Сенсибилизированная люминесценция – люминесценция, возникающая в результате переноса энергии электронного возбуждения от одних оптических центров (называющимся донорами или сенсибилизаторами энергии) к другим (называющимся центрами свечения или акцепторами энергии). В результате такого переноса в оптических центрах возбуждения люминесценции появляются новые, обычно более интенсивные полосы, обусловленные поглощением энергии в сенсибилизированных центрах, тогда как спектр люминесценции определяется энергетической структурой центров свечения. Поэтому спектральные, инерционные и поляризационные свойства сенсибилизированной люминесценции существенно отличаются от свойств обычной люминесценции; они сильно зависят от механизма переноса энергии возбуждения (резонансно–индукционный, обменный, рекомбинационный, кооперативный), реализующего в данной системе, от концентрации центров, их взаимного расположения и индивидуальных характеристик, а также условий возбуждения системы (например, температуры).

Сенсибилизированная люминесценция наблюдается в различных системах – порошкообразных кристаллофосфорах, молекулярных и диэлектрических (лазерных) кристаллах, стёклах с редкоземельными ионами, тонких плёнках, растворах и красителей, газах – при повышении некоторых критических значений концентраций взаимодействующих центров. Пары оптических центров подбираются таким образом, чтобы ионы сенсибилизирующего вещества хорошо поглощали возбуждающее излучение, а ионы, образующие центры свечения, испускали излучение с необходимыми характеристиками. Так, в типичных сенсибилизированных люминофорах – сложных (например, иттрий–скандий–галлиевых) гранатах – свет лампы накачки эффективно поглощаются ионами Cr³⁺, а индуцированные переходы возникают в ионах Nd³⁺, обладающих предпочтительной для генерации излучения четырёхуровневой системой. В люминесцентных лампах используют, например, пары ионов Ce³⁺ – Mn²⁺ или Pl²⁺ – Mn²⁺, в которых сенсибилизирующих ион (Ce³⁺ или Pb²⁺) хорошо поглощает узкополосное УФ–излучение ртутного разряда и почти полностью передаёт энергию возбуждения иону Mn²⁺.

Сенсилибизированная люминесценция обычно сопровождается значительным, уменьшением интенсивности люминесценции сенсибилизирующих ионов, так что общий квантовый выход люминесценции не увеличивается, а в большинстве случаев несколько понижается. Однако в некоторых системах (например, в системах с редкоземельными ионами) при введении сенсибилизатора удаётся получить и увеличения общего квантового выхода за счёт понижения вероятности относительно процесса релаксации энергии возбуждения.

Изучение спектра, кинетики и поляризации излучения люминесценции позволяет исследовать спектр энергетического состояния вещества, пространственную структуру молекул, процессы миграции энергии. Люминесцентные методы являются одними из наиболее важных в физике твёрдого тела. Люминесценция некоторых веществ лежит в основе действия лазеров. Люминесценция ряда биологических объектов позволила получить информацию о процессах, происходящих в клетках на молекулярном уровне. Для исследования кристаллофосфоров весьма плодотворно параллельное изучение их люминесценции и проводимости. Широкое исследование люминесценции обусловлено также важностью её практических применений. Яркость люминесценции и её высокий энергетический выход позволили создать люминесцентные источники света с высоким кпд, основанные на электролюминесценции и фотолюминесценции. Яркая люминесценция ряда веществ обусловила развитие метода обнаружения малых количеств примесей, сортировки веществ по их люминесцентным признакам и изучение смесей, например нефти. Катодолюминесценция лежит в основе свечения экранов электронных приборов (осциллографов, телевизоров, локаторов и так далее), в рентгеноскопии используется рентгенолюминесценция. Для ядерной физики очень важным оказалось использование радиолюминесценции. Люминесценция широко применяется для киносъёмки и в дефектоскопии. Люминесцентными красками окрашивают ткани, дорожные знаки и так далее.
Сенсибилизированная люминесценция применяется для повышения эффективности использования возбуждающего излучения (в поликристаллических люминофорах для люминесцентных ламп, в так называемых миграционных лазерах), для контроля или изучения взаимодействия оптических центров в различных средах (например, при люминесцентном анализе биологических объектов).
В люминесцентном анализе находят применение пары красителей (например, теазол жёлтый и аурамин), позволяющие по соотношению интенсивностей полос активатора и сенсибилизатора замечать уже большие изменения взаимного расположения их молекул (на десятки A), что, например, делает возможным изучать динамику мышечных сокращений.

