萤光(光致发光现象)详细资料大全

萤光，又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）；很多萤光物质一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为萤光。另外有一些物质在入射光撤去后仍能较长时间发光，这种现象称为余辉。在日常生活中，人们通常广义地把各种微弱的光亮都称为萤光，而不去仔细追究和区分其发光原理。

基本介绍中文名 ：萤光 外文名 ：fluorescence 别称 ：萤光 拼音 ： ying guang 释义 ：一种光致发光的冷发光现象 产生原因 ：低激发态原子时的自发发射等 简意 ：发光 原理,参数,套用领域,石油的萤光性, 原理 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，所以产生萤光。 萤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，即是共振萤光。常见的例子是物质吸收紫外光，发出可见波段萤光，我们生活中的萤光灯就是这个原理，涂覆在灯管的萤光粉吸收灯管中汞蒸气发射的紫外光，而后由萤光粉发出可见光，实现人眼可见。 参数 （1）激发光谱：发光材料在不同波长光的激发下，该材料的某一发光谱线与谱带的强度或发光效率与激发光波长的关系。 硒化镉量子点在紫外线的照射下发出萤光 （2）发射光谱：发光材料在某一激发光的激发下，其不同波长的发光强度的强弱变化。 （3）萤光强度：萤光强度与该种物质的萤光量子产率、消光系数以及含量等因素有关。 （4）萤光量子产率Q：量子产率表示物质将吸收的光能转化为萤光的本领，是萤光物质发出光子数与吸收光子数的比值。 （5）斯托克司(Stokes)位移：斯托克司位移为最大萤光发射波长与最大吸收波长之差。 （6）萤光寿命：当一束光激发萤光物质时，萤光物质的分子吸收能量后从基态跃迁到某一激发态，再以辐射的形式发出萤光回到基态，激发停止时，分子的萤光强度降低到激发时最大强度的1/e时所需的时间为萤光寿命。 套用领域 照明 萤光灯 常见的萤光灯就是一个例子。 灯管内部被抽成真空再注入少量的水银。灯管电极的放电使水银发出紫外波段的光。这些紫外光是不可见的，并且对人体有害。所以灯管内壁覆盖了一层称作磷（荧）光体的物质，它可以吸收那些紫外光并发出可见光。 可以发出白色光的发光二极体（LED）也是基于类似的原理。由半导体发出的光是蓝色的，这些蓝光可以激发附着在反射极上的磷（荧）光体，使它们发出橙色的萤光，两种颜色的光混合起来就近似地呈现出白光。 萤光笔 萤光笔有萤光剂，它遇到紫外线（太阳光、日光灯、水银灯比较多）时会产生萤光笔萤光效应，发出白光，从而使颜色看起来有刺眼的萤光感觉。 萤光笔的萤光跟我们手表、萤光棒的萤光原理不相同，萤光棒是内部发生放射性反应，产生的射线激发外周的萤光粉发光，因此它们在夜里没有任何紫外线的情况下都能发光。而萤光笔则一定有紫外线情况下才会发萤光，这一点你只要把萤光笔的笔迹靠近捕蚊灯、验钞机就可以看得非常清楚。 生化和医疗 萤光在生化和医药领域有着广泛的套用。人们可以通过化学反应把具有萤光性的化学基团粘到生物大分子上，然后通过观察示踪基团发出的萤光来灵敏地探测这些生物大分子。 采用萤光标记的链终止剂所得到的DNA测序图 用于对DNA进行自动测序的链末端终止法：在原初的方法中，需要对DNA的引物端进行萤光标记，以便在测序凝胶板上确定DNA色带的位置。在改进的方法中，对作为链终止剂的4种双脱氧核苷酸（ddTBP）分别进行萤光标记，电泳结束后不同长度的DNA分子彼此分开，经紫外线照射，4种被标记的双脱氧核苷酸发出不同波长的萤光。通过分析萤光的光谱便可以分辨出DNA的序列。DNA探测：溴化乙啶是一种萤光染料，当它在溶液中自由改变构型时，只能发出很弱的萤光；当它嵌入核酸双链的碱基对之间与DNA分子结合后，便可以发出很强的萤光。因此在凝胶电泳中，一般加入溴化乙啶对DNA染色。DNA微阵列（生物晶片）：需要对基因组探针进行萤光标记，最后通过萤光信号确定靶标序列。免疫学中的免疫萤光检查法：对抗体进行萤光标记，从而可以根据萤光的分布和形态确定抗原的部位和性质。流式细胞仪（又称萤光激活细胞分选器，FACS） ：对样本细胞进行萤光标记，再用雷射束激发使之产生特定的萤光，然后用光学系统检测并将信号传输到计算机进行分析，从而得到细胞相应的各种特性。萤光技术还被套用于探测和分析DNA及蛋白质的分子结构，尤其是比较复杂的生物大分子。水母发光蛋白最早是从海洋生物水母（Aequorea victoria）中分离出来的。当它与Ca离子共存时，可以发出绿色的萤光。这一性质已经被套用于实时观察细胞内Ca离子的流动。水母发光蛋白的发现推动了人们进一步研究海洋水母并发现了绿色萤光蛋白（Green Fluorescent Protein，GFP）。绿色萤光蛋白的多肽链中含有特殊的生色团结构，无需外加辅助因子或进行任何特殊处理，便可以在紫外线的照射下发出稳定的绿色萤光，作为生物分子或基因探针具有很大的优越性，所以绿色萤光蛋白及相关蛋白已经成为生物化学和细胞生物学研究的重要工具。萤光显微成像技术：全内反射萤光显微镜很多生物分子具有内禀的萤光性，不需要外加其他化学基团就可以发出萤光。有时侯这种内禀的萤光性会随着环境的改变而改变，从而可以利用这种对环境变化敏感的萤光性来探测分子的分布和性质。例如胆红素与血清白蛋白的一个特殊位点结合时，可以发出很强的萤光。又如当血红细胞中缺少铁或者含有铅时，会产生出锌原卟啉而不是正常的血红素（血红蛋白）；锌原卟啉具有很强的萤光性，可以用来帮助检测病因。 宝石、矿物 宝石，矿物，纤维以及其他一些可以作为犯罪取证的材料可以在紫外线或者X射线的照射下发出不同性质的萤光。 红宝石、翡翠、钻石可以在短波长的紫外线下发出红色的萤光，绿宝石、黄晶（黄玉）、珍珠也可以在紫外线下发出萤光。钻石还可以在X射线下发出磷光。 概念区分 由光照（通常是紫外线或X射线）激发所引起的发光称为光致发光，例如萤光和磷光；由化学反应所引起的发光称为冷光，演唱会上用的萤光棒是通过两种化学液体混合后发生化学反应发光的；由阴极射线（高能电子束流）所引起的发光称为阴极射线发光，电视机显像管的萤光屏发光就是阴极射线发光；生物体的冷发光现象是生物发光，比如萤火虫发出的光，是“萤光”，“萤”字在古汉语中与“荧”字通假，部分华文地区，“萤”字与昆虫有关。萤光在台湾多称 萤光 ；在中国大陆多称 萤光 ，而“萤光”则通常是指萤火虫发出的光。 仪器 测萤光一定要有仪器。通常用来检测物质所含萤光量的仪器我们称之为萤光分光光度计。 萤光分析仪的基本结构：激发光源、激发单色器、样品室、发射单色器及检测系统。 石油的萤光性 石油及其大部分产品，除了轻质油和石蜡外，无论其本身或溶于有机溶剂中，在紫外线照射下均可发光，称为萤光。 石油的发光现象取决于其化学结构。石油中的多环芳香烃和非烃引起发光，而饱和烃则完全不发光。轻质油的萤光为淡蓝色，含胶质较多的石油呈绿和黄色，含沥青质多的石油或沥青质则为褐色萤光。所以，发光颜色，随石油或者沥青物质的性质而改变，不受溶剂性质的影响。而发光程度，则与石油或沥青物质的浓度有关。 由于石油的发光现象非常灵敏，只要溶剂中含有十万分之一石油或者沥青物质，即可发光。因此，在油气勘探工作中，常用萤光分析来鉴定岩样中是否含油，并粗略确定其组分和含量。这个方法简便快速，经济实用。大庆油田就是这么被发现的。

