Что такое люминофор и его виды. Общие сведения о параметрах люминофоров

Мы не будем утомлять Вас, сложными научными и техническими терминами, а постараемся доступно и понятно рассказать Вам,что такое Люминофор! Итак..

Что такое Люминофор?

Люминофор- это светонакопительный пигмент или светящийся в темноте порошок, абсолютно безопасный и нетоксичный аналог фосфора! Производится на основе редкоземельных металлов и способен преобразовать поглощенную световую энергию в эффект послесвечения в темноте без дополнительных источников энергии! Заряжается от любого источника света - солнечного, ультрафиолетового, обычной лампы накаливания и светит до 14 часов! К сожалению, в мире не бывает люминофоров светящих дольше,их еще просто не придумали! И если в интернете Вы видели или Вам предложили купить люминофор светящий 18- 24 ,а то и все 48 часов, то будте уверенны - Вас наглым образом обманывают!)) Да, некоторые недобросовестные фирмы- однодневки,у которых стоит задача продать вам " здесь и сейчас" могут обещать "свечение в течении 24 или 48 часов", но они умалчивают о том, что свечение на 48-м часу можно зафиксировать только специальными приборами. Как факт - свечение есть, но вот ВИДИМОГО ЧЕЛОВЕЧЕСКОМУ ГЛАЗУ - НЕТ!

Какие Люминофоры бывают?

Есть много видов люминофоров, но наиболее распостраненные это на основе алюминатов редкоземельных металлов , (которые мы производим и продаем!),а так же сульфатов и сульфидов цинка! Люминофоры на основе дешевых сульфатов и сульфидов цинка имеют неяркое свечение, хотя бывают такие, что ПЕРВЫЕ 5 МИНУТ! светят достаточно ярко,но светят очень недолго! Начинают разрушаться уже в первые месяцы от воздействия металлов и света солнца. Поэтому люминофоры бывают дешевыми и дорогими, как впрочем и любой товар! Очень жаль, что люди приобретая недорогой и некачественный люминофор, потом разочаровываются в продукте, перестают развивать светящийся бизнес, и переубедить их потом в обратном очень сложно! Вы конечно же, можете подумать, что мы расхваливаем свой товар с целью, чтобы Вы покупали только у нас! Мы торговая организация производящая люминофоры и конечно заинтересованы в том, чтобы продавать, но еще больше нам бы хотелось сберечь ваши деньги и не подорвать доверия к продукту в целом! Обладая всей достоверной информацией, Вы сможете принимать решение о возможном БИЗНЕС- партнерстве на постоянной основе!

Чем отличаются Люминофоры?

1). Длительностью свечения 2). Яркостью первоначального свечения 3). Яркостью свечения после определенного времени (например 1 часа) 4).Составом (редкоземельные металлы, ZnS, алюминаты и т.п.) 5). Водостойкостью 6). Крупностью частиц 7). Однородностью частиц (зависит от качества оборудования и технологии) 8). Цветом свечения.

Вы хотите получить люминофор, подходящий именно для Вашей конкретной задачи? Посмотрите наш "КАТАЛОГ ТОВАРОВ". Учтите, что помимо этих люминофоров, мы производим люминофоры "под заказ" - необходимой Вам крупности, с необходимыми параметрами (если таковые возможны в принципе,) с обработкой для использования в водных средах или без нее! Что Вам могут предложить те, у кого ассортимент люминофоров ограничивается 3-4 видами фотолюминофоров? Возможно, один из этих видов,подойдет для решения Вашей задачи. Тогда Вам просто повезло! В остальных же случаях, Вам просто будут усиленно продавать то, что ЕСТЬ, а не то, что НАДО!

φορός - несущий) - вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение (люминесцировать).

Основные сведения

По химической природе люминофоры разделяются на неорганические (фосфо ́ры), большинство из которых относится к кристаллофосфо ́рам, и органические (органолюминофоры). Свечение неорганических люминофоров (кристаллофосфо ́ров) обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов , содержащихся в малых количествах (от 2 % до 0,0001 %).

) обычно являются ионами металлов; например, свечение сульфида цинка активируется ионом меди . Неорганические люминофоры применяют в люминесцентных лампах , электронно-лучевых трубках , для изготовления рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и др. Органические люминофоры (люмогены) применяют для изготовления ярких флуоресцентных красок, текстиля, пластмасс, украшений, типографии, полимерной глины, обоев, тату пигментов, косметики, люминесцирующих материалов, используют в чувствительном люминесцентном анализе в химии , биологии , медицине и криминалистике .

