Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ЛЮМИНОФО́РЫ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 18. Москва, 2011, стр. 259-260

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Ю. П. Тимофеев

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.

Лит.: Не­ор­га­ни­че­ские лю­ми­но­фо­ры / Под ред. Л. Я. Мар­ков­ско­го. Л., 1975; Вла­ди­ми­ров Ю. А., До­б­ре­цов Г. Е. Флуо­рес­цент­ные зон­ды в ис­сле­до­ва­нии био­ло­ги­че­ских мем­бран. М., 1980; Ива­нов А. П., Пре­дько К. Г. Оп­ти­ка лю­ми­нес­цент­но­го эк­ра­на. Минск, 1984; Кра­со­виц­кий Б. М., Бо­ло­тин Б. М. Ор­га­ни­че­ские лю­ми­но­фо­ры. 2-е изд. М., 1984; Лев­шин Л. В., Са­лец­кий А. М. Лю­ми­нес­цен­ция и ее из­ме­ре­ние. М., 1989; Га­ла­нин М. Д. Лю­ми­нес­цен­ция мо­ле­кул и кри­стал­лов. М., 1999.

Вернуться к началу