Фосфороскоп

Фосфороско́п — прибор для измерения длительности и зависимости затухания фосфоресценции.

Физические основы

Фосфороскоп Беккереля

Фосфороскоп изобрёл А. Э. Беккерель в 1939 г. Существуют несколько конструкций фосфороскопа — однодисковая и двухдисковая.

С помощью фосфороскопа определяют длительность и закон затухания фосфоресценции в интервале времени от 10⁻¹ до 10⁻⁷ с. Однодисковые фосфороскопы позволяет измерять длительности послесвечения фосфоресценции до 10⁻⁵ — 10⁻⁶ с, двухдисковые — до 10⁻⁴ с.

В диапазонах до 10⁻⁸ — 10⁻⁹ с используются фазовые флюориметры.

Двухдисковая конструкция фосфороскопа показана на рисунке. Оба диска находятся на общей оси и имеют секторальные вырезы, причём вырезы одного из дисков совпадают с центрами сплошных частей второго диска. Диски заключены в кожух с вырезами таким образом, чтобы все четыре отверстия расположены друг напротив друга. Исследуемое вещество (тело) помещают в кожухе между дисками. Диски приводят во вращение, обычно с помощью зубчатой или ременной передачи. Через отверстия тело освещается, когда вырез первого диска проходит над отверстием в кожухе, аналогично происходит освещение исследуемого вещества (тела) и для второго диска. Таким образом, время освещения вещества (тела) равно 1/16 времени оборота диска (которое известно), и оно равно времени наблюдения. Наблюдатель будет видеть тело светящимся непрерывно, если продолжительность фосфоресценции больше либо равно этому временному промежутку. Зная время, за которое происходит вращение диска, можно оценить длительность фосфоресценции исследуемого вещества.

Измерения затухания фотолюминесценции даёт следующие зависимость:

$I=I_{0}\cdot e^{-\alpha t}$,

где $\alpha ={\frac {1}{\tau }}$, то есть

$I=I_{0}\cdot e^{\frac {t}{\tau }}$.

Беккерель, используя фосфороскопы при исследованиях фосфоресценции, пришёл к следующим выводам:

1. Наиболее активными облучателями являются источники фиолетового и ультрафиолетового света; 2. Для каждого вещества характерна своя спектральная область облучателя; 3. Спектр фосфоресцирующего вещества зависит от свойств последнего и не находится ни в какой связи с спектром облучателя;

4. Фосфоресценцию, вызванную фиолетовыми лучами, можно погасить более длинноволновыми частями спектра.

Классификация явлений фосфоресценции по Беккерелю, сформулированная им в период 1867—1868 гг., выглядела следующим образом:

• фосфоресценция, вызванная нагреванием (обнаружена в алмазах, плавиковом шпате);
• триболюминесценция (фосфоресценция, вызванная трением, давлением, при разломах кусков вещества);
• электрофосфоресценция (фосфоресценция, вызванная электрическим полем);
• спонтанная биофосфоресценция (фосфоресценция биологическим организмом);
• фотофосфоресценция.

В современных методах измерения затухания фосфоресценции используется импульсное возбуждение исследуемого вещества и фиксацию фосфоресценцию фотоэлектрическими приёмниками или фотоумножителями, часто с компьютерным управлением.

Литература

• Сапожников Р. А. Теоретическая фотометрия. — Москва : Энергия, 1977.
• Апенко М. И., Дубовик А. С. Прикладная оптика. — Москва : Наука, 1982.
• Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — Л. : Энергоатомиздат, 1983.
• Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов. — СПб. : БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
• Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — Москва : Физматлит, 2003.
• Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — Москва : Физматлит, 2014.
• Запрягаева Л. А. Прикладная оптика. Ч. 1. Введение в теорию оптических систем. — Москва : Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, 2017.

Ссылки

• ГОСТ 26148-84. Фотометрия. Термины и определения

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Фосфороскоп», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Фосфороскоп» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».