Разновидности

Существует несколько разновидностей люминофоров. Из них стоит выделить следующие:

1. Фотолюминофоры - разновидность люминофоров, которые обладают свойствами сохранения накопленной энергии при возбуждении, и её отдачи, с обладанием собственного послесвечения какой-либо продолжительности после прекращения возбуждения в виде светового излучения в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной зоне.

См. также

Напишите отзыв о статье "Люминофор"

Примечания

Литература

• Жиров Н. Ф. Люминофоры. - М .: Гос. изд-во оборонной пром-ти, . - 480 с.

• Казанкин О.Н., Марковский Л.Я., Миронов И.А. . - 1975. - 192 с.

Отрывок, характеризующий Люминофор

Николай с удивлением смотрел на ее лицо. Это было то же лицо, которое он видел прежде, то же было в нем общее выражение тонкой, внутренней, духовной работы; но теперь оно было совершенно иначе освещено. Трогательное выражение печали, мольбы и надежды было на нем. Как и прежде бывало с Николаем в ее присутствии, он, не дожидаясь совета губернаторши подойти к ней, не спрашивая себя, хорошо ли, прилично ли или нет будет его обращение к ней здесь, в церкви, подошел к ней и сказал, что он слышал о ее горе и всей душой соболезнует ему. Едва только она услыхала его голос, как вдруг яркий свет загорелся в ее лице, освещая в одно и то же время и печаль ее, и радость.
– Я одно хотел вам сказать, княжна, – сказал Ростов, – это то, что ежели бы князь Андрей Николаевич не был бы жив, то, как полковой командир, в газетах это сейчас было бы объявлено.
Княжна смотрела на него, не понимая его слов, но радуясь выражению сочувствующего страдания, которое было в его лице.
– И я столько примеров знаю, что рана осколком (в газетах сказано гранатой) бывает или смертельна сейчас же, или, напротив, очень легкая, – говорил Николай. – Надо надеяться на лучшее, и я уверен…
Княжна Марья перебила его.
– О, это было бы так ужа… – начала она и, не договорив от волнения, грациозным движением (как и все, что она делала при нем) наклонив голову и благодарно взглянув на него, пошла за теткой.
Вечером этого дня Николай никуда не поехал в гости и остался дома, с тем чтобы покончить некоторые счеты с продавцами лошадей. Когда он покончил дела, было уже поздно, чтобы ехать куда нибудь, но было еще рано, чтобы ложиться спать, и Николай долго один ходил взад и вперед по комнате, обдумывая свою жизнь, что с ним редко случалось.
Княжна Марья произвела на него приятное впечатление под Смоленском. То, что он встретил ее тогда в таких особенных условиях, и то, что именно на нее одно время его мать указывала ему как на богатую партию, сделали то, что он обратил на нее особенное внимание. В Воронеже, во время его посещения, впечатление это было не только приятное, но сильное. Николай был поражен той особенной, нравственной красотой, которую он в этот раз заметил в ней. Однако он собирался уезжать, и ему в голову не приходило пожалеть о том, что уезжая из Воронежа, он лишается случая видеть княжну. Но нынешняя встреча с княжной Марьей в церкви (Николай чувствовал это) засела ему глубже в сердце, чем он это предвидел, и глубже, чем он желал для своего спокойствия. Это бледное, тонкое, печальное лицо, этот лучистый взгляд, эти тихие, грациозные движения и главное – эта глубокая и нежная печаль, выражавшаяся во всех чертах ее, тревожили его и требовали его участия. В мужчинах Ростов терпеть не мог видеть выражение высшей, духовной жизни (оттого он не любил князя Андрея), он презрительно называл это философией, мечтательностью; но в княжне Марье, именно в этой печали, выказывавшей всю глубину этого чуждого для Николая духовного мира, он чувствовал неотразимую привлекательность.

Люминофор - это вещество, которое способно преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение. По своей химической природе все люминофоры разделяются на неорганические, большинство из которых относится к кристаллофосфорам, и органические. Самосвечение неорганических люминофоров обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов, которые содержаться в малых количествах (приблизительно до 0,001 %).

