物理學中的熒光

　　熒光是一種發(fā)光形式。發(fā)光是指在原子或分子激發(fā)后發(fā)光。在光子發(fā)射(光)的情況下，它被稱為光致發(fā)光。

　　熒光機理如圖1所示。為了激發(fā)熒光，采用紫外光源照射測試表面。表面上的污染物吸收高能量輻射(1)。 受光子激發(fā)，電子達到更高的能級(2)激發(fā)態(tài)。激發(fā)的分子與其環(huán)境碰撞并釋放一小部分吸收的能量(3)。剩余能量作為發(fā)射(4)進行釋放，并且電子從激發(fā)態(tài)返回到其最初狀態(tài)。發(fā)射的光子能量較低，因此釋放長波(5)。這種能量差異稱為“Stokes shift 斯托克斯位移”。

　　熒光向各個方向進行擴散發(fā)射(如來自點光源)，并在納秒(10 ^-9 秒)后消失。光漂白性可使熒光特征消失。

Fluorophore 熒光團

　　熒光團是指分子內(nèi)的一個官能團，由于存在許多π-系統(tǒng)，能夠吸收特定波長的能量并重新發(fā)射另一個波長的能量。

　　在π-系統(tǒng)中，兩個原子通過雙鍵連接，這意味著兩個原子各自為鍵提供兩對電子。那些電子很容易受到熒光的激發(fā)。發(fā)射的熒光輻射的波長和數(shù)量取決于熒光團，其數(shù)量和化學環(huán)境。

　　熒光素，一種重要的熒光染料，如圖2所示。熒光素含有許多雙鍵，因此顯示出明顯的熒光。

　　熒光團的熒光效率的特征在于量子產(chǎn)率Q.它指定吸收能量的強度的哪一部分可以作為光子發(fā)射。

污染物的熒光反應

　　間接生產(chǎn)材料的熒光主要是基于作為添加劑的芳香族環(huán)體系，進而基于油脂的不飽和結(jié)構(gòu)。羧酸及其酯以及脂族酮發(fā)出熒光。

　　通過熒光測量法可以檢測到非常少量的殘留污染物，甚至可檢測到由少于2%的皮脂組成的指紋。優(yōu)化具有365nm和460nm的SITA熒光傳感器(圖3中標記為紫色和藍色)的激發(fā)和檢測波長實現(xiàn)檢測工業(yè)制造中零部件的清潔度。其中可檢測到的污染物包括冷卻劑和切割潤滑劑，潤滑油，防銹油和脫模劑等。

　　根據(jù)測量設備和污染物或涂層，可以檢測到10 mg /m²和潤滑膜至10 g /m²或更高的殘留量。

　　圖三展示了三種不同加工油的熒光光譜。

三種不同油的發(fā)射光譜(excitation 激發(fā) 365 nm)

基材熒光反應

　　金屬和許多陶瓷表面不激發(fā)熒光。根據(jù)雜質(zhì)離子，基質(zhì)和處理熒光可以在玻璃上進行。由于有機分子的復雜結(jié)構(gòu)，所以紙張、紡織品或塑料等其他材料會產(chǎn)生十分強烈熒光反應。

熒光傳感器及測量原理

　　德國SITA Messtechnik GmbH公司是工業(yè)應用中檢測表面熒光測量設備的先進供應商。高度集成的光電傳感器設計使用高功率UV LED燈和透鏡來完成表面的準確高強度照射。發(fā)射的輻射被光學過濾，靈敏檢測器確定其強度。基于評估模型，在可受控制的激發(fā)功率和環(huán)境光水平下，將原始檢測器的信號轉(zhuǎn)換為標準化的測量值，實現(xiàn)量化數(shù)值。測量值是由專有無機固態(tài)熒光參考標準定義的特定單位RFU (Relative Fluorescence Unit相對熒光單位) 規(guī)定相對熒光強度。

SITA表面清潔度儀