从这个意义上说，所有的半导体，只要激发光能够激发起来，都能够发出荧光。带间跃迁产生的荧光波长基本上与带隙成反比，如果单位采用纳米和电子伏，乘积为1240左右。GrasaVampiro(站内联系TA)CdS，等荧光粉物质rava(站内联系TA)发光共轭聚合物（也称导电高分子）应该也可以归到此类。loujilong(站内联系TA)Originally posted by exciton-wu at 2009-10-15 15:21:一般来说，荧光就是在光激发下，样品能够发光。从这个意义上说，所有的半导体，只要激发光能够激发起来，都能够发出荧光。带间跃迁产生的荧光波长基本上与带隙成反比，如果单位采用纳米和电子伏，乘积为1240左右。 大哥，给举个例子行吗？exciton-wu(站内联系TA)比如GaAs，带隙1.4eV，发光850－870nm，ZnSe，带隙2.6－2.7eV，带边发光在460nm到470nm。ZnO带隙3.2eV，带边发光380nm，CdS 带隙2.5eV，带边发光约500－520nm。比如GaAs，带隙1.4eV，发光850－870nm，ZnSe，带隙2.6－2.7eV，带边发光在460nm到470nm。ZnO带隙3.2eV，带边发光380nm，CdS 带隙2.5eV，带边发光约500－520nm。

