Люминесценция

Люминесценция (от лат. lumen - свет) - свечение некоторых веществ (люминофоров) под действием высокоэнергетического (коротковолнового) излучения, например, под ультрафиолетовым освещением. При этом невидимое коротковолновое излучение поглощается люминофором, который затем переизлучает его в видимой области.

В зависимости от длительности свечения различают флуоресценцию, при которой свечение исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, и фосфоресценцию, когда свечение длится еще некоторое время после удаления источника облучения. Различают три области ультрафиолетового излучения: длинноволновую 320...400 нм, средневолновую 280...320 нм и коротковолновую 180...280 нм.

Интенсивность ультрафиолетового излучения оценивают по его потоку. При этом определяют ультрафиолетовую облученность, которая представляет собой поверхностную плотность потока, т.е. отношение потока к площади облучаемой поверхности. Ультрафиолетовую облученность выражают в Вт/м². Также можно ее оценивать по создаваемой УФ потоком освещенности контролируемого объекта видимым светом, выражаемой в люксах (лк). За относительную единицу облученности принимают такую, при которой люминесцирующий экран излучает световой поток, создающий освещенность, равную 1 лк.

Одной из основных характеристик люминесценции является ее так называемый выход, под которым принято понимать степень превращения возбуждающей энергии в энергию люминесцентного излучения. На выход люминесценции кроме свойств молекул могут влиять и внешние факторы. Процессы, ведущие к снижению выхода люминесценции, принято называть тушением (или гашением).

Различают два вида тушения: внешнее и внутреннее. При внешнем тушении происходит передача энергии возбужденных молекул невозбужденным в результате их взаимодействия. К нему относится тушение посторонними примесями.

Внутреннее тушение вызывается процессами, происходящими внутри молекулы из-за взаимодействия ее частей. К этому виду тушения могут быть отнесены концентрационное и температурное тушение. По мере роста концентрации люминесцирующего вещества в растворе выход люминесценции возрастает. Соответственно растет и яркость свечения. Однако при достижении некоторого определенного значения концентрации дальнейшее увеличение концентрации сопровождается не усилением яркости, а, напротив, - ее уменьшением. При значительном повышении концентрации возможно практически полное тушение люминесценции.

Снижение выхода люминесценции с ростом температуры (температурное тушение) обусловлено тем, что с увеличением температуры растет энергия колебательного движения молекул. В результате этого молекула из возбужденного состояния может перейти в некоторое новое устойчивое состояние, соответствующее новому модифицированному состоянию молекулы. Кроме того, с ростом температуры молекулы могут стать настолько активными, что возбуждение их светом приведет к разрыву (полному или частичному).

Явление тушения люминесценции используется, например, с целью уменьшения фона пористой поверхности. Для этого в очищающую жидкость вводят специальные тушители. В результате люминесценция пенетранта, остающегося на поверхности после обработки очищающей жидкостью, резко уменьшается. Однако это явление может играть и отрицательную роль. Например, наличие в полостях дефектов некоторых типов загрязнений приводит в результате тушения люминесценции к уменьшению чувствительности и достоверности контроля.

При капиллярном контроле люминесценцию используют как один из способов увеличения контраста для визуального обнаружения индикаторных пенетрантов после проявления. Для этого люминофор либо растворяют в основном веществе пенетранта, либо само вещество пенетранта является люминофором.