荧光辐射

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荧光辐射

处于激发态的原子,要通过电子跃迁向较低的能态转化,同时辐射出被照物质的特征X射线,这种由入射X射线激发出的特征X射线,称为二次特征X射线(荧光X射线)此种辐射又称为荧光辐射。

产生原理

当紫外光或波长较短的可见光照射到某些物质时,这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光,而当光源停止照射时,这种光线随之消失。这种在激发光诱导下产生的光称为荧光,能发出荧光的物质称为荧光物质。

分子的吸收光谱和产生荧光的机制:当物质分子吸收某些特征频率的光子以后,可由基态跃迁至第一或第二电子激发态中各个不同振动能级和各个不同转动能级。处于激发态的分子通过无辐射弛豫(例如,与其它分子碰撞过程中消耗能量,或者,对分子组织而言,诱发光化反应而消耗能量等)降落至第一电子激发态的最低振动能级,然后再由这个最低振动能级以辐射弛豫的形式跃迁到基态中各个不同的振动能级,发出分子荧光,然后再无辐射弛豫至基态中最低振动能级。

光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,所以会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,所以产生荧光。

荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。大多数情况下,发光波长比吸收波长较长,能量更低。但是,当吸收强度较大时,可能发生双光子吸收现象,导致辐射波长短于吸收波长的情况发生。当辐射波长与吸收波长相等时,即是共振荧光。常见的例子是物质吸收紫外光,发出可见波段荧光,我们生活中的荧光灯就是这个原理,涂覆在灯管的荧光粉吸收灯管中汞蒸气发射的紫外光,而后由荧光粉发出可见光,实现人眼可见。

几乎所有物质分子都有吸收光谱,但不是所有物质都会发荧光。产生荧光必须具备以下条件:

①该物质分子必须具有与所照射的光线相同的频率,这与分子的结构密切相关。

②吸收了与本身特征频率相同的能量之后的物质分子,必须具有高的荧光效率。许多吸光物质并不产生荧光,主要是因为它们将所吸收能量消耗于与溶剂分子或其它分子之间的相互碰撞中,还可能消耗于一次光化学反应中,因而无法发射荧光,即荧光效率很低。

荧光辐射持续时间

荧光辐射持续时间的长短是要看荧光材料受光照时间长短而定。例如,有些手表能发光,是因为那上面涂有荧光粉(俗称夜光粉)。这样的粉通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后,把光能储存起来,在停止光照射后,在缓慢地以荧光的方式释放出来,所以在夜间或者黑暗处,仍能看到发光,持续时间长达几小时至十几小时。带有放射性的夜光粉,是在荧光粉中掺入放射性物质,利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光,这类夜光粉发光时间很长,但有毒有害和环境污染等应用范围小。

荧光是物质从激发态失活到多重性相同的低能状态时所释放的辐射,最常见的是吸收紫外线后发出可见光。化合物能够产生荧光的最基本的条件是它发生多重性不变的跃迁时所吸收的能量小于断裂最弱的化学键所需要的能量。

常见的荧光材料所发出的荧光都是非放射性光,对人体不会造成有害辐射。之所以有观点认为荧光物质会伤害人体,是因为在某些夜光手表、钥匙扣、信号照明灯中加入了放射性物质,如高档手表里的氚气和β灯里面使用的氚、黄磷与硫化锌的混合物。但值得庆幸的是,氚的β衰变只会放出高速移动的电子(即β粒子),穿透能力很弱,连薄薄的有机玻璃片都无法通过,更别说穿透人体,因此只有大量吸入时才会对人体有害。换言之,只要是正规厂家生产的合格产品,不用来做奇葩的事情,荧光材料就不会对人体产生危害。

一般来说荧光辐射对人体危害很小,并不会对胎儿造成一定影响,但如果长时间接触产生荧光的机器进行工作接触,有可能会对怀孕产生影响的,甚至引起胚胎发育状况的。最好是及时更换工作环境。合理膳食,加强营养。

另外,荧光剂对人体危害很大,荧光剂不像一般化学成分那样容易被分解,而是在人体内蓄积,产生许多有害的作用,大大削减人体免疫力。荧光物质可以使细胞产生变异性,变异荧光物质可以接收可见光比紫外线波长更短的电磁波或放射线,在将这些能量转为波长较长的可见光。这样,如果对荧光剂接触过量,可能有潜在的致癌因素。虽然目前没有证明荧光剂吸收多少会对人体造成伤害,但是荧光剂既然被列为潜在致癌因素之一。

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