فسفرسانس و فلوئورسانس
فسفرسانس و فلوئورسانس
عام به آن فسفر گفته ميشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئي يا غير مرئي يا
حرارت ( تحريك شده ) اين انرژي را در خود ذخيره مي كند و سپس آن انرژي را
بصورت طيفي از امواج مرئي در طول مدت زماني منتشر مي كند .
اگر اين بعنوان شباهت اين دو پديده باشد تفاوت آنها در اختلاف زماني بين اين دو
دريافت و تابش يا به عبارت گر دوام تابش است . اگر زمان تحريك كمتر از 10 به توان
دقيفسرسانس و فلوئورسانس پديده هايي هستند كه در آنها يك ماده خاص كه بطور
8- ثانيه باشد، اين پديده را Fluorescent مي ناميم و اگر زمان تحريك بيش از 10 به
توان 8- ثانيه باشد آن را Phosphorescent مي ناميم.به عبارتي در فسفرسنس
تحريك طولاني تر و تشعشع طولاني تري داريم و در فلوئورسنس تحريك كوتاهتر تر و
تشعشع كوتاهتري تري داريم.در فلوئورسانس كه نمونه آن نور مهتابي يا صفحه
تلويزيون است تابش آني است و تقريبا" بلافاصله بعد از قطع نور تمام ميشود . در
حالي كه در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نيز تا مدتي به تابش ادامه ميدهد كه
مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده مي تواند از چند ثانيه تا چندين روز طول بكشد
. در فلوئورسانس برانگيختگي ميان دو تراز اصلي با انرژي هاي E1,E2 اتفاق مي
افتد كه جابجايي بين أنها كاملا" أزاد است .الكترون با دريافت انرژي بر انگيخته شده
وبه تراز E2 مي رود وپس از 8تا 10 ثانيه دوباره به تراز اول بر مي گردد و فتوني با
انرژي E2-E1 تابش مي كند اما در فسفرسانس ماجرابدليل وجود يك تراز مياني
كمي پيچيده تر است اين تراز كه مابين تراز پايه و برانگيخته قرار دارد تراز نيمه پايدار
مي باشد و مانند يك دام براي الكترونها عمل ميكند به خاطر شرايط خاص اين تراز
انتقال الكترون از أن به ساير ترازها ممنوع واحتمال أن بسيار كم است بنابراين
چنانچه الكتروني پس از برانگيختگي از تراز E2 در دام تراز نيمه پايدار بيافتد انجا مي
ماند تا زماني كه به طريقي ديگر مجددا" برانگيخته شود وبه تراز E2 برگردداين اتفاق
مي تواند تحت تاثير جنبشهاي گرمايي اتمها يا مولكولهاي مجاور ويا برانگيختگي
نوري روي دهد اما احتمال وقوع أن بسيار كم است به همين دليل چنين
الكترونهايي تا مدتها در تراز مياني مي مانند (بسته به ساختار اتمي ماده و شرايط
محيطي) وهمين عامل تاخير در باز تابش بخشي از انرژي دريافت شده است.تحريك
اين ماده ها به گونه هاي مختلف انجام مي شوند: بمباران فوتوني، الكترونها،
يونهاي مثبت، واكنشهاي شيميايي، گرما و گاهي اوقات ( مخصوصاً در جانداران )
تنش هاي مكانيكي... راز کرمهاي شب تاب در فسفرسانس است.براي ساختن
مواد درخشنده در تاريکي بايد فسفري وجود داشته باشد که با استفاده از نور
معمولي انرژي بگيرد و طول تابش ان زياد باشد.براي مثال دو فسفري که اين ويژگي
ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium
Aluminate ) بهتر است براي طول تابش بيشتر.اين مواد با پلاستيک مخلوط ميکنند
و مواد درخشنده در تاريکي را ميسازند.بعضي مواقع ممکن است شما موادي را
ببينيد که ميدرخشند ولي به انرژي احتياجي ندارند!يکي از ان مثالها بروي عقربه
هاي ساعتهاي گران قيمت است.درانها فسفر با يک عنصر راديو اکتيو مخلوط شده
(مثل راديوم- radium) که ان عنصر با انتشار راديو اکتيو فسفر را مرتبا با انرژي
ميکند.شرحي از نحوه ي كار لامپ هاي فلوئورسنت :
در اين لامپها يك تخليه ي الكتريكي در محيطي از بخار جيوه و يك گاز خنثي ( مانند
آرگون ) انجام مي شود. بخار جيوه بر اثر اين تخليه ي انرژي و جذب اين انرژي،
شروع به تشعشع مي كند و طول موج اين تشعشع 2537 آنگستروم است كه در
محدوده ي طيف UV ( فرا بنفش ) است.
از ديگر سوي، دبواره ي داخلي لامپ را با مواد فسفرسنتي پوشش مي دهند و اين
مواد توسط اشعه ي UV تحريك شده، نور مرئي تابش مي كنند.
در دهه ي ???? اين پوشش Zn2SiO4 (سيليكات زيركونيم) بود و از Mn بعنوان
Activator استفاده مي كردند. بعدها يك محلول فسفاتي به صورت Ca5.(PO4)3.
(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - كه Sb3+ion يعني يون ? بار مثبت آنتيموان - استفاده
شد كه Activator ان، Sb ( آنتيموان ) بود.
چه موادي اين گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگي دارد؟
شماره - ماده ي زمينه - Activator - رنگ تشعشع - كاربرد
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد كوتاه )
? - CaWO4 - بدون Activator - آبي - لامپ آبي
? - Pb - CaWO4 - آبي كم رنگ - لامپ آبي
? - Pb - BaSi2O5 - فرا بنفش - لامپ تشعشع طولاني مدت فرابنفش
? - Mn - Zn2SiO4 - سبز - لامپ سبز
? - Pb3Mn - CaSiO3 - بين زرد و نارنجي - لامپ رنگي با كيفيت بالا
? - Mn - Cd2B2O5 - نارنجي / زرد - لامپ ترنر
-------------------------------------------------------------- ( زمان عملكرد طولاني )
? - Mn - Zn2SiO4 - زرد سبز - رادار و اسيلوگراف
? - Pb3Mn - CaSiO3 - نارنجي - رادار
? - Mn - (Zn,Be).SiO4 - سفيد - تلويزيون هاي دقیق