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荧光材料会产生有害辐射吗?

2013-03-05 17:15
吃瓜天狼
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  从演唱会的荧光棒,到夜光的手表钥匙扣,人们与荧光材料的接触不断加深时,对其产品的安全性也产生了不少疑问——他们会不会放出有害辐射?

  什么是荧光材料

  通常意义上来说,荧光材料指的是受到电子束或特定频率的光(射线)照射后能发出某种可见光的一类材料。比如经常在犯罪现场中看到用来检验血痕的鲁米诺(Luminol)试剂,与血液中的铁(一说为血红素)发生反应后用紫外线照射即发出蓝色荧光。

  早在1575年,就有人在阳光下观察到菲律宾紫檀木切片的黄色水溶液呈现极为可爱的天蓝色。1852年,G.G.斯托克斯用分光计观察奎宁和叶绿素溶液时,发现它们所发出的光的波长比入射光的波长稍长,由此判明这种现象是由于物质吸收了光能并重新发出不同波长的光线,而不是光的漫射作用引起的,斯托克斯称这种光为荧光。以稀土化合物作为原料的荧光材料,历经约50年的发展后,凭借其吸收能力强、转换率高、物理化学性质稳定、有丰富的能级和4f电子跃迁等特性,有取代传统荧光材料并成为主流的趋势。

  荧光是如何发出来的

  荧光是物质从激发态失活到多重性相同的低能状态时所释放的辐射,最常见的是吸收紫外线后发出可见光。化合物能够产生荧光的最基本的条件是它发生多重性不变的跃迁时所吸收的能量小于断裂最弱的化学键所需要的能量。其次,在化合物的结构中必须有荧光基团如=C=O、-N=O、-N=N、=C=N-、=C=S等。

  对于具有荧光特性的分子来说,在吸收了入射光的能量后,里面的电子就像在森林中奔跑的小白兔一样,从基态S0跑到(实质是电子跃迁)具有相同自旋多重度[5]的激发态S2那里玩:S0+hvex→S2(h为普朗克常数,vex为入射光光子的频率)。处于激发态的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态:比如电子可以从S2经由非常快的内转换过程(这个过程所用时间比10(-12)秒还短),在不发出任何辐射的情况下跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态S1,然后再马不停蹄地从S1以发光的方式释放出能量回到基态S0:S1→S0+hvf,于是我们就看到荧光了。

  对于发光细胞而言,荧光是氧化反应的“产物”,因此必要条件是有氧的环境。细胞中的发光酵素及醛类发光基质在氧气与能量物质(来自黄素单核酸,有别于萤火虫)的参与下共同反应从而发出荧光,这种荧光称为生物荧光。

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