SU1364928A1

SU1364928A1 - Люминесцентный способ определени давлени газа

Info

Publication number: SU1364928A1
Application number: SU864003326A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Кобышев; Геннадий Натанович Лялин
Original assignee: ЛГУ им.А.А.Жданова
Priority date: 1986-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1988-01-07

Abstract

Изобретение м.б. использовано дл оперативного измерени распределени давлени газа на контролируемую поверхность, а также дл измерений концентрации газа, обратимо тушащего люминесценцию индикатора.Цель изобретени - расширение диапазона измерени давлени . В качестве индикатора ввод т из раствора в адсорбирующий слой многоатомные молекулы, люминесцирующие из высокого возбужденного электронного состо ни . Ступенчатое возбуждение индикатора воздействием антистоксовым облучением с плотностью потока 10 -10 фотон к:м . с исключает возможность возникновени паразитного рассе нного света. О давлении газа суд т по отношению интенсивностей люминесценции молекул индикатора, измеренных на оптическом переходе из высокого возбужденного состо ни в основное до и после воздействи тушащего газа. Врем пребывани молекул индикатора в высоком возбужденном состо нии составл ет 10 -10 с. 1 ил. с сл

Description

Од

а

4

;о to

00

1

Изобретение относитс к области измерени давлени газа с помощью оптических средств, в частности к люминесцентным способам определени быстромен ющегос давлени газа, тушащего люминесценцию индикатора, например к определению парциального давлени кислорода в смеси газов, и предназначено дл оперативного измерени распределени давлени газа на контролируемую поверхность объекта (модели летательных аппаратов, лопатки турбин и т.п.)а также дл измерени концентрации газа (тушител люминесценции).обратимо тушащего люминесценцию индикатора.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерени .

На чертеже представлена схема энергетических ураннений молекулы индикатора , люминесцирующей из высокого возбужденного электронного состо ни .

Стрелки 1 и 2 показывают ступенчатое поглощение молекулой индикатора двух фотонов возбуждающего излучени . В результате этого молекула индикатора из основного состо ни So переходит в высокое возбужденное электронное состо ние S , врем пребывани молекулы в котором меньше, чем в возбужденном электронном состо нии S. Оптический переход 3 молекулы из возбужденного состо ни 2 в основное состо ние представл ет собой люминесценцию, по интенсивности которой определ етс давле1 ие в предложенном способе. Согласно известному способу измерение давлени осуществл етс по люь-шнесценции, возника1бщей в результате оптического перехода S, - So 4 из возбужденного состо ни с больш1М временем длительности , чем в состо нии 5 .

Расширение верхней границы измер емого давлени газа на поверхность с адсорбированным и1щикатором достигаетс измерением интенсивности люминесценции при практически отсутствующем фоновом свечении, что возможно при антистоксовом возбуждении люминесценции, так как рассе нный свет возбуждающего люминесценцию потока спектрально не перекрываетс с полосой люминесценции, по которой осуществл етс измерение давлени газа на поверхность с адсорбированным индикатором. Поскольку врем

6А9282

жизни молекул индикатора в высоком возбужденном состо нии на 1-2 пор д- ка меньше времени нахождени возбужденных молекул в первом возбужденном синглетном состо нии, по люминесценции из которого в известном способе осуществл лось измерение давлени , то дл тушени люминесценции в пред-

10 ложенном способе необходимы значительно большие давлени тушител люминесценции .

Существенное отличие предложенного способа от известного заключает-

If с в том, что в качестве индикатора из раствора в адсорбирующий слой ввод т молекулы, люминесцирующие из высокого возбужденного состо ни . Дл исключени возникающего в извест20 ном способе паразитного рассе нного света, ограничивающего верхний предел измер емого давлени , примен ют ступенчатое возбуждение индикатора под воздействием антистоксового облу-

25 чени . Измерение давлени осуществл ют по интенсивности люминесценции молекул индикатора из высокого возбужденного состо ни с временем пребывани молекул индикатора в этом

состо нии 10 -10 с, возникающей при оптическом переходе из этого состо ни в основное.

Пример. В образованный на испытуемой поверхности слой адсорбента из раствора с заданной концентрацией индикатора, в качестве которого используют молекулы, люминесцирующие из высокого возбужденного электронного состо ни , провод т имприг-

нирование сорбента. Возбуждение люминесценции молекул индикатора, сорбированных поверхностью, осуществл ют антистоксовым облучением с плотностью потока не менее 10 фотон-см - сг . При этом ступенчатое поглощение молекулой индикатора двух квантов возбуждающего излучени переводит молекулу в высокое возбужденное электронное состо ние. Измерение интенсивности люминесценции молекул индикатора, адсорбированных поверхностным слоем, провод т на оптическом переходе из высокого возбужденного состо ни в основное до

и после воздействи тушащего люминесценцию газа. Люминесцирующий из высокого возбужденного состо ни хлорофилл имеет врем жизни в этом состо нии, равное 140 пс. По отношению измеренных интенсивностей люминесценции суд т о давлении газа на поверхность с адсорбированным индикатором . Измеренное отношение интен сивностей люминесценции пропорционально величине давлени газа. Поскольку врем пребывани молекулы в высоком возбужденном состо нии меньше, чем в первом возбужденном электронном состо нии, то дл тушени люминесценции, возникающей из высокого возбужденного состо ни , необходимо высокое давление тушащего люминесценцию газа. Это позвол е расширить верхнюю границу измер емого давлени газа на поверхность с адсорбированным индикатором на 1-2 пор дка относительно известного способа.

В зависимости от энергетического положени высокого возбужденного электронного уровн молекулы индикатора , по оптическому переходу из которого осуществл етс измерение и тенсиБности люминесценции в предложенном способе, выбирают источник оптического излучени , например импульсный неодимовый или рубиновый и другие лазеры, исход из услови hV,+hV, 7, flE, где hV, и hV энергии квантов возбуждающего излучени , Л Е - разность энергий между основным и высоким возбужденным электронными состо ни ми люминесци- рующей молекулы индикатора. Дл применени в качестве люминесцирующего индикатора метилхлорофиллида или фталоцианина хлорида алюмини с энерг тическуми уровн ми 22300 и 27000 см соответственно и дл возбуждени их в указанные состо ни достаточно удвоной энергии квантов, излучаемых рубновым лазером.

Дл реализации способа в качестве люминесцирующих индикаторов можно использовать имеющие оптические переходы из короткоживущих высоких возбужденных состо ний многоатомные молекулы, например порфирины, фтало- цианины, полиметиновые красители, ароматические углевородороды, родами

6Ж и другие.

I

При этом достигаемое расширение верхней границы измер емых давлений на 1-2 пор дка превосходит верхнюю границу измер е1 1х давлений в известном способе, составл несколько дес тков атмосфер.

Claims

Формула изобретени

Люминесцентный способ определени давлени газа, включающий возбуждение оптическим облучением люминесцентного индикатора, измерение ,интенсивности его люминесценции до и после воздействи тушащего газа, определение отношени измеренных интенсивностей люминесценции, по которому суд т о давлении газа, отличающий- с тем, что, с целью расширени диапазона измерени , в качестве индикатора используют вещество, содержащее многоатомные молекулы, люминесци- рующие из высокого возбужденного электронного состо ни , в качестве оптического облучени используют антистоксовое облучение с плотностью потока 10 -10 фотон-см - с , а измерение интенсивности люминесценции провод т на оптическом переходе из высокого возбужденного электронного состо ни , имеющего врем жизни с.

Е,СМ

-1

0