 

Микроспектрофлуориметр на базе стандартных деталей и узлов является наиболее простым в изготовлении.Основным элементом оптической схемы прибора служит трехпризменный светосильный спектрограф ИСП-51 со стеклянной оптикой на область спектра от 370 до 1000 нм. Сочленение спектрографа 1 с микрообъективом 14, достигается тем, что входная щель 7 спектрографа помещена в плоскость промежуточного изображения микроскопа, состоящего из микрообъектива 14 и окуляра Гюйгенса 4 (линзы 6 и 8).
Оптическая система микроспектрофлуориметра при регистрации спектров люминесценции клеток работает следующим образом. Источник света - ртутная дуговая лампа 25 типа ДРШ-250 (или ДРШ-100) - освещает коллекторную линзу 24, действующие размеры которой ограничиваются диафрагмой 23. После этого световой поток проходит через водный теплофильтр 22 (4%-ный раствор C11SO4) и светофильтры 21, выделяющие необходимую для возбуждения люминесценции линию излучения ртути. Все эти детали представляют собой единый узел 20, в качестве которого используется система освещения люминесцентного осветителя ОСЛ-1. Возбуждающее люминесценцию излучение отражается опак-иллюминатором ОЙ-17 с интерференционной с вето делительной пластинкой 12 и микрообъективом 14, установленным в стандартном револьверном держателе от любого биологического микроскопа, направляется на микрообъект 15. При этом в плоскость микрообъекта проецируется изображение диафрагмы 23, являющейся, таким образом, полевой диафрагмой.

Свет люминесценции препарата, собранный высокоапертурным микрообъективом 14 и прошедший через пластинку 12 с интерференционным покрытием, поворотным зеркалом 11 (деталь осветителя ОСЛ-1) и линзой 6, направляется в спектрограф ИСП-51. При этом в плоскости входной шели 7 спектрографа находится промежуточное люминесцентное изображение микрообъекта. Таким образом, входная шель спектрографа вырезает требуемый участок увеличенного изображения исследуемой клетки. Этот участок и его расположение во входной шели спектрографа можно визуально наблюдать при введении в ход лучей поворотной призмы 3. В этом положении призма 3 вместе с линзами 6 и 8 представляет собой видоизмененный окуляр Гюйгенса х4, в плоскости полевой диафрагмы которого размешена входная шель спектрографа.
Промежуточное изображение объекта исследования в плоскости полевой диафрагмы окуляра Гюйгенса (входной шели спектрографа) рассматривается с помощью визирной трубки 4 от фотонасадки типа МФН-1. При этом окончательно выбирается для исследования участок микрообъекта. Затем поворотная призма 3 выводится из хода лучей и световой поток из входной
шели поступает в колиматор спектрографа. В качестве узла поворотной призмы 3 может быть использован с незначительной переделкой узел призм насадки сравнения ОКС-1. Свет люминесценции выбранного участка объекта исследования, ограниченного входной шелью. разлагается призмами в спектр, изображение которого фокусируется выходным объективом фотокамеры в плоскость кассеты для фотопластинок, где устанавливается выходная шель спектрографа. Непосредственно за ней находится фотокатод фотоэлектронного умножителя типа ФЭУ-51 со спектральной чувствительностью от 400 до 800 нм.
Таким образом, регистрирующий узел вместе с выходной шелью и кожухом ФЭУ и его делитель напряжения может быть установлен вместо обычной кассеты для фотопластинок. Разрешающая способность спектрографа при этом несколько ухудшается, однако для широких линий люминесценции биологических объектов это улучшение не столь существенно.
Препарат 15 размешается на предметном столике 16 от микроскопа МС-51. С помощью конденсора 17, зеркала 18 и осветителя 19 (типа ОИ-19) возможно освешение препарата проходяшим светом от лампы накаливания. Такое освешение может быть полезным для предварительного выбора участка клетки без излишнего освещения его лучами сине-фиолетовой или УФ-области спектра. Излучение этого же источника света, выделенное узкополосным интерференционным светофильтром, может быть использовано для контроля рассеивающих свойств изучаемой области объекта, как это упоминалось выше. Для облегчения юстировки столика относительно оптической оси микроскопа он имеет одну точку опоры (стальной шарик) и три регулировочных винта.