждения Ea:

ϕE = Ee /Ea.

Для фотолюминесценции вводится также понятие квантового выхода ϕк, представляющего собой отношение числа квантов люминесценции Ne к числу поглощенных квантов возбуждающего излучения Na:

ϕк = Ne /Na.

Поскольку энергия кванта равна hn, между квантовым и энергетическим выходами существует соотношение

ϕк = ϕE(λe /λa) или ϕк = ϕE(ne /na),

где λe, ne — соответственно длина волны и частота испускаемого кванта; λa, nа  - соответственно длина волны и частота поглощенного кванта.

 Выход люминесценции является характеристическим параметром вещества при фиксированных условиях и значениях внешних параметров. Уменьшение выхода люминесценции называют тушением люминесценции. Используемые в анализе люминофоры имеют квантовый выход более 0,01.

 Важной характеристикой люминесценции является ее продолжительность — средний промежуток времени, в течение которого молекулы люминофора остаются в возбужденном состоянии. Именно поэтому указанную характеристику также называют средним временем жизни возбужденного состояния. Обычно время пребывания молекул люминофора в возбужденном состоянии невелико и составляет 10^-10—10^-7 с. Однако иногда они могут пребывать в возбужденном состоянии гораздо больший промежуток времени — 10^-4—10² с.