Кристаллофосфоры (от кристаллы и греч. phos- свет, phoros - несущий) - неорганич. кристаллич.
люминофоры (в осн.- искусственно приготовленное). Люминесценция К.
может возбуждаться светом, электрич. током, потоком электронов (катодолюминофоры),
рентг. и радиоакт. излучениями (сцинтилляторы ).К. могут быть полупроводники
и диэлектрики (имеющие чаще всего центры люминесценции ,образованные
активаторами или дефектами кристаллич. решётки) .
Основу К. обычно составляют
кристашлы с шириной запрещённой зоны 1,5-10 эВ. К ним относятся в первую очередь
соединения типа AIIbVI (ZnS, CdS,
ZnSe, CdSe и др.), соединения AIIIBV, щёлочногалоидные
кристаллы. Применяются также соли кислородсодержащих кислот, соединения типа
гранатов и т. д. В качестве активаторов используются примвси Ag, Cu, Mg, редкоземельных
и нек-рых др. элементов. К. обозначают хим. символами вещества, образующего
кристаллич. структуру, и активатора, напр. ZnS*CdS : Ag, Cu. Центрами люминесценции
в К. могут также служить сверхстехиометрич. атомы вещества основы (самоактивирование
К.). К. применяют в люминесцентных лампах, светящихся экранах, люминесцентных
панелях и индикаторах, светодиодах и т. д.
Люминесценция К. может
происходить как в результате возбуждения непосредственно центров люминесценции,
так н при поглощении энергии возбуждения кристаллич. решёткой или др. примесями
(сенсибилизаторами). Механизм люминесценции К. в оси. рекомбинационный.
Осн. параметры К.- выход
люминесценции, её спектр и время затухания. Выход люминесценции для К. может
достигать десятков процентов и сильно зависит от концентрации активатора и неконтролируемых
примесей - тушителей. Поэтому технология создания К. требует особой чистоты
исходных веществ. Выход люминесценции К., особенно имеющих з своём составе
специально введённые тушащие центры, зависит от температуры и может резко меняться
при изменении температуры даже на неск. градусов (такие К. используют для визуализации
тепловых полей в радиовизорах, тепловизорах и т. д.). В нек-рых К. при облучении
видимым или УФ-светом энергия возбуждения запасается на метаста-бильных уровнях
захвата электронов (ловушках) и может освобождаться при нагревании (термовысвечивание)
или при облучении ИК-светом (вспышечные К.). Метод термовысвечивания используют
для определения энергетич. спектра уровней захвата. Вспышечные К. применяют
в ИК-приборах ночного видения, для визуализации распределения ИК-излучения.
Др. важный параметр К.-
время затухания люминесценции. Так, в качестве сцинтилляторов, где необходимо
хорошее временное разрешение, применяют К. со временем затухания в неск. наносекунд
(ZnS : Ag, щёлочногалоидные кристаллы типа CsI : Tl, NaI : Т1 и
др.), для экранов электронно-лучевых трубок - К. со временем послесвечения от
микросекунд до неск. секунд (ZnSCdS
: Cu и др.), для индикации стрелок приборов, часов и т. д.- т. н. составы временного
действия с длительностью послесвечения до неск. часов (светосоставы на основе
К. ZnSi : Cu, SrS : Си, Bi). При включении в состав К. источника возбуждения
(напр., радиоакт. солей) получают т. н. светосоставы пост. действия.
Спектр люминесценции К.
определяется в осн. типами центров люминесценции, т. е. видом активатора. В
люминесцентных лампах подбираются К., позволяющие получить источники света с
различной цветовой температурой [чаще всего ЗСа3 (P04)2Ca(F,
Cl)2 : Sb, Mn]. В телевизионных трубках используют К. с повышенной
стойкостью к облучению электронами; белый цвет свечения экрана обеспечивают
смешением жёлтого свечения ZnSCdS
: Ag и голубого ZnS : Ag. В цветных телевизорах применяют К. трёх цветов: ZnS
: Ag - голубой, Zn2SiO4 : Mn - зелёный, Zn3(P04)2
: Mn (или YV04 : Eu) - красный.
К др. параметрам К. относятся
их стойкость к разл. облучениям и атм. воздействию, яркость свечения, зависимость
выхода люминесценции от возбуждения, гра-нулометрич. состав для порошковых К.
и т. д.
Синтез К. осуществляется чаще всего прокалкой твёрдой шихты при температурах 800-1500 К; нек-рые К. получают из газовой фазы или расплава. Центры люминесценции в К. можно рассматривать как сильно разбавленный раствор дефектов в регулярной решётке, а процесс синтеза К.- как растворение активатора и его диффузию, скорость к-рой и концентрация примесей могут быть рассчитаны. Добавление в шихту веществ (плавней) с температурой плавления ниже температуры синтеза К. приводит к снижению поверхностного натяжения, что ускоряет и облегчает синтез К. Атомы плавня могут служить также зарядокомпенсирующей добавкой. Так, при синтезе цинксульфидных К. в качестве плавней используют хлористые соединения.
Э. А. Свириденков