麻省理工学院在新加坡的研究企业新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟（SMART）的低能电子系统（LEES）跨学科研究小组（IRG）的研究人员与麻省理工学院（MIT）、新加坡国立大学（NUS）和南洋理工大学（NTU）的合作者一起发现了一种 通过使用半导体材料的内在缺陷产生长波长（红色、橙色和黄色）光的新方法，有可能被用作商业光源和显示设备的直接发光器。

这项技术将是对目前方法的一种改进，例如，使用荧光粉将一种颜色的光转换为另一种颜色。

氮化镓(InGaN)LED是一种基于氮化物的第三类元素的发光二极管(LED)，在20多年前的90年代首次制造出来，此后不断发展，变得越来越小，同时也越来越强大、高效和耐用。今天，InGaN LED可以在无数的工业和消费者使用案例中找到，包括信号和光通信以及数据存储，并且在高需求的消费者应用中至关重要，如固态照明、电视机、笔记本电脑、移动设备、增强型（AR）和虚拟现实（VR）解决方案。

对此类电子设备不断增长的需求，推动了二十多年来对半导体实现更高的光输出、可靠性、寿命和多功能性的研究--这导致了对可以发出不同颜色光的LED的需求。传统上，InGaN材料在现代LED中被用来产生紫色和蓝色的光，而磷化镓铝（AlGaInP）--一种不同类型的半导体--被用来产生红色、橙色和黄色的光。这是由于InGaN在红色和琥珀色光谱中的性能不佳，这是因为所需的铟含量较高而导致效率下降。

此外，这种具有相当高的铟浓度的InGaN LED仍然难以用传统的半导体结构制造。因此，实现全固态白光发光器件--需要所有三种原色光--仍然是一个无法实现的目标。

为了应对这些挑战，SMART的研究人员在一篇题为"发光的V-Pit：实现发光富铟铟镓量子点的替代方法"的论文。在他们的论文中，研究人员描述了一种实用的方法，通过利用InGaN材料中预先存在的缺陷，制造出铟浓度高得多的InGaN量子点。

在这个过程中，由材料中自然存在的位错导致的所谓V型坑的凝聚，直接形成了富铟量子点，即能够发射较长波长的光的材料岛。通过在传统的硅衬底上生长这些结构，进一步消除了对图案或非常规衬底的需要。研究人员还对InGaN量子点进行了高空间分辨率的成分测绘，首次提供了对其形态的视觉确认。

除了量子点的形成，堆积断层的成核--另一种内在的晶体缺陷--进一步促进了更长波长的发射。

SMART研究生和该论文的主要作者Jing-Yang Chung说："多年来，该领域的研究人员一直试图解决InGaN量子阱结构中固有缺陷带来的各种挑战。在一个新颖的方法中，我们转而设计了一个纳米坑洞缺陷，以实现InGaN量子点直接生长的平台。因此，我们的工作z明了使用硅衬底进行新的富铟结构的可行性，在解决目前长波长InGaN光发射器效率低下的挑战的同时，也缓解了昂贵衬底的问题。"

这样一来，SMART的发现代表着在克服InGaN在产生红、橙和黄光时效率降低的问题上迈出了重要一步。反过来，这项工作可能对未来开发由单一材料组成的微型LED阵列有帮助。

LEES的共同作者和首席研究员Silvija Gradečak博士补充说："我们的发现对环境也有影响。例如，这一突破可能会带来更迅速地淘汰非固态照明源--如白炽灯--甚至是目前的磷酸盐涂层蓝色InGaN LED，采用全固态混色解决方案，进而导致全球能源消耗的显著减少。"

SMART首席执行官兼LEES首席研究员Eugene Fitzgerald说："我们的工作还可能对半导体和电子行业产生更广泛的影响，因为这里描述的新方法遵循标准的行业制造程序，可以被广泛采用并大规模实施。在更宏观的层面上，除了InGaN驱动的能源节约可能带来的生态效益外，我们的发现也将有助于该领域继续研究和开发新的高效InGaN结构。"

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