Применение флуоресценции

Читайте также:

v В производстве красок и окраске текстиля.

Флуоресцентные пигменты добавляются в краски, фломастеры, а также при окраске текстильных изделий, предметов обихода, украшений и т. п. для получения особо ярких («кричащих», «кислотных») цветов с повышенным спектральным альбедо в нужном диапазоне длин волн, иногда превышающим 100%. Данный эффект достигается за счет того, что флуоресцентные пигменты преобразуют содержащийся в естественном свете и в свете многих искусственных источников ультрафиолет (а также, для жёлтых и красных пигментов, коротковолновую часть видимого спектра) в излучение нужного диапазона, делая цвет более интенсивным. Особой разновидностью флуоресцентных текстильных пигментов является оптическая синька, преобразующая ультрафиолет в излучение синего цвета, компенсирующее естественный желтоватый оттенок ткани, чем достигается эффект белоснежного цвета одежды и постельного белья. Оптическая синька применяется как при фабричной окраске тканей, так и, для освежения цвета при стирке, в стиральных порошках. Аналогичные пигменты применяются и в производстве особо высококачественной мелованной бумаги.

v В биологии и медицине.

В биохимии и молекулярной биологии нашли применение флуоресцентные зонды и красители, которые используются для визуализации отдельных компонентов биологических систем. Например, эозинофилы (клетки крови) называются так потому, что имеют сродство к эозину, благодаря чему легко поддаются подсчёту при анализе крови.

v В физике: лазеры

Принципиальная схема лазера крайне проста: активный элемент, помещенный между двумя взаимно параллельными зеркалами. Зеркала образуют так называемый оптический резонатор; одно из зеркал делают слегка прозрачным, сквозь это зеркало из резонатора выходит лазерный луч.

Чтобы началась генерация лазерного излучения, необходимо «накачать» активный элемент энергией от некоторого источника (его называют устройством накачки).

Рассмотрим для примера лазер, в котором активным элементом служит гранат с неодимом. Гранат - прозрачный кристалл; в него в качестве примеси вводят ионы неодима. Они-то и являются так называемыми активными центрами. Поглощая излучение специальной газоразрядной лампы-осветителя, ионы неодима возбуждаются (в этом и состоит в данном случае процесс накачки активного элемента - оптическая накачка). Возбужденный ион возвращается затем в исходное состояние, высвечивая фотон определенной частоты. Этот фотон может вызвать (вынудить) возвращение в исходное состояние многих других возбужденных ионов - и тогда родится лавина фотонов одинаковой частоты, летящих в одном и том же направлении (явление вынужденного испускания света). Возможен и иной вариант – фотон поглощается каким-либо невозбужденным ионом (явление резонансного поглощения). Важно, чтобы вынужденное испускание преобладало над резонансным поглощением. А для этого надо произвести накачку активного элемента - так, чтобы возбужденных ионов неодима стало больше, чем невозбужденных. Но это еще не все. Важно также, чтобы процессы вынужденного испускания развивались преимущественно лишь в каком-то определенном направлении в пространстве. Для этого как раз и предназначаются зеркала резонатора. Их общая оптическая ось выделяет в пространстве направление, в котором формируется лазерный луч.

Такова вкратце физика работы лазера. Теперь становится понятным и сам термин«лазер». Это слово составлено из начальных букв английского выражения «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе означает «усиление света в результате вынужденного излучения».

Первый лазер появился в 1960 г. Однако историю рождения лазерной техники следует отсчитывать от начала 50-х годов. Дело в том, что способ усиления излучения при помощи вынужденного испускания был сначала реализован не в оптическом, а сверхчастотном диапазоне - СВЧ-диапазоне. Соответствующие генераторы излучения (их называли мазерами) были созданы в 1955 г. Одновременно в СССР (Н.Г.Басов, А.М.Прохоров) и в США (Ч. Таунс). Лазеры на красителях принесли революцию в лазерную спектроскопию и стали родоначальником нового типа лазеров c длительностью импульса.

v Флуоресценты как отдельное направление технологии "Светимость в темноте".

Флуоресценты можно рассматривать как отдельное направление технологии "Светимость в темноте". Флуоресцентные пигменты не обеспечивают огромный период свечения в 8-12 часов как порошковый люминофор. Они светятся только при наличии ультрафиолета.(Приложение 5.1, 5.2)

Если же убрать источник ультрафиолетовых волн, то свечение почти прекращается (светящийся порошок или люминесцентная краска продолжали бы активно светиться и дальше).

Флуоресцентный пигмент, как и светящийся порошок, выступает в качестве универсального наполнителя, одновременно являясь лучшим (из существующих) пигментом (красителем). Его так же можно добавлять в различные типы носителей.

Области применения идентичны для обоих порошков. Различны лишь принципы действия.

Флуоресценты (флуоресцентные пигменты) можно с успехом использовать в дизайне интерьеров (с использование ультрафиолетовых подсветок или ламп), в боди-арте, при наращивании ногтей и т. д.

Очень важно, что технологии применения люминофора и флуоресцентов можно совмещать.

Соединение порошков приводит к "беспроигрышному" варианту: при наличии ультрафиолета активно светится флуоресцентная добавка, а люминофор заряжается. При выключении ультрафиолетовой подсветки флуоресцентный наполнитель перестает светиться, а светящийся порошок начинает излучать накопленную энергию.

К тому же при смешении люминофора и флуоресцентного пигмента получается достаточно интересный зрительный эффект очень похожий на эффект 3-D. Это обусловлено некоторыми светоотражающими свойствами флуоресцентов.(Приложение 5.3)

Физически флуоресцентный пигмент представляет собой твердые частицы смолы фракцией около 80 мкм, окрашенные флуоресцентными красителями.

