Люминофоры
Люминофо́ры (от лат. lumen, род. падеж luminis – свет, и греч. φορός – несущий), материалы, получаемые с целью практического применения их люминесценции. По виду возбуждения (во многом определяющему области применения люминофоров) различают фото-, электро-, катодо-, рентгено-, радиолюминофоры и др. При создании люминофоров учитывают ряд требований: люминофоры должны обладать высокой эффективностью преобразования энергии возбуждения в энергию оптического излучения; сохранять исходную яркость свечения на протяжении всего срока службы (не менее 10–50 тыс. ч); концентрация тушащих примесей не должна превышать 10–4–10–5 % по массе. Создаются люминофоры с заданным спектральным составом излучения и определённой инерционностью послесвечения. Ассортимент люминофоров насчитывает сотни марок и непрерывно расширяется. Условия получения люминофоров очень сильно влияют на характеристики их люминесценции, поэтому люминофоры номинально одинакового состава, полученные разными производителями, могут существенно различаться по своим свойствам.
Неорганические люминофоры обычно представляют собой порошки, состоящие из мелких поликристаллических зёрен. С их помощью создают люминесцентные экраны, осаждая зёрна люминофоров на стеклянные, металлизированные и другие подложки. Зёрна кристаллофосфоров (неорганические люминофоры с рекомбинационным механизмом свечения), так же как и молекулы органических красителей, внедряют в пористые стёкла, пластмассы и тонкие органические плёнки. Такие объекты используют в лазерной технике, в качестве преобразователя солнечного излучения в излучение той части видимого спектра, которая наилучшим образом подходит для определённых целей (например, солнечных батарей, фотосинтеза в теплицах).
Люминофоры разного состава обеспечивают люминесценцию в различных областях спектра. Для создания источника «белого» света, спектр которого максимально приближен к спектру солнечного света, раньше использовали фотолюминофоры на основе галофосфатов кальция, активированных ионами , и др. В начале 21 в. стали применяться алюминаты стронция и бария, активированные ионами редкоземельных элементов (, и др.). , активированный ионами и , а также , активированный ионами и , обладают длительным послесвечением (до 10 часов).
Цветное отображение информации (например, на экранах мониторов) обеспечивает набор из трёх узкополосных катодолюминофоров, обладающих синим (максимум излучения на длине волны нм), зелёным ( нм) и красным ( нм) цветами свечения. Ранее эта задача решалась с использованием цинк-кадмий-сульфидных люминофоров, активированных ионами и . В начале 21 в. для этих целей применяют оксисульфид иттрия и другие основы, активированные ионами редкоземельных элементов. Для визуализации изображений малой интенсивности в электронных микроскопах, электронно-оптических преобразователях и приборах ночного видения применяют люминофоры с зелёным цветом свечения, соответствующим максимуму чувствительности человеческого глаза.
К рентгенолюминофорам, применяемым, например, для создания медицинских рентгенологических экранов, относятся люминофоры на основе , а также , активированного и , или , активированного , и другие люминофоры. Для дозиметрии рентгеновского излучения применяют также , активированный и .
Регистрация α-, β- и γ-компонент радиоактивного излучения осуществляется сцинтилляционными счётчиками на основе радиолюминофоров, например или , активированных , которые обладают коротким послесвечением. При дозиметрии радиоактивных излучений используют люминофоры, способные запасать энергию этих излучений, которая затем высвобождается (высвечивается) при нагревании. К таким люминофорам относится, например, , активированный и .
Электролюминофорами, применяемыми в системах отображения информации, служат сульфиды цинка, активированные , и др., обеспечивающие голубой, зелёный и красный цвета свечения. В полупроводниковых светоизлучающих диодах используют соединения группы (, , , и их твёрдые растворы), люминесценция которых перекрывает весь видимый и ближний инфракрасный диапазоны излучения.
К органическим люминофорам относятся некоторые ароматические углеводороды и их производные, гетероциклические соединения, комплексные соединения металлов с органическими лигандами и т. д. Большинство из них (родамин 6Ж, родамин С и др.) используют в виде растворов, другие – в кристаллическом состоянии (антрацен, тетрацен, пирен и др.). Органические монокристаллы имеют очень короткую длительность послесвечения (до 10–9 с) и поэтому используются в сцинтилляционных счётчиках. Растворы органических люминофоров (красителей) применяют в качестве рабочего вещества в лазерах с перестраиваемой частотой. Органические люминофоры входят в состав флуоресцентных красок, обладающих высокой яркостью благодаря сложению люминесцентного излучения и излучения, отражённого поверхностью. Органические люминофоры (например, флуоресцеин, акридиновый жёлтый, мероцианин) используют также в люминесцентном контроле, молекулярной биологии и медицине. Особый интерес представляют органические люминофоры, обладающие полупроводниковыми свойствами, что позволяет использовать их в светоизлучающих диодах с высокой эффективностью свечения.