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.