Кристаллофосфоры. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

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 A_IIb_VI (ZnS, CdS, ZnSe, CdSe и др.), соединения A_IIIB_V, 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 (ZnS

CdS : 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 ZnS

CdS : 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.

Литература по кристаллофосфорам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.