Scintillation (fysik)
i organiska molekyler är scintillation en produkt av orbitaler i den. Organiska material bildar molekylära kristaller där molekylerna är löst bundna av Van der Waals krafter. Marktillståndet för 12C är 1S2 2s2 2P2. I valensbindningsteori, när kol bildar föreningar, exciteras en av 2s-elektronerna i 2P-tillståndet vilket resulterar i en konfiguration av 1S2 2S1 2P3. För att beskriva de olika valenserna av kol anses de fyra valenselektronorbitalerna, en 2s och tre 2p, blandas eller hybridiseras i flera alternativa konfigurationer. Till exempel, i en tetraedrisk konfiguration kombineras s-och p3-orbitalerna för att producera fyra hybridorbitaler. I en annan konfiguration, känd som trigonal konfiguration, förblir en av p-orbitalerna (säg pz) oförändrad och tre hybridorbitaler produceras genom att blanda s -, px-och py-orbitalerna. Orbitalerna som är symmetriska kring bindningsaxlarna och planet för molekylen (sp2) är kända som sackarielektroner och bindningarna kallas sackariobligationer. PZ-orbitalen kallas en orbital-orbital. En obligation uppstår när två orbitaler interagerar. Detta inträffar när deras nodalplan är coplanar.
i vissa organiska molekyler interagerar orbitaler för att producera ett gemensamt nodplan. Dessa bildar delokaliserat Xiaomi-elektroner som kan exciteras av strålning. De-excitationen av de delokaliserade sackari-elektronerna resulterar i luminiscens.
de upphetsade tillstånden hos de nya systemen kan förklaras med perimeterfrielektronmodellen (Platt 1949). Denna modell används för att beskriva polycykliska kolväten bestående av kondenserade system av bensenoidringar där ingen C-atom tillhör mer än två ringar och varje C-atom är i periferin.
ringen kan approximeras som en cirkel med omkrets l. Vågfunktionen för elektronbanan måste uppfylla villkoret för en planrotator:
(x) = (x + l) (x) {\displaystyle \psi (x)=\psi (x+l)\,}
motsvarande lösningar för Schr-vågekvationen är:
ψ 0 = ( 1 l ) 1 2 ψ q 1 = ( 2 l ) 1 2 cos ( 2 π q x l ) ψ q 2 = ( 2 l ) 1 2 sin ( 2 π q x l ) Och q = q 2 ℏ 2 2 m 0 l 2 {\displaystyle {\begin{anpassas}\psi _{0}&=\left({\frac {1}{l}}\right)^{\frac {1}{2}}\\\psi _{q1}&=\left({\frac {2}{l}}\right)^{\frac {1}{2}}\cos {\left({\frac {2\pi \ qx}{l}}\höger)}\\\psi _{q2}&=\left({\frac {2}{l}}\right)^{\frac {1}{2}}\synd {\left({\frac {2\pi \ qx}{l}}\höger)}\\E_{q}&={\frac {q^{2}\hbar ^{2}}{2m_{0}l^{2}}}\end{anpassas}}}
där q är orbitalringen kvantnummer; antalet noder i vågfunktionen. Eftersom elektronen kan snurra upp och snurra ner och kan rotera runt cirkeln i båda riktningarna är alla energinivåer utom de lägsta dubbelt degenererade.
ovanstående visar de elektroniska energinivåerna för en organisk molekyl. Absorption av strålning följs av molekylär vibration till S1-tillståndet. Detta följs av en de-excitation till S0-tillståndet som kallas fluorescens. Befolkningen i triplettstater är också möjlig på andra sätt. Tripletttillstånden förfaller med en mycket längre sönderfallstid än singlet-tillstånd, vilket resulterar i det som kallas den långsamma komponenten i sönderfallsprocessen (fluorescensprocessen kallas den snabba komponenten). Beroende på den speciella energiförlusten för en viss partikel (dE/dx) upptas de ”snabba” och ”långsamma” tillstånden i olika proportioner. De relativa intensiteterna i ljusutgången för dessa tillstånd skiljer sig således för olika de / dx. Denna egenskap hos scintillatorer möjliggör pulsformdiskriminering: det är möjligt att identifiera vilken partikel som detekterades genom att titta på pulsformen. Naturligtvis är skillnaden i form synlig i pulsens bakre sida, eftersom den beror på sönderfallet av de upphetsade tillstånden.