Способ определения спектральных и временных характеристик триплетного состояния органических соединений

И С О ПИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРесиубаик п 11743382 К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 2712,78 (21) 2723334/18-25с присоединением заявки йо(23) Приоритет р 1)м з О 01 М 21/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07,1081(72) Авторы изобретения М,М.Асимов, В.Н.Гавриленко и А.Н.Рубинов Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ВРЕМЕННЫХХАРАКТЕРИСТИК ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯОРГАНИЧЕСКИХ 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 наметастабильном уровне исследуемыхсоединений числа частиц, достаточного для надежного измерения наведенного триплен-триплетного поглощения,Вследствие этого, а также из-эа сильного фона люминесценции в спектральном районе усиления любого лазерногокрасителя, с помощью способа НЛФпрактически невозможно исследовать15 эффективные лазерные среды,Известен способ определения спектральных и временных характеристиктриплетного состаяния органическихсоединений путем лазерного воэбужде 20 ния 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 ко 30 зксиальной лампы - вспышки сущестенно ограничивает длительность лазерного импульса 100 нс, а следовательно, сохраняя условие зим С( 1/161способ 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-Осами света, характерными для выбранного прототипа, приводит к необходимости использования в этом случаеуникальных систем регистрации слабых сигналов, позволяющих выделитьполезный сигнал на фоне сильных шумов,15а следовательно, к низкой точностиизмерений,Избавиться от перечисленных вышенедостатков способа лазерного флешфотолиза возможно при повышении чувствительности данного метода,Цель изобретения - повышение чувствительности измерения.Это достигается тем, что формируют импульс возбуждения длительностью,сравнимой с обратной величиной вероятности интеркомбинационного переход имл 1/1 з и резким спадом ин -тенсивности заднего фронта за времяГ ( 1/1 путем внесения электроопти 51ческого затвора перед возбуждаемойячейкой с последующей регистрациейкинетики пропускания исследуемогораствора после прекращения возбуждения.В качестве источника возбужденияприменяется перестраиваемый лазер. на красителе с ламповой накачкой,позволяющий возбуждать исследуемыеорганические соединения в различныхобластях спектра. 4П р и м е р, Импульс генерациилазера на растворе крезилового фиолетового длительностью 6 мкс по лолувысоте и энергии 0,8 Дж(1 спектрай.излучения около 680 нм, длительностьзаднего фронта импульса сокращаласьдо величины 20 нс с помощью электрооптического затвора на основе ячейкиПоккельса) использовался для возбуждения зтанольного раствора хлорофилла. Система регистрации сигнала5наведенного поглощения включала призменный спектрограф на основе камерыУФ, ФЭУ-3 и осциллограф С.Измеряемой величиной в данном случае является оптическая плотностьнаведенного поглощения где- заселенность возбуждения3синглетного уровня при данной энергии возбуждающегоимпульсаМБ - вероятность интеркомбинационного перехода;мп- длительность импульса воз -буждения,Из соотношения (2) видно, что вусловиях равной заселенности синглетного уровня пз, достигаемой приодинаковых энергиях возбуждения прототипа и предлагаемого способа, населенность метастабильного уровняопределяется длительностью импульсавозбуждения.Следовательно, в данном случаечувствительность предлагаемого способавыше,по крайней мере,в десять раз посравйению с известным, Таким образомспособ позволяет надежно и оперативно при достаточно простой системерегистрации полезных сигналов получить количественную информацию о ме-,тастабильном состоянии генерирующих,растворах при комнатной температуре.Формула изобретенияСпособ определения спектральныхи временных характеристик триплетного состояния органических соединенийпутем лазерного возбуждения исследуемого вещества с последующей регистрацией кинетики его пропускания, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что,с целью.повышения чувствительности измерения5 формируют импульс возбуждения длительностью, сравнимой с обратной величиной вероятности интеркомбинационного перехода 1/К 6 и временем спадаинтенсивности заднего фронта.(1/КО путем внесения электрооптическогозатвора перед возбуждаемой ячейкой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Тибилов С.С., Шахвердов П.А.Метод наносекундного фотовозбужденияи его применение для исследованияпервичных фотопроцессов, - "Спектроскопия фотопревращений в молекулах".М., "Наука", 1977, с. 92-105.2. Бункенбург Дж. Лазеры на красителях для фотолиза, в "Приборы длянаучных исследований", Р 3, 1972,с. 140-1.43 (прототип) .Ти аж 90 Подписноекоэффициент экстинции триплетного поглощения,концентрация триплетныхмолекул;область возбуждения.При использовании импульсов воз-. буждения при одинаковой энергии величина 3 будет определяться количеством молекул красителя, прошедших на метастабильный уровень.При этих условиях населенность уровня оценивается величиной"т " 1 яийп, ( 11