Transcript Phổ quang phát quang

Chi tiết xin xem tại:
http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html
Tiểu luận
Phổquang phát quang
(PL – Photoluminescence)
Học viên: Nguyễn Thành Thái
Trương Thúy Kiều
Đinh Thị Thúy Liễu
GVHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng
Phần I: Cơ sở lý thuyết
1. Giới thiệu
2. Nguyên lý phổ PL
2.1 Quá trình kích thích electron trong phân tử
2.2 Các thông số trong quá trình kích thích
2.3 Kích thích và phát phổ
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến huỳnh quang và lân quang
3.1 Huỳnh quang và cấu trúc
3.2 Ảnh hưởng của cấu trúc
3.3.Ảnh hưởng của dung môi
3.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ
3.5.Ảnh hưởng của PH
3.6. Ảnh hưởng của oxy hòa tan
3.7. Ảnh hưởng của nồng độ
Cơ sở lý thuyết
1. Giới thiệu
- Hiện tượng phát quang được biết đến từ rất sớm, khoảng
giữa những năm 50 thế kỷ20, các nhà khoa học đã phát triển
kỹ thuật: Phổquang phát quang (PL – Photoluminescence).
- Quang phổquang phát quang (PL) là sự phát xạ tự phát
ánh sáng từ một vật liệu theo kích thích quang học
- Quang phổ PL được sử dụng để xác định bề mặt, mức
độ tạp chất và để đánh giá hợp kim và độ nhám bề
mặt,…
2. Nguyên lý phổPL
Khi một chất hấp thu photon thì các electron có thể bị kích thích về trạng
thái năng lượng cao hơn và sau đó là trở lại trạng thái năng lượng thấp hơn
cùng với sự phát xạ của một photon. Đây là một trong nhiều hình thức phát
quang (ánh sáng phát xạ)
Hình 1: Sơ đồ chuyển mức Jablonskii
2.1.Quá trình kích thích electron trong phân tử
Electron ở trạng thái cơ bản S0 hấp thu năng lượng hνA (hνA > Eg)
chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng S2 cao hơn
S2 S1: gọi là dịch chuyển nội – dịch chuyển
bên trong (Internal conversion – IC)
S1 S0 : phát huỳnh quang (Fluorescence)
S1  T1 gọi là dịch chuyển qua
(Inter system crossing - ISC)
T1 S0 : lân quang
(phosphorescence)
2.2 Các thông số trong quá trình kích thích
Gọi A0* và A*(t) là số kích thích tại thời điểm t = 0 và t = t, khi đó :
A*(t) = A0* exp[-(kf + kic + kisc)t]
A*(t) = A0* exp(-t/τf)
(1)
Trong đó, kf: là hằng số tỉlệbức xạ
kic: hằng số chuyển dịch nội
kisc: hằng số chuyển dịch truyền qua
τf = (kf + kic + kisc )-1
Hiệu suất lượng tử huỳnh quang
Φf = (số photon phát huỳnh quang/số electron hấp thu ánh sáng)
= tỉlệhuỳnh quang/tỉlệhấp thu
Φf = kfA*/Ia
(2)
Với Ia = A* (kf + kic + kisc)
Nên: ϕf = kf/( kf + kic + kisc) = kf τf
Thời gian sống: τn = kf-1
Khi đó cường độphát huỳnh quang:
If = k Φf A0* (1– 10- εdC )
(3)
Đối với một số mẫu có nồng độthấp thì εdC << 0.01, khi đó If
được viết:
If = 2.303k Φf A0* εdC
(4)
Hiệu suất lượng tửlân quang:
Φp = kpT1/Ia = {kisc/( kf + kic + kisc)}/{kp/(kiscT + kp)}
= ϕT {kp/kiscT + kp)}
Φp= ϕT kp τp
(5)
Thời gian sống: τm = (kiscT + kp)-1
(6)
T1 số kích thích tại thời điểm t ở mức T1
Cường độphát lân quang:
Ip = k Φp A0* (1– 10- εdC )
(7)
Đối với một số mẫu có nồng độthấp thì εdC << 0.01, khi đó Ip
được viết lại:
Ip = 2.303k Φp A0* εdC
(8)
k: hằng số hấp thu phát lân quang.
2.3 Kích thích và phát phổ
Phổ hấp thụ thường được vẽ hiệu suất tắt dần 
theo tần số , bước sóng , hoặc số sóng
 1 quang phổkích thích nhưng có 2 phổphát ra: 1 phổ
huỳnh quang và 1 phổlân quang
 Phổkích thích là một công cụ hữu ích trong việc lựa chọn
bước sóng kích thích trong phân tích định lượng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến huỳnh quang và lân quang
3.1 Huỳnh quang và cấu trúc
Khảnăng phát sáng tốt nhất cho các phân tửcó liên kết p và
rất tốt nếu chúng có sựhiện diện của vòng thơm năng lượng
thấp trong liên kết p-p*.
3.2 Ảnh hưởng của cấu trúc
Các phân tửcó mức độlinh hoạt cao thì có xu hướng giảm
phát huỳnh quang do xác suất va chạm lớn. Tuy nhiên về mặt
cấu trúc cứng xác suất va chạm thấp hơn nên khảnăng phát
huỳnh quang nhiều hơn
3.3 Ảnh hưởng của dung môi:
- Dung môi phân cực: năng lượng đòi hỏi cho liên kết p-p* thấp.
- Dung môi nhớt: các va chạm được hạ xuống ở độnhớt cao.
- Ảnh hưởng của nguyên tửnặng: nếu dung môi có chứa các nguyên
tửnặng, hiệu suất lượng tửhuỳnh quang sẽ giảm và lân quang sẽ
tăng lên.
3.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ
3.5.Ảnh hưởng của PH
3.6. Ảnh hưởng của oxy hòa tan
3.7. Ảnh hưởng của nồng đô