ЛЮМИНОФО́РЫ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЛЮМИНОФО́РЫ (от лат. lumen, род. п. luminis – свет, и греч. φορός – несущий), материалы, получаемые с целью практич. применения их люминесценции. По виду возбуждения (во многом определяющему области применения Л.) различают фото-, электро-, катодо-, рентгено-, радиолюминофоры и др. При создании Л. учитывают ряд требований: Л. должны обладать высокой эффективностью преобразования энергии возбуждения в энергию оптич. 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 Л. с заданным спектральным составом излучения и определённой инерционностью послесвечения. Ассортимент Л. насчитывает сотни марок и непрерывно расширяется. Условия получения Л. очень сильно влияют на характеристики их люминесценции, поэтому Л. номинально одинакового состава, полученные разными производителями, могут существенно различаться по своим свойствам.
Неорганич. Л. обычно представляют собой порошки, состоящие из мелких поликристаллич. зёрен. С их помощью создают люминесцентные экраны, осаждая зёрна Л. на стеклянные, металлизированные и др. подложки. Зёрна кристаллофосфоров (неорганич. Л. с рекомбинационным механизмом свечения), так же как и молекулы органич. красителей, внедряют в пористые стёкла, пластмассы и тонкие органич. 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 (напр., солнечных батарей, фотосинтеза в теплицах).
Л. разного состава обеспечивают люминесценцию в разл. областях спектра. Для создания источника «белого» света, спектр которого максимально приближен к спектру солнечного света, раньше использовали фотолюминофоры на основе галофосфатов кальция, активированных ионами Mn, Sb и др. В нач. 21 в. стали применяться алюминаты стронция и бария, активированные ионами РЗЭ (Tb, Eu и др.). SrAlO4, активированный ионами Ti и Dy, а также Y2O2S, активированный ионами Eu и Dy, обладают длительным послесвечением (до 10 ч).
Цветное отображение информации (напр., на экранах мониторов) обеспечивает набор из трёх узкополосных катодолюминофоров, обладающих синим (максимум излучения на длине волны λмакс = 460 нм), зелёным (λмакс = 530 нм) и красным (λмакс = 510–520 нм) цветом свечения. Ранее эта задача решалась с использованием цинк-кадмий-сульфидных Л., активированных ионами Ag и Cu. В нач. 21 в. для этих целей применяют оксисульфид иттрия Y2O2S и др. основы, активированные ионами РЗЭ. Для визуализации изображений малой интенсивности в электронных микроскопах, электронно-оптич. преобразователях и приборах ночного видения применяют Л. с зелёным цветом свечения, соответствующим максимуму чувствительности человеческого глаза.
К рентгенолюминофорам, применяемым, напр., для создания мед. рентгенологич. экранов, относятся Л. на основе CaWO4, а также LaOBr, активированного Tb и Yb, или CsI, активированного Tl, и др. Л. Для дозиметрии рентгеновского излучения применяют также LiF, активированный Mg и Ti.
Регистрация α-, β- и γ-компонент радиоактивного излучения осуществляется сцинтилляционными счётчиками на основе радиолюминофоров, напр. CsCl или CsI, активированных Tl, которые обладают коротким послесвечением. При дозиметрии радиоактивных излучений используют Л., способные запасать энергию этих излучений, которая затем высвобождается (высвечивается) при нагревании. К таким Л. относится, напр., LiF, активированный Mg и Ti.
Электролюминофорами, применяемыми в системах отображения информации, служат сульфиды цинка, активированные Cu, Mn и др., обеспечивающие голубой, зелёный и красный цвета свечения. В полупроводниковых светоизлучающих диодах используют соединения группы АIIIВV (GaN, GaP, GaAl, GaAs и их твёрдые растворы), люминесценция которых перекрывает весь видимый и ближний ИК диапазоны излучения.
К органич. Л. относятся некоторые ароматич. углеводороды и их производные, гетероциклич. соединения, комплексные соединения металлов с органич. лигандами и т. д. Большинство из них (родамин 6Ж, родамин С и др.) используют в виде растворов, другие – в кристаллич. состоянии (антрацен, тетрацен, пирен и др.). Органич. монокристаллы имеют очень короткую длительность послесвечения (до 10–9 с) и поэтому используются в сцинтилляционных счётчиках. Растворы органич. Л. (красителей) применяют в качестве рабочего вещества в лазерах с перестраиваемой частотой (см. Жидкостный лазер). Органич. Л. входят в состав флуоресцентных красок, обладающих высокой яркостью благодаря сложению люминесцентного излучения и излучения, отражённого поверхностью. Органич. Л. (напр., флуоресцеин, акридиновый жёлтый, мероцианин) используют также в люминесцентном контроле, молекулярной биологии и медицине (см. Люминесцентный анализ). Особый интерес представляют органич. Л., обладающие полупроводниковыми свойствами, что позволяет использовать их в светоизлучающих диодах с высокой эффективностью свечения.