Способ определения спектральных и временных характеристик триплетного состояния органических соединений

И С

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресиубпик

<11743382

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 271278 (21) 2723334/18-25 с присоединением заявки Ho(23) Приоритет

Р1)М. Кл.з

G 01 N 21/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.10,81. Бюллетень 11о 37 (53) УД (543.87 (088. 8) Дата опубликования описания 071081 (72) Авторы изобретения

М.M.Àñèìoâ, В.Н.Гавриленко и А.Н.Рубинов

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ВРЕМЕННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ

ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ

Изобретение относится к области спектроскопии, фотохимии, а также может быть использовано в тех областях науки и техники, где необходимо получение оперативной количественной информации о параметрах наведенного поглощения в жидких средах.

Известен способ наносекундного лазерного импульсного флеш-фотолиза (НЛФ), основанный на возбуждении исследуемого вещества наносекундным импульсом твердотельных лазеров с последующей регистрацией кинетики наведенного поглощения. Амплитуда сигнала и время затухания его определяют спектральный и временной ход наведенного поглощения в органическом соединении (1).

Использование в качестве источника возбуждения твердотельных лазеров имеет яо крайней мере два существенных недостатка, ограничивающих чувствительность способа НЛФ. Во-первых, вследствие излучения .твердотельных лазеров на фиксированных длинах . волн, данным способом можно исследовать лишь те соединения, которые имеют достаточно интенсивные полосы поглощения на длинах волн возбуждения.

Во-первых, в связи с тем, что хорошо генерируемые органические соединения обладают низким квантовым выходом образования триплетных молекул, короткие импульсы возбуждения (1050 нс) не обеспечивают накопления на метастабильном уровне исследуемых соединений числа частиц, достаточного для надежного измерения наведенного триплен-триплетного поглощения.

Вследствие этого, а также из-эа сильного фона люминесценции в спектральном районе усиления любого лазерного красителя, с помощью способа НЛФ практически невозможно исследовать эффективные лазерные среды.

Известен способ определения спектральных и временных характеристик триплетного состаяния органических соединений путем лазерного возбуждения исследуемого вещества с последующей регистрацией кинетики его пропускания (2).

Способ основан на возбуждении исследуемого вещества импульсами лазера на красителе на основе коаксиальной лампы, с последующей регистрацией амплитуды и времени затухания сиг-. нала наведенного поглощения.

В этом способе использование ко30 зксиальной лампы — вспышки сущест 743382 енно ограничивает длительность лазерного импульса 100 нс, а следовательно, сохРанЯЯ Условие 1игл„ C(1/k6 способ ЛФ не позволит получйть населенности метастабильного уровня, достаточные для надежной регистрации сигнала Т-Т поглощения.

Слабые изменения пропускания исследуемых растворов -5%. Сильная люминесценция высокоэффективных лазерных соединений при возбуждении импуль-<0 сами света, характерными для выбранного прототипа, приводит к необходимости использования в этом случае уникальных систем регистрации слабых сигналов, позволяющих выделить полезный сигнал на фоне сильных шумов, 5 а следовательно, к низкой точности измерений.

Избавиться от перечисленных выше недостатков способа лазерного флешфотолиза возможно при повышении чувствительности данного метода.

Цель изобретения — повышение чув— ствительности измерения.

Это достигается тем, что формируют импульс возбуждения длительностью, сравнимой с обратной величиной вероятности интеркомбинационного перехода „м 1/g + и резким спадом интенсивности заднего фронта за время

Г (< 1/4 путем внесения электроопти5t ческого затвора перед возбуждаемой ячейкой с последующей регистрацией кинетики пропускания исследуемого раствора после прекращения возбуждения.

В качестве источника возбуждения применяется перестраиваемый лазер . на красителе с ламповой накачкой, позволяющий возбуждать исследуемые органические соединения в различных областях спектра. 4

Пример. Импульс генерации лазера на растворе крезилового фиолетового длительностью 6 мкс по лолувысоте и энергии 0,8 Дж(1 спектра

TYl . излучения около 680 нм,.длительность заднего фронта импульса сокращалась до величины 20 нс с помощью электрооптического затвора на основе ячейки

Поккельса) использовался для возбуждения зтанольного раствора хлорофилла. Система регистрации сигнала

5 наведенного поглощения включала призменный спектрограф на основе камеры

УФ вЂ” 90, ФЭУ-84-3 и осциллограф CI — 37.

Измеряемой величиной в данном случае является оптическая плотность наведенного поглощения где n — заселенность возбуждения

3 синглетного уровня при данной энергии возбуждающего импульса>

МБ — вероятность интеркомбинационного перехода; глп- длительность импульса воз— буждения.

Из соотношения (2) видно, что в условиях равной заселенности синглетного уровня п, достигаемой при одинаковых энергиях возбуждения прототипа и предлагаемого способа, населенность метастабильного уровня определяется длительностью импульса возбуждения.

Следовательно, в данном случае чувствительность предлагаемого способа выше,по крайней мере,в десять раз по сравйению с известным. Таким образом способ позволяет надежно и оперативно при достаточно простой системе регистрации полезных сигналов получить количественную информацию о ме-, тастабильном состоянии генерирующих ,органических соединений в жидких

,растворах при комнатной температуре.

Формула изобретения

Способ определения спектральных и временных характеристик триплетного состояния органических соединений путем лазерного возбуждения исследуемого вещества с последующей регистрацией кинетики его пропускания, о тл и ч а ю шийся тем,что,с целью. повышения чувствительности измерения формируют импульс возбуждения длительностью, сравнимой с обратной вели чиной вероятности интеркомбинационного перехода 1/est и временем спада интенсивности заднего фронта « 1/k<<

О путем внесения электрооптического затвора перед возбуждаемой ячейкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тибилов С.С., Шахвердов П.А.

Метод наносекундного фотовозбуждения и его применение для исследования первичных фотопроцессов, — "Спектроскопия фотопревращений в молекулах".

М., "Наука", 1977, с. 92-105.

2. Бункенбург Дж. Лазеры на красителях для фотолиза, †"Приборы для научных исследований", Р 3, 1972, с. 140-1.43 (прототип) .

Ти аж 910 Подписное .Ужгород,ул.Проектная,4 т- т "т где т

ВНИИПИ Эаказ 8660/51

Филиал ППП Патент, г коэффициент экстинции триплетного поглощения, концентрация триплетных молекул; область возбуждения.

При использовании импульсов возбуждения при одинаковой энергии величина будет определяться количеством молекул красителя, прошедших на метастабильный уровень.

При этих условиях населенность уровня оценивается величинойлт " Kgqtyvn, (1)