发光光谱分析资料.ppt

湘潭大学材料与光电物理学院当材料受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后, 只要不因此而发生化学变化,总要回复到原来的平衡状态,在此过程中,一部分多余的能量通过光或热的形式释放出来。光发射过程光吸收的逆过程如果这部分能量是以可见光的形式发射出来,则称这种现象为发光。发光材料的一个重要特性是它的发光持续时间。依发光持续时间,我们可应将发光区分为荧光和磷光: 荧光( Fluorescence ):激发和发射两个过程之间的间隙极短,约为<10-8 秒。只要光源一离开,荧光就会消失。磷光( Phosphorescence ):在激发源离开后,发光还会持续较长的时间。湘潭大学材料与光电物理学院还可以用余辉来表示物质发光的持续时间。余辉的定义为: 当激发光停止时的发光亮度(或强度) J 0 衰减到 J 0的10% 时,所经历的时间称为余辉时间,简称余辉。根据余辉可将发光材料分为六个范围: 极短余辉<1 μ s 短余辉 1~10 μs 中短余辉 10 -2 ~1ms 中余辉 1~100ms 长余辉 ~1s 极长余辉>1s 长余辉发光材料长余辉发光材料简称长余辉材料长余辉材料,又称夜光材料夜光材料。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光发出可见光,而且在激发停止后仍可继续发光继续发光的物质。可用于安全应急、交通运输、建筑装潢、仪表、电气开关显示等诸多方面. 在安全应急方面安全应急方面,如消防安全设施、器材的标志,救生器材标志、紧急疏散标志、应急指示照明和军事设施的隐蔽照明据报道,在美国“ ”事件中长余辉发光标志长余辉发光标志在人员疏散过程中起了重要的作用。湘潭大学材料与光电物理学院发光材料的另一个重要特性是其发光强度,发光强度也随激发强度而改变。通常用发光效率来表征材料的发光本领,有 3种表示方法: 发光效率量子效率发射物质辐射的量子数 N( 发光)与激发光源输入的量子数 N( 吸收)(如果是光致发光则是光子数;如是电致发光,则是电子数。余类推。)的比值: B量子= N 发光/ N 吸收能量效率发光能量与激发源输入能量之间的比值 B量子= E 发光/ E 吸收如果是光致发光,又与 E= hν,所以能量效率还可以表示如下: B量子= E 发光/ E 吸收= hν发光/ hν吸收= ν发光/ ν吸收光度效率发光的流明数与激发源输入流明数的比值: B量子=光度发光/ 光度吸收湘潭大学材料与光电物理学院发光的分类: (根据激发源的不同) 光致发光: photoLuminescence PL 1)本征型电致发光:将发光材料夹在两块平板电极之间(其中一块为透明电极) ,系统与交流电源连接后,发光从透明电极一侧透射出来。其发光机理:电子(材料中被激发到导带的电子,或从电极经隧穿进入材料的电子)受到电场加速,获得足够能量,碰撞电离或激发发光中心,导致复合发光电致发光: electroluminescence EL 将电能直接转换为光能,又称:场致发光 2) 半导体 p-n 结注入式电致发光: p-n 结正向偏置时,电子(空穴)注入到 p(n )区,注入的少数载流子通过直接或间接的途径与多数载流子复合,导致发光 photo diode 湘潭大学材料与光电物理学院阴极射线发光: cathodeluminescence CL 通过电子束激发,电子的能量通常在几千电子伏以上激发过程与光致发光不同,是一个复杂过程: 高速电子离化原子,产生高速次级电子,高速次级电子又可以产生次级电子,最终由次级电子激发发光物质产生发光。 X射线及高能粒子发光次级电子激发或离化发光物质而发光化学发光化学反应过程中释放出来的能量激发发光物质而发光生物发光生化反应过程中释放出来的能量激发发光物质而发光湘潭大学材料与光电物理学院 Glowing Butterflies Shine With Natural LEDs 科学家在研究非洲燕尾蝶的时候,发现其翅膀上的鳞状覆盖物和发光二级管之间拥有很多相似的地方。 蝴蝶翅膀上的鳞状覆盖物内包含着一些被称为“光子晶体”(Photonic Crystals) 的微小结构,而这和发光二极管中的微孔的作用机制非常类似。对此,研究人员之一的英国埃克赛特大学专家皮特表示: “(这些鳞状物)可以防止荧光光线在鳞状物内部被截留,同时也能防止光线向侧面发散出去。” 另外,这些鳞状物的下方也有一个专门的“镜子”,这与发光二极管中的微小的“镜子”作用非常相似。非洲燕尾蝶翅膀上鳞状物的光学显微图象湘潭大学材料与光电物理学院在材料的研究中,最常用的是光致发光 PL 研究固体发光时,常把发光的全过程分为两个步骤: ①激发:物质中的可激