Termolumineszcencia

A termolumineszcencia egy fizikai jelenség, melynek során elektromágneses sugárzásnak kitett minta később, felmelegítése során fényt bocsát ki magából. Ez a jelenség inkább szilárd anyagokra jellemző, de megfigyelhető aminosav-kristályokban és komplex biológiai rendszerekben is. Robert Boyle figyelte meg először, hogy a sötétben felmelegített gyémánt kék fényt bocsát ki.

A termolumineszcencia megfigyelésére szükséges egy három energiaszinttel rendelkező rendszer. Az energiaszintek a következőek: alap-, gerjesztett és a csapdaállapot. Fény vagy más sugárzással történő gerjesztés során a rendszer az alapállapotából a gerjesztett állapotba kerül. A termolumineszcencia kialakulásához szükséges esemény azonban az alap és a gerjesztett állapot közötti csapdaszinteknek a feltöltődése. A csapdákból közvetlenül nem mehetünk át alapállapotba, a gerjesztett állapottal azonban termikus egyensúlyban vannak. Így ha növeljük a hőmérsékletet, akkor a csapdából a rendszer visszakerülhet a gerjesztett állapotba. Az alapállapotba való visszajutás vezet a fotonok kibocsátásához. A csapda és a gerjesztett állapot között fennálló termikus egyensúly miatt a rendszer stabilitása függ az (E_a) aktiválási energiától,ami a két energiaszint energiakülönbsége.

A csapdából való kiszabadulás valószínűségét a következő reláció adja:

${\displaystyle K(T)=A\cdot e^{-E_{a}/(k\cdot T)}}$

ahol A az úgynevezett preexponenciális tényező, E az aktiválási energia, k a Boltzmann-állandó, T pedig a hőmérséklet.

• mintatartó, amibe egy hőmérsékletszabályzó van beépítve
• megvilágító berendezés
• fényérzékelők
• vezérlő és szabályzó számítógép

• Flash gerjesztés
• Folyamatos gerjesztés állandó hőmérsékleten
• Gerjesztés hűtés közben

• fény (sugárzás) által gerjeszthető rendszer
• a gerjesztett állapot fény (sugárzás) kibocsátással járó lecsengése az alapállapotba (fluoreszcencia)
• a gerjesztett állapottal termikus egyensúlyban lévő csapdák, amelyekből az alapállapotba nincs közvetlen átmenet.

A termolumineszcencia keletkezéséhez szükséges 3. feltétel az az, hogy a csapdák jelenléte a kritikus. Csapda állapotok létrejöhetnek alacsony hőmérsékleten pigment rendszerekben. Csapdák kialakulásának lehetősége lehet még a fényindukált elektrotranszport során keletkező töltések stabilizálódása a fotoszintetikus elektron-transzportlánc redox komponensein. Ebben az esetben a csapdát egy, a gerjesztés hőmérsékletén stabil, pozitív donor és egy negatív akceptor komponensen található töltéspár alkotja.

A csapdaszintek energetikailag az alap és a gerjesztett állapot között helyezkednek el. A gerjesztett állapot és a csapda energiaszintjei közötti különbség a stabilizációs energia (szabadentalpia), ami megakadályozza, hogy a szétvált töltéspár szabadon rekombinálódjon. Egy ilyen rekombinációs folyamat során a fotoszintézis veszteséget szenved. A csapda és az alapállapot közötti energia különbség a tárolt energia (szabadentalpia), ami a fotoszintézis későbbi lépéseiben hasznosul. Elmondhatjuk hogy termolumineszcencia sávjainak a csúcshőmérsékletét a stabilizációs energia határozza meg. Tehát minél nagyobb a stabilizációs energia, annál magasabb hőmérsékleten jelenik meg a termolumineszcencia sáv.

• Egyszerű műszerek összességéből áll
• Az elektrontranszport folyamatokat időskála helyett hőmérsékleti skálán vizsgálhatjuk
• A minták széles skáláján alkalmazható: inakt levelek, alga és cinobaktérium sejtek, tilakoid membránok, PSII részecskék
• A PSII részecske majdnem minden redox komponense tanulmányozható
• A ciklus egyes reakciói vizsgálhatóak
• Szabad entalpia változások érzékeny az indikátora

• A minta károsodhat
• egyes TL sáv egy töltéspár rekombinációs tulajdonságait jellemzi
• a hőmérséklet emelése a rekombináció sebességén kívül más tényezőket is befolyásolhat
• a fénykibocsátás egy sok lépésből álló folyamat végeredménye, ami a TL matematikai leírását és a mért görbék analízisét igen komplikálttá teszi

• dozimetria
• archeológiai kormeghatározás
• geológiai kormeghatározás
• élelmiszerminőség-ellenőrzés
• szilárdtestek csapdaállapotainak, szennyezőinek vizsgálata
• elektrontranszport vizsgálatok fotoszintetikus rendszerekben

A Wikimédia Commons tartalmaz Termolumineszcencia témájú médiaállományokat.

• https://web.archive.org/web/20110826051521/http://trshare.triumf.ca/~safety/EHS/rpt/rpt_6/node30.html
• Termofoszforeszcencia, termolumineszcencia