„Termolumineszcencia” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a form, szakaszsorrend korr |
a kisebb formai javítások |
||
1. sor:
{{nincsforrás}}
{{másolmány}}
[[
A '''termolumineszcencia''' (TL) az a jelenség, amelynek során egy előzetesen megvilágított vagy besugárzott minta sötétben történő felmelegítése során fényt bocsát ki. Ez a jelenség elsősorban szilárdtestekre jellemző, de megfigyelhető [[aminosav]] kristályokban és komplex biológiai rendszerekben is. A jelenség első leírása az 1770-es évekből származik, amikor [[Robert Boyle]] kék fény kibocsátását figyelte meg sötétben melegített gyémánt esetén.
7. sor:
A termolumineszcencia értelmezéséhez általános esetben egy három [[energiaszint]]tel rendelkező rendszer feltételezése szükséges. A három energiaszint az alap-, gerjesztett és a csapdaállapot. Fény vagy más [[sugárzás]]sal történő gerjesztés hatására a rendszer az alapállapotából a gerjesztett állapotba kerül. Innen közvetlenül visszajuthat az állapotába sugárzás nélküli, vagy sugárzásos, azaz fénykibocsátással járó, átmenet során. A TL kialakulása szempontjából lényeges esemény azonban az alap és a gerjesztett állapot közötti energiájú csapdaszintek betöltődése. A csapdákból nincs közvetlen átmenet az alapállapotba, a gerjesztett állapottal azonban termikus, [[Boltzmann]]-egyensúlyban vannak. Így hőmérséklet emelés hatására a csapdából a rendszer visszakerül a gerjesztett állapotba. Innen az alapállapotba történő sugárzásos átmenet vezet a TL fény kibocsátására. A csapda és a gerjesztett állapot között fennálló termikus egyensúly miatt a csapdázódott rendszer stabilitását a csapda és a gerjesztett állapot energiaszintjeinek különbsége, az úgynevezett [[aktiválási energia]] (E<sub>a</sub>) határozza meg.
A csapdából való kiszabadulás [[hőmérséklet]]függő valószínűsége a
:<math>K(T)=A \cdot e^{-E_a/(k \cdot T)}</math>
13. sor:
képlettel írható le, ahol A az úgynevezett preexponenciális tényező, E az aktiválási energia, k a [[Boltzmann-állandó]], T pedig a hőmérséklet.
=== A termolumineszcencia mérése ===
==== A TL mérő berendezés fő egységei
* '''Hőmérséklet szabályozott mintatartó.''' Ennek hűtését folyékony nitrogén, fűtését pedig elektromos fűtőelem biztosítja. Fotoszintetikus minták esetén az alkalmazott hőmérséklet tartomány −196 és +80 °C között van.
* '''Megvilágító egység.''' A TL gerjesztését a folyamatos megvilágítás, illetve vakulámpa biztosítja.
20. sor:
* '''Vezérlő számítógép.''' A mintatartó hőmérsékletének szabályozását,a gerjesztő fény vezérlését, a hőmérsékleti és fényintenzitási adatok gyűjtését egy A/D és D/A konverter kártyákkal felszerelt számítógép végzi.
==== Tipikus mérési protokollok a következők
* '''Flash gerjesztés.''' A minták néhány perces sötét adaptálás után rövid [[fényimpulzus]]okkal (ezek száma 1 és 10 között van) gerjesztjük. A gerjesztés hőmérséklete 0 °C körüli. Ezután a mintát gyorsan lehűtjük majd sötétben állandó fűtési sebességgel felmelegítjük, miközben mérjük a [[fényintenzitás]]t.
* '''Folyamatos gerjesztés állandó hőmérsékleten.''' A protokoll megegyezik a flash gerjesztésénél alkalmazottal , de flash helyett 30-60 másodperces folyamatos megvilágítást alkalmazunk.
* '''Gerjesztés hűtés közben.''' A mintát folyamatos megvilágítás közben hűtjük le, és azt követően mérjük a TL jelet.
=== Fotoszintetikus rendszerből származó termolumineszcencia ===
Mint korábban láttuk a termolumineszcencia kialakulásának kritikus feltételei:
* fény (sugárzás) által gerjeszthető rendszer
36. sor:
A csapdaszintek energetikailag az alap és a gerjesztett állapot között helyezkednek el.
A gerjesztett állapot és a csapda energiaszintjei közötti különbség az úgynevezett stabilizációs energia ([[szabadentalpia]]), ami megakadályozza, hogy a szétvált töltéspár szabadon rekombinálódjon.
Egy ilyen rekombinációs folyamat a fotoszintézis szempontjából nyilvánvalóan veszteség. A csapda és az alapállapot közötti energia különbség a tárolt energia (szabadentalpia), ami a fotoszintézis későbbi lépéseiben hasznosul. Általános szabályként elmondhatjuk, hogy a TL sáv csúcshőmérsékletét a stabilizációs energia határozza meg. Azaz, minél nagyobb a stabilizációs energia, annál magasabb hőmérsékleten jelenik meg a TL sáv.
Fotoszintetikus rendszerek esetén TL a −260 és a +150 °C tartományában figyelhető meg. Ezen belül a fotoszintetikus elektrontranszporttal kapcsolatos komponensek a −80 és +60 °C tartományban jelennek meg. A stabilizációs energia fokozatosan növekszik, amint a töltésszétválási folyamat során a töltések az elsődleges [[töltésszétválás]] helyétől egyre távolabb kerülnek. Ezért az alacsony hőmérsékleten megfigyelhető komponensektől várható, hogy a [[töltésstabilizációs folyamat]] korai lépéseit tükrözik.
=== A fotoszintetikus TL vizsgálatok előnyei ===
* Egyszerű műszerezettség
* Az elektrontranszport folyamatokat időskála helyett [[hőmérsékleti skálá]]n lehet vizsgálni
47. sor:
* Szabad [[entalpia]] változások érzékeny indikátora
=== A fotoszintetikus TL vizsgálatok hátrányai ===
* A minta károsodhat
* egyes TL sáv mindig egy töltéspár rekombinációs tulajdonságait jellemzi
53. sor:
* a [[fénykibocsátás]] egy sok lépésből álló folyamat végeredménye, ami a TL matematikai leírását és a mért görbék analízisét igen komplikálttá teszi
=== Alkalmazási területei ===
* dozimetria (radioaktív sugárzást mérő személyi doziméterekben)
62. sor:
* elektrontranszport vizsgálatok fotoszintetikus rendszerekben
== Források ==
* http://fotoszintezis.szbk.u-szeged.hu/
== Külső hivatkozások ==
[http://www.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz9903/termo.html Termofoszforeszcencia, termolumineszcencia]
| |||