Наибольшее распространение на рынке получили фотолюминофоры и электролюминофоры. Они представляют собой смесь очень сложного состава: алюминат стронция, активированный европием, диспрозием, иттрием. Их химическая формула такова: (SrAl2O4):Eu,Dy,Y

Фотолюминофоры на основе алюминатов инертны к водным и сольвентным средам, устойчивы к различным облучениям и обладают послесвечением до 20 часов. Люминофоры по своей природе нетоксичны, пожаровзрывобезопасны, опасное радиоактивное излучение отсутствует.

Фотолюминофор является неопасным веществом по воздействию на организм, класс опасности по компонентам - 4. Люминофор не загрязняет окружающую среду и обладает высокой стабильностью химических реакций.

На этой страничке мы бы хотели показать Вам сравнительные характеристики Люминофоров на основе цинка и алюминат стронциевых люминофоров длительного послесвечения. За основу была взята марка DLO-7D и цинковый люминофор.

Cветящийся в темноте люминисцентный пигмент (люминофор), характеризующийся своей особенностью поглощать энергию естественных/искусственных источников света и выделять ее в форме видимого свечения в темноте. Цикл поглощения света, его сохранения и выделения повторяется многократно на протяжении 30 лет. Пигмент марки DLO-7D состоит из очень тонких кристаллов в основе своей имеющий молекулу алюмината стронция SrAl2O4:Eu,Dy, радикально отличающийся от обычного фосфоресцентного пигмента, который имеет в своей основе сульфид цинка или радиоизотопы с их свойствами самосвечения.

Некоторые преимущества и отличия пигментов Люминофора:

Период свечения в темноте в 50 раз больше, чем у обычного пигмента, основанного на ZnS

Активация волнами разной длины (200-450 nm) но лучший результат получается с энергией активации выше 350 nm.

Не загрязняет окружающую среду, (см.протоколы испытаний, паспорт безопасности и радиалогический протокол) и обладает высокой химической стабильностью.

Отсутствие опасных для здоровья и радиоактивных веществ.

Начальная яркость послесвечения как минимум в 10 раз длиннее, чем у радиолюминисцентных и фотолюминесцентных пигментов.

Увеличение люминесценции и послесвечения с увеличением времени активации

Превосходные погодная и световая устойчивость пигмента.

Возможности и свойства алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D .

Люминофор DLO-7D продолжает накапливать и сохранять световую энергию, не достигая точки насыщения, гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с помощью D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Светостойкость

Алюминат-стронциевый люминофор марки DLO-7D и пигменты основанные на сульфиде цинка-меди были протестированы описанным выше образом и результаты помещены в следующую таблицу.

Возможности и свойства Алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D

Яркость, послесвечение и распространение цвета. При активации, наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено? когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газоразрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения). Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения также пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации. Источники активирующей энергии.

Характеристики послесвечения

Яркость, послесвечение и распространение цвета
При активации наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено, когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газорязрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения). Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения так же пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации.

Верхняя кривая показывает характеристики послесвечения Алюминат-стронциевого люминофора SrAl2O4:Eu,Dy в сравнении с пигментом, базирующемся на сульфиде цинка.

Измерения взяты с экранирующих шелковистых поверхностей, которые были активированы 200-люксовым источником света в течение 4 минут.

Как можно видеть из этого графика, SrAl2O4:Eu,Dy в 10 раз ярче и имеет приблизительно в 10 раз более длительное послесвечение, чем пигмент, базирующийся на сульфиде Zn:Cu.

Время активации и яркость послесвечения
SrAl2O4:Eu,Dy продолжает накапливать и сохранять световую энергию (не достигая точки насыщения) гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с использованием D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Определение по Вавилову С.И.: люминесценцией называется избыточное излучение относительно теплового излучения данного тела при той же температуре, если это избыточное излучение обладает длительностью, превышающей период световых колебаний. Первая часть определения отделяет излучение люминесценции от теплового и дана Видеманом, вторая - от других видов неравновесного излучения, обладающих малой инерционностью (комбинационное рассеяние, отражение света, излучение Вавилова-Черенкова, возникающее при движении заряженных частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света), которые также соответствуют первой части - определению Видемана. Вторую часть определения дают также так:…, если длительность этого свечения более 10 -12 секунды.

