Химические источники света
Добрый день, уважаемые читатели.
В предыдущей части статьи мы достаточно подробно рассматривали такое интересное явление как хемилюминесценция. Сегодня мы продолжим разговор о нём (явлении), а точнее подробно поговорим об одном из практических применений — химических источниках света (ХИС-ах).
Итак, химический источник света (ХИС) — это источник света, принцип действия которого основан на хемилюминесценции т.е. генерации света при протекании химических реакций. Наиболее распространённым вариантом хемилюминесцентной реакции является окисление некоторых сложных эфиров щавелевой кислоты (например дифенилового эфира щавелевой кислоты) пероксидом водорода. При этом цвет свечения определяется типом добавленного люминофора.
В качестве красного люминофора используется родамин B; в качестве оранжевого — родамин 6G либо 5,12-бис-(фенилэтинил)нафтацен; в качестве жёлтого — рубрен; в качестве зелёного — флуоресцеин либо 9,10-бис-(фенилэтинил)антрацен; синего — 9,10-дифенилантрацен. Кроме того некоторые другие цвета (оттенки) можно получить путём смешивания нескольких люминофоров в необходимом соотношении. Структурные формулы данных люминофоров приведены в подборке фото ниже, а также соответствующих статьях по ссылкам выше.
Физически ХИС представляет из себя герметичный цилиндр из гибкого пластика, заполненный сложным эфиром щавелевой кислоты с люминофором. Внутрь цилиндра помещена одна или несколько стеклянных ампул (контейнеров) с раствором перекиси водорода. При механическом разрушении стеклянной ампулы и смешивании компонентов начинается процесс окисления сложного эфира щавелевой кислоты с выделением энергии, поглощаемой люминофором и излучаемой в видимом спектре.
Иногда конструкция ХИС выполнена наоборот: в общий герметичный пластиковый цилиндр помещается раствор перекиси водорода, а в стеклянную ампулу — сложный эфир щавелевой кислоты с люминофором. Именно так изготовлены рассматриваемые в статье ХИС.
Почему мы так решили? Во-первых, внутри ХИС размещена ампула (несколько ампул) с компонентами, имеющими окраску. Во-вторых, ампулы флуоресцируют в УФ-свете. В третьих, содержимое ампул начинает ярко светиться из-за хемилюминесценции при добавлении перекиси водорода.
Изначально подобные источники света разрабатывались для военных и аварийно-спасательных целей в качестве резервных (когда использовать любые другие источники света было невозможно); чуть позже — нашли массовое распространение в туристических и декоративно-развлекательных целях (где и по сей день занимают основную нишу).
Промышленностью выпускаются ХИС с различным форм-фактором. Сегодня мы рассмотрим небольшие ХИС-браслеты, ХИС среднего размера, и большие ХИС с тремя стеклянными ампулами внутри). Внешний вид данных ХИС приведён в подборке фото ниже.
Начнем с простого вопроса: как заранее определить цвет свечения ХИС, если к нему не сохранилась заводская упаковка? Ответ на него достаточно прост: поместить под УФ лампу. Если вы обратили внимание, то все люминофоры, используемые в ХИС флуоресцентные т.е. они светятся в УФ-свете. Для рассматриваемых ХИС это выглядит вот так.
Кстати говоря, на фото хорошо видны стеклянные ампулы внутри ХИС.
Обзор свечения ХИС начнём с самых маленьких — с ХИС-браслетов. Сравнительные видео для ХИС-браслетов, ХИС среднего размера и больших ХИС приведены при одинаковых настройках съёмки. Вживую свечение ХИС-браслетов различных цветов выглядит вот так:
По приведённому видео хорошо видно, что браслеты обладают небольшой яркостью свечения. Их хорошо видно в темноте, но не более того. Ни для каких целей, кроме декоративно-развлекательных они не подходят…
На видео ниже представлено свечение ХИС среднего размера различных цветов.
Хорошо видно, что некоторые ХИС обладают вполне достаточной яркостью даже для комфортного чтения текста т.е. их можно будет использовать и в качестве резервного источника света.
На видео ниже представлено свечение больших ХИС различных цветов.
Хорошо видно, что такие ХИС достаточно яркие, что вполне позволяет использовать их даже для ориентирования на местности (в тёмном помещении), а также достаточно комфортно читать текст.
При этом сам ХИС содержит внутри 3 ампулы. Такой конструктивный подход позволяет регулировать яркость и продолжительность свечения ХИС в зависимости от потребностей в конкретной ситуации.
Для более наглядного сравнения яркости проведём сравнение трех ХИС одного цвета при одних и тех же параметрах съемки. Вживую это выглядит вот так:
Думаю сравнение получилось достаточно наглядным. Впрочем, выглядят ХИС достаточно красиво и необычно.
Достаточно яркое свечение у ХИС сохраняется около 2-3 часов, но при этом свечение отчётливо видно даже через 1-2 суток при тщательном перемешивании компонентов раз в 3-4 часа. Слабое же свечение видно и через трое суток, но в абсолютной темноте. Для оценки уменьшения яркости в подборке фото ниже представлено свечение ХИС практически сразу после перемешивания компонентов, через 2 часа и через сутки при одних и тех же параметрах съемки.
Кстати, о декоративно-развлекательном использовании ХИС: с их помощью можно добиться всевозможных интересных эффектов (особенно при использовании длинной выдержки).
В общем, при желании каждый сам может с ними поэкспериментировать и придумать что-то своё.
Таким образом наша статья подходит к концу. Надеюсь представленный материал был полезным и интересным.
А на этом на сегодня всё. Спасибо что дочитали до конца!