Кіріспе

Толқын ұзындығы ауыстырғышы - жоғары жиілікті фотондарды сіңіретін және төмен жиілікті фотондарды шығаратын фотофлуоресцентті материал. Материал бір фотонды сіңіріп, бір немесе бірнеше төмен энергиялы фотондарды шығарады. Қозғалған молекуланың демалу уақыты, әдетте, наносекундтар ретімен болады.

Қолданбалар

Толқын ұзындығы ауыстырғыштары бөлшектер физикасында бөлшектер детекторларында сцинтилляция немесе Черенков жарығын жинау үшін жиі қолданылады. Акрил шлептері немесе оптикалық талшықтар сияқты материалдар, әдетте, толқын ұзындығы ауысатын молекулалармен немесе толқын ұзындығы ауысатын бояумен қапталады. Толқын ұзындығын ауыстыру технологиясы IceCube, Super Kamiokande немесе оның мұрагері Hyper Kamiokande сияқты төменгі фонды суперновалық нейтрино детекторлары үшін ерекше қызығушылық тудырады. Мұнда толқын ұзындығы ауыстырғыштары екі артықшылықты ұсынады: бұл детекторлар екіншілік бөлшектерден шыққан Черенков сәулеленуіне негізделген, олар нейтриноның өзара әрекеттесуінен ортадағы жарықтың фазалық жылдамдығынан жылдам жүреді, УФ диапазонындағы көбірек фотондарды сіңіріп, оларды кәдімгі ПМТ-мен анықталатын көрінетін диапазонға ауыстыра алады. Сонымен қатар, толқын ұзындығын ауыстырғыштармен стандартты ПМТ негізделген сенсорларға қарағанда үлкен жинау аймақтарын тиімді түрде қамтуы мүмкін. Толқын ұзындығын ауыстыру технологиясын пайдаланатын сенсордың мысалы - бұл IceCube детекторының кеңейтуі үшін қарастырылған Толқын ұзындығын ауыстыру оптикалық модулі (WOM). Сонымен қатар, толқын ұзындығын ауыстыратын материалдарды фотоэлектрлі жасушаның (күн жасушасының) тиімділігін арттыру үшін "өте жоғары" энергиялы фотондарды бірнеше "оң" энергиялы фотондарға ауыстыру арқылы пайдалануға болады. Ғылыми қолданудан басқа, толқын ұзындығы ауыстырғыштар кейде пластмассаның ультрафиолетке төзімділігін алу үшін абсорберлер орнына қолданылады. Толқын ұзындығы ауыстырғышы сондай-ақ флуоресцентті шамдар немесе LED-терде УФ-шығырды көрінетін спектрге ауыстыру үшін қолданылады, көбінесе бұл ұзақ (мс) демалу уақыты бар толқын ұзындығы ауыстырғышы деп қарастырылатын фосформен жасалады.

Химиялық құрылысы

Органикалық толқын ұзындығы ауыстырғыштарда әдетте бір немесе бірнеше бензол сақиналары (мысалы:de:1,4 Bis(2 метилстирил) бензол немесе p Терфенил) болады, өйткені бұл жерде фотонның сіңірілуі / эмиссиясы және молекула ішіндегі энергия тасымалы үшін пайдалы. Молекулаларды өзгерту кейбір жағдайларда қабылдау және эмиссия толқын ұзындығы режимін реттеуге мүмкіндік береді. Толқын ұзындығы ауысуы Франк-Кондон принципіне байланысты болады, ал артық энергия әдетте фонондар түрінде алынады. Көптеген органикалық толқын ұзындығы ауыстырғыштар жазық молекулалар болып табылады, олар молекулалар арасындағы энергия алмасудың әсерінен кристалдасқан кезде толқын ұзындығы ауысу тиімділігінің төмендеуіне әкеледі. Қазіргі зерттеулер, сондай-ақ, кері әсерін көрсететін 3 өлшемді толқын ұзындығы ауыстырғыштарын жасады, өйткені кластерлеу айналыс энергиясы ретінде сақталатын энергияны шектейді.

Спектрлік сипаттамалары

Толқын ұзындығы ауыстырғышта әдетте сіңіру және эмиссия спектрін құру үшін жеткілікті кең болатын көптеген сіңіру және эмиссия сызықтары болады. Абсорбция мен эмиссия спектрінің аражігін "Стокстің ауысуы" деп атайды.