Для возникновения люминесценции к веществу необходимо либо подводить энергию, либо эта энергия высвобождается в самом веществе благодаря протеканию каких-либо (иногда очень сложных) химических реакций, как это часто бывает в живой природе. Однако в отличии от теплового излучения, при люминесценции возбуждение (оптическое, частицами или химическими реакциями) затрагивает лишь очень ограниченное число степеней свободы и не «размазывается» по другим. Поэтому люминесцентное излучение имеет значительно более узкий спектр, а его интенсивность на много порядков может превышать интенсивность теплового излучения при той же температуре.

Способностью люминесцировать обладают многие вещества, находящиеся в разных состояниях - газы, пары, растворы, твёрдые (аморфные и кристаллические) вещества. Специально синтезированные вещества, способные люминесцировать, называются люминофорами: кристаллические неорганические - кристаллофосфорами, органические - люминорами. Слова фосф о р (не фо сфор) илюминофор , как исветофор , в буквальном смысле означают светоноситель, только в первом случае первая часть слова дана на греческом языке, во втором - на латинском, в третьем - на русском.

Некоторые авторы люминесценцию разделяют на флуоресценцию (свечение, прекращающееся сразу после прекращения возбуждения) и фосфоресценцию (свечение, продолжающееся заметный промежуток времени после выключения возбуждения). Это неправильно из современных представлений, т.к. экспериментально доказано, что все люминесцирующие вещества после прекращения возбуждения обладают послесвечением. Поэтому такое разделение чисто условное.

Виды люминесценции

фотолюминесценция - возбуждение фотонами;

катодолюминесценция - возбуждение электронами;

рентгенолюминесценция - возбуждение излучением с λ < 1нм;

корпускулолюминесценция - возбуждение α - частицами (протонами);

электролюминесценция - возбуждение в электрическом поле;

термолюминесценция - высвобождение энергии при нагреве вещества, предварительно облучённого при низких температурах;

трибо- или механолюминесценция - при раскалывании или растирании твёрдого вещества;

радиолюминесценция - под воздействием γ- излучения (тритиевые неэлектрические источники света);

хемилюминесценция - при химических реакциях (неэлектрические источники света);

биолюминесценция - при химических реакциях в живых организмах;

радикалорекомбинационная люминесценция - под воздействием энергии, высвободившейся при образовании молекул из отдельных радикалов;

адгезолюминесценция - при освобождении энергии адгезии (при отрыве липкой ленты от поверхности - перцовый пластырь);

сонолюминесценция - люминесценция в жидкости под воздействием ультразвука (высвобождение энергии кавитации - схлопывание пузырьков);

кандолюминесценция - свечение люминофоров в пламени свечи (близка к п.11);

антистоксовая люминесценция - не соответствующая закону Стокса (см. ниже);

ионолюминесценция - возбуждение ионами;

инжекционная люминесценция - при инжектировании электронов в активную зону полупроводников (полупроводниковые светодиоды и лазеры).

Физика образования люминесценции при фотовозбуждениии

В соответствии с квантовой теорией света - при возбуждении люминофора происходит возбуждение атома (иона) активатора (перевод электронов на более высокие энергетические уровни). При возвращении электронов (атомов) в основное состояние происходит излучение энергии. Если поглощение и излучение энергии происходит внутри иона активатора, вошедшего в кристаллическую решетку основы люминофора, то такие люминофоры называются характеристическими - большинство ламповых люминофоров. Характерными признаками этих люминофоров являются отсутствие у них фотопроводимости и экспоненциальный закон затухания.

Другой класс люминофоров (сульфидные и селенидные) - в них поглощение энергии может происходить не только активаторами, но и основой люминофора, затем энергия, поглощённая основой люминофора, передаётся ионам активатора. Процесс передачи осуществляется переносом электронов и дырок, а излучение происходит в результате рекомбинации свободных электронов с любым центром свечения (ион активатора в кристалле основного вещества). Это люминофоры рекомбинационного типа - они обладают фотопроводимостью и имеют сложный процесс затухания люминесценции (экспоненциальная + гиперболическая части). У этих люминофоров наблюдается внутренний фотоэффект, изменяется электропроводность и и величина диэлектрической проницаемости. Максимум проводимости совпадает с максимумом возбуждения люминесценции (при одной λ), т.е. существует тесная связь между фотопроводимостью и люминесценцией. Эти люминофоры являются полупроводниками, поэтому для объяснения их теории привлекается зонная теория твёрдого тела.

