1.2 Представление о люминофорах ( кристаллофосфорах).

Люминесценция наблюдается в различных агрегатных состояниях вещества: в газах, парах, жидкостях и твердых телах. Объектом нашего предмета являются только люминесцирующие кристаллические неорганические вещества. Их свечение обладает рядом специфических особенностей. Люминесценция многих твердых тел сильно зависит от наличия в них незначительных количеств примесей, определяющих как цвет свечения, так и саму способность основного вещества к люминесценции. Примеси способствующие возникновению люминесценции получили название активаторов. Содержащие их люминофоры рассматриваются как твердые растворы активатора в основном веществе или матрице люминофора. В связи с этим возникло представление о том, что акт излучения происходит в субмикроскопических образованиях, связанных с атомами активатора. Они получили название центров свечения.

Примеси уменьшающие интенсивность излучения называются тушителями. Образования, связанные с ними называются центрами тушения.

В качестве примеров можно привести следующие:

1. Наиболее распространенным люминофором зеленого цвета свечения является ZnS:Cu,Al . Сульфид цинка является основой или матрицей люминофора. Примесный атом меди выполняет роль активатора и центра свечения. При этом концентрация меди составляет 2-3*10^-5 ат./моль ZnS.

2. Наиболее распространенным люминофором синего цвета свечения является ZnS:Ag, Al. Сульфид цинка является основой или матрицей люминофора. Примесный атом серебра выполняет роль активатора и центра свечения. При этом концентрация серебра равна 2-3*10^-5 ат./моль ZnS.

3. ZnO:Zn является наиболее эффективным низковольтным катодолюминофором. Его свечение не связано с каким-либо примесным атомом. Вакансии кислорода (V_O^-) в окружении трех атомов цинка являются центрами свечения.

Тушителями для этого типа люминофоров являются примеси Fe, Ni, Co в концентрациях выше 1*10^-6 % массовых.

Таким образом, именно примеси, а также другие неоднородности кристаллической решетки матрицы определяют наиболее важные оптические характеристики люминофоров. Все подобные нарушения периодической структуры кристалла называются дефектами кристаллической решетки, примесными (Cu⁺) или собственными (V_O^-).

Почти при всех видах возбуждения поглощение энергии осуществляется всей массой вещества, а излучение в немногих центрах люминесценции. Степень преобразования энергии может достигать 25%. Отсюда следует, что имеется эффективный механизм передачи энергии из тех мест, где она поглощается к центрам свечения. Как показывают экспериментальные данные, возможность такой передачи связана с кристаллическим состоянием вещества. А ее эффективность зависит от наличия примеси и структурных дефектов, способных перехватывать энергию возбуждения и передавать ее основанию люминофора. Таким образом, у люминофоров, о которых идет речь, в процессе люминесценции участвует весь кристалл, поэтому они получили название кристаллофосфоров.

1.3 Классификация люминофоров по виду поглощаемой энергии.

Акту люминесценции предшествует акт поглощения энергии.

Люминофоры, возбуждаемые ультрафиолетовым видимым или инфракрасным светом, называются фотолюминофорами, а, соответствующая этому виду люминесценция – называется фотолюминесценцией.

Рентгенолюминофоры – это люминофоры, которые эффективно поглощают и возбуждаются рентгеновскими лучами.

Радиолюминофоры наиболее эффективно поглощают и возбуждаются: α – β – γ – лучами.

Катодолюминофоры – это люминофоры, светящиеся под воздействием потока электронов.

Электролюминофоры – вещества, эффективно излучающие при поглощении энергии электрического поля. Они подразделяются на люминофоры постоянного поля и люминофоры переменного поля.

Хемолюминофоры – вещества, использующие в качестве источника энергию химических реакций. Соответствующая им люминесценция, называется хемолюминесценцией.