ЛЮМИНЕСЦЕ́НТНЫЙ АНА́ЛИЗ

ЛЮМИНЕСЦЕ́НТНЫЙ АНА́ЛИЗ, со­во­куп­ность ме­то­дов оп­ре­де­ле­ния хи­мич. со­ста­ва и/или струк­ту­ры (строе­ния) ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та, ос­но­ван­ных на яв­ле­нии лю­ми­нес­цен­ции. Впер­вые при­ме­нить это явление для хи­мич. ана­ли­за пред­ло­жил Дж. Стокс в 1852.

Объ­ек­та­ми Л. а. мо­гут быть разл. те­ла и не­боль­шие про­бы ве­ществ в ви­де по­рош­ков, рас­тво­ров или га­зов. При про­ве­де­нии ко­ли­че­ст­вен­но­го Л. а. из­ме­ря­ет­ся (в слу­чае ка­че­ст­вен­но­го ана­ли­за оце­ни­ва­ет­ся) ин­тен­сив­ность све­та, его спек­траль­ный со­став, а так­же инер­ци­он­ность све­че­ния. Во мно­гих слу­ча­ях Л. а. по­зво­ля­ет иден­ти­фи­ци­ро­вать хи­мич. со­став объ­ек­тов ис­сле­до­ва­ния, ус­та­нав­ли­вать раз­ли­чие хи­мич. со­ста­ва, оп­ре­де­лять на­ли­чие ма­ло­го ко­ли­че­ст­ва при­ме­сей. Ап­па­ра­ту­ра, при­ме­няе­мая в Л. а., от­но­си­тель­но про­ста, тем не ме­нее Л. а. обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кую чув­ст­ви­тель­ность и опе­ра­тив­ность ана­ли­за без раз­ру­ше­ния ис­сле­дуе­мых объ­ек­тов. Л. а. по­зво­ля­ет так­же ус­та­но­вить про­стран­ст­вен­ную не­од­но­род­ность объ­ек­тов (пром. ма­те­риа­лов и из­де­лий, гор­ных по­род, тка­ней рас­те­ний и жи­вот­ных и др.) и на­ли­чие в них де­фек­тов струк­ту­ры, не­за­мет­ных при обыч­ном ви­зу­аль­ном на­блю­де­нии.

При по­мо­щи Л. а. оп­ре­де­ля­ют на­ли­чие ни­чтож­но ма­ло­го ко­ли­че­ст­ва лю­ми­нес­ци­рую­ще­го ве­ще­ст­ва, вплоть до од­ной мо­ле­ку­лы. Вве­де­ние лю­ми­нес­цент­ных ме­ток в не­лю­ми­нес­ци­рую­щие объ­ек­ты по­зво­ля­ет от­сле­жи­вать пе­ре­ме­ще­ние ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та. Та­ки­ми мет­ка­ми мо­гут слу­жить ор­га­нич. кра­си­те­ли (напр., флуо­рес­це­ин) или ио­ны РЗЭ (напр., Eu³⁺). При оп­ре­де­ле­нии на­ли­чия при­ме­сей в ве­ще­ст­ве пре­дель­ная чув­ст­ви­тель­ность Л. а. по от­но­ше­нию ко мно­гим при­ме­сям (напр., пе­ре­ход­ных ме­тал­лов) обыч­но со­став­ля­ет 10^–6–10^–4%, а при об­на­ру­же­нии не­ко­то­рых эле­мен­тов мо­жет до­хо­дить до 10^–13–10^–11%. Та­кая чув­ст­ви­тель­ность дос­ти­га­ет­ся при­ме­не­ни­ем ла­зе­ров, обес­пе­чи­ваю­щих се­лек­тив­ное воз­бу­ж­де­ние из­лу­чаю­щих цен­тров, а так­же спек­траль­ное, вре­мен­нóе и про­стран­ствен­ное раз­ре­ше­ние лю­ми­нес­цент­но­го из­лу­че­ния ис­сле­дуе­мых объ­ек­тов.

Как пра­ви­ло, Л. а. ба­зи­ру­ет­ся на фо­то­лю­ми­нес­цен­ции, воз­бу­ж­дае­мой УФ-из­лу­че­ни­ем га­зо­раз­ряд­ных ламп, разл. ви­дов ла­зе­ров и све­то­из­лу­чаю­щих дио­дов. Ис­поль­зу­ет­ся так­же ви­ди­мое и ИК-из­лу­че­ние этих ис­точ­ни­ков; при этом для раз­де­ле­ния воз­бу­ж­даю­ще­го и лю­ми­нес­цент­но­го из­лу­че­ний при­ме­ня­ют­ся све­то­фильт­ры или спек­траль­ные ап­па­ра­ты, вы­де­ляю­щие не­боль­шие об­лас­ти спек­тра. В ря­де слу­ча­ев для Л. а. при­ме­ня­ют хе­ми­лю­ми­нес­цен­цию (см. Хе­ми­лю­ми­нес­цент­ный ана­лиз), а так­же др. ви­ды лю­ми­нес­цен­ции (рент­ге­но-, ка­то­до- и элек­тро­лю­ми­нес­цен­цию).