В твёрдом теле, согласно квантовой теории, взаимодействие атомов в кристаллической решетке приводит к расщеплению энергетических уровней атомов на подуровни, число которых равно числу взаимодействующих атомов. Совокупность таких подуровней образует энергетическую зону. В зависимости от того насколько были заполнены уровни электронами при образовании зоны, она может быть незаполненной, частично заполненной и заполненной. Заполненная зона называется валентной, незополненная - зоной проводимости, в ней электроны могут свободно перемещаться. Эти зоны разделены промежутком, в котором переходы запрещены, - это запрещённая зона шириной несколько эВ.

Рис.1 Зонная схема электронных переходов в люминофорах рекомбинационного типа: I- валентная зона,II- запрещённая зона,III- зона проводимости, А 1 - основной уровень активатора, А 2 - возбуждённый уровень активатора, Л - уровунь электронной ловушки.

е примесей (активаторов) приводит к местным нарушениям в решетке кристаллов и созданию условий для образования энергетических уровней в запрещённой зоне. В запрещённой зоне, кроме уровней активатора, существуют уровни захвата (ловушки Л), связанные с образованием различных дефектов в решетке и с введением в неё некоторых примесей - они (их может быть несколько) могут иметь различную глубину.

При возбуждении люминофора энергия может поглощаться как на уровнях активатора, так и в основном веществе люминофора, в первом случае - электрон переходит с уровня А1 на уровень А2 (переход 1) и излучается фотон (переход 2), электрон возвращается на основной уровень. Электроны могут перейти с возбуждённого уровня в зону проводимости (переход 3) и могут быть захвачены ловушками (переход 4). Переход из ловушки снова в зону проводимости может быть осуществлён только при нагревании или возбуждении ИК-излучением (переход 5). При этом электроны могут быть снова захвачены ловушками или перейти на уровень активатора (переход 6) и рекомбинировать с центром свечения - возникает излучение (переход 2). При поглощении основой электроны переходят из валентной в зону проводимости (переход 7). Образованные в валентной зоне дырки могут перейти на уровень активатора и создать в нём положительные заряды - в этом случае излучение происходит при рекомбинации электронов из зоны проводимости и дырок на уровне активатора.

Из приведённой схемы электронных переходов следует, что в результате возбуждения центры люминесценции могут быть ионизованы, а оторванные из них электроны захвачены в ловушки. После выключения возбуждения электроны постепенно освобождаются с ловушек и рекомбинируют с ионизованными центрами. Этим объясняется явление послесвечения.

Законы люминесценции

1. Закон Стокса. Длина волны люминесценции больше длины волны возбуждающего излучения: λ люм ≥ λ возб. Содержание закона Стокса было раскрыто Эйнштейном - часть энергии возбуждающего излучения трансформируется во внутреннюю энергию люминесцирующего тела. Нарушение закона Стокса указывает на возможность обратного перехода внутренней (тепловой) энергии тела в энергию излучения люминесценции. В этом энергетический смысл закона Стокса (Эйнштейн это показал с позиций квантовой теории).

2. Правило Ломмеля . Полоса излучения люминесценции в целом, а также максимум интенсивности в ней должны быть всегда смещены в красную сторону спектра по отношению к полосе поглощения и её максимуму. В отличие от закона Стокса правило Ломмеля относится не к отдельному элементарному акту, а к излучению в целом.

3. Два положения С.И. Вавилова определяют современную формулировку закона спектрального преобразования света в процессе люминесценции:

а). Энергетический выход люминесценции не может превышать1: η эн ≤ 1 ;

б). При антистоксовом возбуждении , т.е. при ν возб < люм, где люм - среднее значение в полосе излучения,η эн должен убывать с возрастанием люм - ν возб и тем быстрее, чем ниже температура тела.

4. Правило зеркальной симметрии спектров поглощения и люминесценции Лёвшина. Лёвшин установил закономерность - нормированные (к одному максимуму) спектры поглощения и люминесценции в функции ν, зеркально симметричны относительно прямой, перпендикулярной оси частот при прохождении этой прямой через точку пересечения кривых обоих спектров. Это правило хорошо соблюдается для люминесценции жидкостей.