В зависимости от типа применения и устойчивостей к различным активным средам, флуоресцентные пигменты изготавливаются из различных основ. Флуоресцентные пигменты могут быть на основе термопластичных и термореактивных смол. Термореактивные флуоресцентные пигменты обладают лучшей устойчивостью к растворителям.

Какой бы стиль мы ни использовали для придания индивидуального, яркого и оригинального вида своему помещению, нам будут необходимы самые разнообразные детали.

При окончательной доводке интерьера может пригодиться любая мелкая деталь.

С помощью флуоресцентных пигментов можно создать необычные образы и изменить до неузнаваемости вид любого помещения.(Приложение 5.4, 5.5)

Именно детали придают законченность дизайнерской идее. От них во многом зависят красота и уют в вашем доме.

Даже при дневном свете флуоресцентные пигменты в три раза ярче обычных пигментов.(Приложение 5.6)

В зависимости от типа смолы, пигменты могут использоваться для окраски пластмасс, водных лакокрасочных материалов, материалов на основе сильных растворителей.

Флуоресцентные пигменты широко применяются:

- для нанесения на изделия из всех типов пластмассы и пластика, полиэтилена, пропилена,

- для добавления в чернила и краски, тонеры лазерных принтеров,

- для печати по ткани и коже,

- для обработки изделий из натурального и искусственного меха,

- для обработки букетов живых и искусственных цветов,

- для создания оригинальных эмблемы, различной экстравагантной и броской рекламы,

- для нанесения на бумажные носители, обработки бумаги для печатающих устройств, изготовления светящихся визитных карточек,

- для обработки ёлочных новогодних игрушек, спортивных изделий,

- для нанесения рисунков на кожу,

- для создания светящихся татуировок и многого другого. (Приложение 5.7, 5.8)

Уже существуют такие направления как:

Аэрография в интерьере.

Роспись стен и потолков.

Флуоресцентные декорации.

Яркая, эффективная, заметная реклама

Оформление дискотек, и еще сотни применений.

v 3-D дизайн помещений с использованием флуоресцентной краской.

Что же такое флуоресцентная краска?

Это такая краска, которая светится только при УФ лампах, имеет очень яркую палитру цветов и создает 3-D эффект изображения, т.е. нарисованная картина выглядит настоящей живой картинкой (как голограмма) (Приложение 5.9)

Если изобразить детской сказочную страну, то в живую возникает такое завораживающее впечатление, как будто ты на самом деле находишься в сказке. (Приложение 5.10, 5.11, 5.12, 5.13)

Такой вид дизайна, как "флуороспись" применяют, как для создания уюта в доме, так и для придания клубу (ресторану, бару, боулингу) гламурного вида. (Приложение 5.14, 5.15)

Не смотря на то, что сегодня многие ночные клубы при оформлении помещений уже применяют технику росписи флуоресцентными красками, эта область дизайна еще не развита. Но выглядят такие картины просто потрясающе. (Приложение 5.16, 5.17, 5.18, 5.19)

Благодаря свойству флуоресцента светиться, можно добиться очень интересных и эффектных композиций. (Приложение 5.20)

С помощью такой росписи флуоресцентными красками возможно живо и естественно передать атмосферу ночного города, синего света ночной луны, показать отблески заснеженного леса, или даже заставить котов летать по комнате (Приложение 5.21, 5.22, 5.23, 5.24)

Флуоресцентные краски, в сочетании с «чёрным светом», часто используются в дизайне дискотек и ночных клубов. Практикуется также применение флуоресцентных пигментов в красках для татуировки.

Сегодня, дизайн помещений - это стремительно развивающаяся независимая услуга, которой начинают пользоваться все большее и большее количество людей.

Заключение

Явления флуоресценции в растворах и твердых телах, процессы длительного свечения - фосфоресценция - с теоретической и практической точек зрения представляют большой интерес. И в этой области советскими физиками сделан весьма значительный вклад. С. И. Вавилов изучил выходы флуоресценции - растворов красителей. При этом оказалось, что энергетический выход флуоресценции во многих случаях близок к 100% а квантовый выход и длительность возбужденного состояния не зависят от возбуждающей длины волны.

Флуоресцентные пигменты преобразуют содержащийся в естественном свете и в свете многих искусственных источников ультрафиолет (а также, для жёлтых и красных пигментов, коротковолновую часть видимого спектра) в излучение нужного диапазона, делая цвет более интенсивным. Вот почему синеватым светом переливаются кристаллы нафталина на солнечном свету, зеленоватым светом - растворы шампуней и экстракты для ванн, ярко светятся на солнечном свету цветные афиши, детали одежды, фломастеры (маркеры). Флуоресцентные снимки отпечатков ископаемых гораздо богаче подробностями, чем обычные снимки: в криминалистической практике люминесцентный анализ позволяет легко установить следы крови, открыть написанное невидимыми чернилами.

Таким образом, флуоресценция тем или иным образом делает человеческое восприятие ярким, выразительным и помогает рассматривать предметы с эстетической стороны.

Список литературы

1. Королев Ф. А. “Курс физики: Оптика, атомная и ядерная физика” М., 1974

2. Ландсберг Г. С. “Оптика”, М., 1976, стр.726-768.

3. Соколов В. А., Горбань А. Н. “Люминесценция и адсорбция”, М., 1969, стр.7-17

4. http://ru/Wikipedia/org/wiki/Флуоресценция/ html

5. http://www/nikoninstruments/com/…/Flurescenc / html

6. http://komp26.ru/page194.html

7. http://www/ukr-print/net/contents/page-873/htm

Приложение

3.1