Ко­ли­че­ст­вен­ный Л. а. про­во­дят с по­мо­щью фо­то­при­ём­ни­ков оп­тич. из­лу­че­ния и спек­траль­ных ап­па­ра­тов. Для по­вы­ше­ния чув­ст­ви­тель­но­сти Л. а. не­ко­то­рые об­раз­цы ох­ла­ж­да­ют до низ­ких тем­пе­ра­тур (< 10 К), при этом в ря­де объ­ек­тов на­блю­да­ет­ся дис­крет­ная струк­ту­ра спек­тров све­че­ния (напр., Шполь­ско­го эф­фект в ор­га­нич. со­еди­не­ни­ях). При­ме­ня­ет­ся так­же тер­мо­вы­све­чи­ва­ние – по­сте­пен­ный на­грев об­раз­цов до 100–200 °С с од­но­вре­мен­ной ре­ги­ст­ра­ци­ей ин­тен­сив­но­сти лю­ми­нес­цент­но­го из­лу­че­ния. Темп-ры, при ко­то­рых на­блю­да­ют­ся пи­ки (мак­си­му­мы) ин­тен­сив­но­сти тер­мо­вы­све­чи­ва­ния, да­ют ин­фор­ма­цию об ис­сле­дуе­мых объ­ек­тах (напр., при­над­леж­но­сти ал­ма­за к то­му или ино­му ме­сто­ро­ж­де­нию).

В пром-сти Л. а. по­зво­ля­ет кон­тро­ли­ро­вать ка­че­ст­во разл. твер­до­тель­ных ма­те­риа­лов и из­де­лий (по­лу­про­вод­ни­ко­вых и ла­зер­ных мо­но­кри­стал­лов, стё­кол, тон­ких плё­нок и др.), про­во­дить от­бра­ков­ку из­де­лий из-за на­ли­чия в них мик­ро­тре­щин и др. де­фек­тов (т. н. лю­ми­нес­цент­ный кон­троль). В с. х-ве Л. а. ис­поль­зу­ют для оп­ре­де­ле­ния жиз­не­спо­соб­но­сти се­мян, об­на­ру­же­ния ран­них ста­дий за­бо­ле­ва­ний рас­те­ний и жи­вот­ных, кон­тро­ля ка­че­ст­ва с.-х. про­дук­ции, оп­ре­де­ле­ния со­хран­но­сти про­дук­тов пи­та­ния.

В ме­ди­ци­не Л. а. при­ме­ня­ют при ди­аг­но­сти­ке, те­ра­пев­тич. и хи­рур­гич. ле­че­нии он­ко­ло­гич. и др. за­бо­ле­ва­ний (осо­бен­но кож­ных), для оп­ре­де­ле­ния гра­ниц по­ра­жён­ных ор­га­нов по из­ме­не­нию цве­та лю­ми­нес­цен­ции их кле­ток (ок­ра­шен­ных спец. кра­си­те­ля­ми, напр. ак­ри­ди­но­вым жёл­тым). Л. а. по­зво­ля­ет оп­ре­де­лить на­ли­чие не­ко­то­рых ток­сич­ных ве­ществ, ви­ру­сов и ан­ти­тел в че­ло­ве­че­ском ор­га­низ­ме, ис­сле­до­вать транс­порт ле­кар­ст­вен­ных пре­па­ра­тов и ви­та­ми­нов. Лю­ми­нес­цент­ные зон­ды ис­поль­зу­ют­ся так­же в био­ло­гии, напр. для оп­ре­де­ле­ния струк­ту­ры ДНК и био­мем­бран.

Л. а. при­ме­ня­ют при гео­ло­гич. раз­вед­ке ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых (неф­ти, ура­но­вых и др. руд, со­дер­жа­щих РЗЭ и т. д.), их до­бы­че и пер­во­на­чаль­ной пе­ре­ра­бот­ке, при ана­ли­зе ми­не­ра­лов, сор­ти­ров­ке дра­го­цен­ных кам­ней. С по­мо­щью Л. а. ис­сле­ду­ют дви­же­ние под­зем­ных вод и мор. те­че­ний, пе­ре­дви­же­ние при­бреж­ных пес­ков (с вве­де­ни­ем флуо­рес­цеи­на в ко­ли­че­ст­ве ме­нее 10^–6 моль/л). Л. а. по­зво­ля­ет кон­тро­ли­ро­вать на­ли­чие не­ко­то­рых вред­ных за­гряз­не­ний в поч­ве, во­де и ат­мо­сфе­ре.

Л. а. час­то при­ме­ня­ют в кри­ми­на­ли­с­ти­ке для ус­та­нов­ле­ния под­лин­но­сти до­ку­мен­тов, цен­ных бу­маг и де­неж­ных ку­пюр, а так­же для ана­ли­за разл. пред­ме­тов, об­на­ру­жен­ных на мес­те пре­сту­п­ле­ния. Л. а. при­ме­ня­ют при рес­тав­ра­ции ста­рин­ных кар­тин, для ус­та­нов­ле­ния их да­ти­ров­ки и ав­тор­ст­ва. Ис­поль­зу­ют Л. а. так­же в ар­хео­ло­гии для об­на­ру­же­ния и ис­сле­до­ва­ния от­пе­чат­ков древ­них рас­те­ний и жи­вот­ных на по­верх­но­сти твёр­дых по­род.