Доказательство Л.Д. Ландау по п.3 а) : η эн < 1, т.к. энтропия монохроматического излучения равна 0, поэтому изменение энтропии при трансформации монохроматического излучения одной частоты в монохроматический свет другой частоты состоит лишь в изменении энтропии люминофора:ds=dQ/dt= (J погл +J люм)/T, гдеJ погл - интенсивность поглощённого света,J люм - интенсивность излучения люминесценции. Так какds≥ 0, то η эн =J люм /J погл ≤ 1. Таким образом, закон Вавилова следует непосредственно из общих положений термодинамики.

С.И. Вавилов также раскрыл спектральную зависимость выхода люминесценции: η эн ~ λ возб (с возрастанием λ возб η эн ).

Для характеристических люминофоров справедлив закон Вавилова, сформулированный для фотолюминесценции растворов: квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего света.

Основные характеристики люминофоров

Спектры поглощения и возбуждения - зависимости относительной величины энергии, поглощённой люминофором от λ возб. Эти спектры определяются свойствами активатора (активаторов) и кристаллической решётки основы люминофора. Часть спектра, обусловленная поглощением активаторами, называется активаторной областью (полосой), а обусловленная поглощением в основе (решётке) - основной или фундаментальной полосой поглощения. Спектр поглощения состоит из спектра активного поглощения, вызывающего люминесценцию, и полосы поглощения, не приводящего к возникновению свечения. Спектр возбуждения - это спектр активного поглощения. В галофосфатах кальция (ГФК), активированныхSbиMnоснова поглощает излучение с λ < 150 нм и не превращает его в излучение люминесценции. В люминесцентных лампах (ЛЛ) излучение 253,7 нм поглощается толькоSb 3+ , а излучение 184,9нм -Sb 3+ иMn 2+ . РольSbдвояка - она является активаторомSb 3+ (обеспечивает излучение широкой полосы с максимумом 480 нм) и сенсибилизатором свеченияMn 2+ (полоса с максимумом 570 -590 нм). Спектр излучения ГФК приведён на рис. 2.

Спектр излучения - распределение энергии излучения (люминесценции) по длинам волн. Полосы излучения как правило широкие и только у люминофоров с РЗМ-активаторами - узкие. Причиной большой ширины полос излучения является воздействие ионов основной решётки на энергетические состояния ионов активатора. Спектр излучения зависит от химической природы активатора и основы люминофора и их взаимодействия, а если имеется несколько активаторов - то и от их взаимодействия (Sb,Mnв ГФК). Концентрация активатора влияет не только на интенсивность полосы, но и на положение полосы излучения (от концентрацииCuвZnS:Cuмаксимум полосы может быть в синей, зелёной или красной области).

Если имеется 2 активатора, а один из них - сенсибилизатор, то имеет место конкуренция полос обоих активаторов (Sb,Mnв ГФК) в зависимости от соотношенияSb:Mn. Спектры излучения могут зависеть от λ возб иI возб - тот жеZnS:Cu(при концентрацииCu0,02÷0,03 % увеличение интенсивности возбуждения приводит к изменению соотношения синей и зелёной полос). УZnS:Mn- при λ возб = 365нм излучается оранжевая полоса, а при λ возб = 313 нм - синяя полоса.

На спектр излучения влияет температура (Т), повышение Т приводит к следующим изменениям в спектре: 1) расширение спектра без изменения максимума (ZnO,Zn 2 SiO 4:Mn); 2) расширение спектра и смещение максимума в длинноволновую область (ZnS:Ag); 3) смещение спектра излучения в коротковолновую область (MgWO 4); 4) перераспределение интенсивности полос - (ZnBe) 2 SiO 4:Mn. Характер зависимостиI люм = φ(Т) определяется составом основы люминофора, химической природой активатора и присутствием так называемых « гасителей» люминесценции. При повышении Т (в определённом интервале Т) происходит ↓I люм - температурное тушение люминесценции. Люминофоры для ламп ДРЛ выбираются с учётом температуры внешней колбы.

Квантовый выход люминесценции

В кв =N л /N п, гдеN л - число излученных квантов,N п - число поглощённых квантов.

Энергетический выход люминесценции

В эн = Е л / Е п, где Е л - энергия люминесценции, Е п - поглощённая энергия. Эта величина характеризует полноту преобразования энергии и зависит от потерь на тепло. Связь В эн и В кв можно выразить формулой:

В эн = Е л / Е п = (ην л N л) / (ην п N п) = (ν л /ν п) В кв = (λ п /λ л) В кв, (1) где ν л /ν п - отношение частот фотона люминесценции и поглощённого фотона, λ п /λ л - отношение длин волн. Это выражение говорит о том, что В эн растет с приближением полос излучения и поглощения.

Значения величин В эн и В кв зависят от состава и технологии изготовления люминофора, при этом очень большое влияние оказывает присутствие посторонних примесей и концентрация активатора, а также условия возбуждения и температура. Для ртутных ЛЛ низкого давления В эн мал из-за большой разницы λ возб (254 и 185 нм) и λ люм. Для безртутных ЛЛ (разряд в инертных газах) В эн ещё меньше. В эн можно повысить при применении вместо ртутиCd(326 и 224 нм), но при этом возникают большие проблемы с получением оптимального давления паровCd(~ 1 Па).

Разгорание и затухание люминесценции

Законы разгорания и затухания люминесценции различны для разных люминофоров. У характеристических люминофоров разгорание может происходить постепенно и выходить на стационарное положение. Затухание у большинства люминофоров происходит по экспоненциальному законуI t =I o e - t /τ , гдеI o - интенсивность в начальный момент после прекращения возбуждения,I t - интенсивность в моментt, τ - время жизни атома активатора в возбуждённом состоянии.

Время затухания не зависит от интенсивности возбуждения и Т. По экспоненциальному закону затухают люминофоры на основе фосфатов, силикатов, арсенатов, германатов. Характеристические люминофоры с 2 активаторами (ГФК:Sb,Mn) затухают так: свечение каждого активатора затухает по экспоненциальному закону. Для некоторых характеристических люминофоров затухание сначала экспоненциальное, а затем описывается гиперболой (силикат цинка, активированныйMn)

У люминофоров рекомбинационного типа кривая разгорания имеет ряд особенностей: 1)I o тем больше, чем большеI возб, 2) время достижения состояния насыщения при постоянном возбуждении у рекомбинационных люминофоров значительно больше, чем у характеристических, 3) разгорание на начальной стадии близко к экспоненциальному закону:I люм ~ ~I возб (1-e - t /τ), при этом τ = φ(I возб), τ↓ приI возб .

Затухание у этих люминофоров имеет сложный характер, так как свободные электроны могут перемещаться по кристаллу и рекомбинировать с любым ионизованным центром или локализоваться в ловушках. Теоретически это выражается формулой гиперболы 2-го порядка: I t = =I o / (1+at) 2 . У реальных люминофоров закон затухания отклоняется от этого типа: сначала экспонента, а затем по эмпирической формуле Беккереля -I t =I o / (1+at) n , где 1

Запасание светосуммы . Зная законы разгорания и затухания можно определить так называемые светосуммы по разгоранию и по затуханию (на рис.3 -L р иL з, соответственно),L р - запасаемая энергия,L з

Кривые термовысвечивания

Длительность послесвечения люминофора зависит от числа ловушек, их глубины и от числа электронов, находящихся на ловушках. Исследовать свойства электронных ловушек можно методом термического высвечивания (термовысвечивания), который заключается в следующем. Люминофор охлаждают до температуры жидкого азота или жидкого гелия и при этой температуре возбуждают светом - при этом электроны, попавшие в процессе возбуждения на ловушки, локализуются на них. Затем источник возбуждения выключают и начинают нагревать люминофор с определённой постоянной скоростью β - при некоторой температуре наблюдается резкое увеличение I люм. Это обусловлено сообщением люминофору энергии, достаточной для того, чтобы освободить электроны с ловушек определённой глубины. Эти электроны рекомбинируют с центрами люминесценции, что приводит к вспышке люминесценции при данной температуре. Таким образом на кривой зависимостиI люм = φ(Т) - кривой термовысвечивания (КТ) - появляются ряд максимумов . Зная температуру вспышки можно определить глубину ловушки из уравнения: (βЕ)/(kT 2) =se - E / kT , гдеs- постоянная, зависящая от типа люминофора. При β = 0,01 град/сек Е ≈ Т/400. Площадь, ограниченная КТ и осью абсцисс, пропорциональна числу электронов, запасённых в ловушках.

На КТ сильно влияют чистота исходных материалов и способ изготовления люминофоров, а также условия проведения опыта: скорость нагревания, длительность возбуждения в замороженном состоянии, промежуток времени между возбуждением и началом нагрева, I возб. Спектр излучения и КТ люминофора подобны, т.е. максимумы связаны с активатором.

Снижение светового потока в процессе работы ЛЛ

Зависимость Ф л = φ (t) происходит за счёт следующих факторов: а) фотолитического разрушения люминофора (при наличии конкурирующего действия излучения с λ = 185 нм - образование центров окраски, и излучения с λ = 254 нм - восстановление центров свечения); б) взаимодействие люминофора с наполнением ЛЛ (парыHg, примесные газы, продукты распыления элементов электродных узлов ЛЛ; в) комбинации эффектов по пунктам а и б.

Лоури и Батлер для изменения во времени световой отдачи (η л) ЛЛ приводит формулу: η л (t) = А е -α t + В е -β t + С е -с t , где А, В, С, α, β, с - постоянные . Первый член формулы характеризует ↓ η л при взаимодействии люминофора с активными примесями в газовой фазе (в течение нескольких часов), второй член - взаимодействие люминофора с подложкой (~ 100 часов), третий член - фотохимическое разложение люминофора при облучении, особенно излучением линии 185 нм.

Гугель Б.М. показал, что изменение η л различных люминофоров протекает по логарифмическому закону: η ло - η л t = ∆η л =ln(Akt+1)/k, гдеAиk- постоянные. Этот закон выводится из предположения, что под влиянием УФС - излучения (185 нм) образуется оптически активный слой толщинойxиз ионовSb, блуждающих по кристаллу, при этомx= α ∆η л, аdx/dt= А 1 е - k 1 x ,где А 1 - коэффициент, пропорциональныйI 185 ,k1- коэффициент поглощения для линии 185 нм.

Воздействие излучения с λ = 185 нм на люминофор приводит к восстановлению Sbс одновременным выделением О 2 . Если О 2 отводится (под откачкой), то реакция восстановления продолжается, т.е. постоянно наращивается (реакция начинается у поверхности - быстрый процесс и затем определяется скоростью диффузииSbиз объёма. За 12÷15 часов под вакуумом в процессе такого фотолиза спад яркости люминофора составляет 15 % и дальше продолжается. При фотолизе без откачки спад составляет 7÷8 % за несколько часов, затем процесс стабилизируется.

Присутствие Н 2 , Н 2 О в ЛЛ приводит к переносу О 2 , образующегося в результате фотолиза люминофора, в приэлектродную область, где О 2 поглощается Ва с образованием ВаО. Гугель Б.М. даёт следующую формулу для спада светового потока (∆Ф): ∆Ф = ∆Ф м +ln(Akt+1)/k, где ∆Ф м - мгновенная потеря (~ за 10 минут). Значения коэффициентов для разных газовых смесей следующие.

Газ ∆Ф м k A

Ar 0 0,15 0,053

Ar+2,5%H 2 O 6,5 0,14 0,121

Ar+2.5%CH 4 11,6 0,124 0,097

Ar+2,5%H 2 13,5 0,115 0,074

При введении Н-содержащих примесей в разряд ЛЛ образуются атомы Н, проникающие в приповерхностный слой люминофора и восстанавливающие Sb-центры свечения до атомного состояния, при этом происходит уничтожение центров свечения с соответствующей потерей Ф л (~ 10 минут - мгновенные потери). Атомы Н также адсорбируются на поверхности люминофора, что приводит к увеличению адсорбционной способности его в отношенииHg.

Несомненно, все новое привлекательное и манящее. Сегодня все популярнее становится применение элементов светонакопительной энергии, так называемых люминофоров. Такие элементы активно используются на обозначениях в населенных пунктах, на и т.д., все чаще их стали применять в интерьерах, выделяя определенные предметы или целые экспозиции. Естественно у многих возникает вопрос о том, что такое люминофор.

Люминофор - специальный химический состав, обладающий светонакопительной памятью. Свет поглощается из окружающей среды и выделяется в виде световой энергии в условиях затемнения. Люминофоры в готовом виде существуют в природе. По классификации они бывают органического и неорганического происхождения. При наличии необходимых веществ можно приготовить люминофор своими руками.

В производстве и быту чаще применяются фотолюминофоры. Они не растворяются в воде, прекрасно переносят ультрафиолет, не выделяют вредных для здоровья испарений и излучений. Люминофоры такого типа пожаробезопасны, легки в применении и эксплуатации. Свечение выделяемое такими препаратами удерживается в течение суток. Безусловно, заинтересованные пользователи задаются вопросом о том, где купить люминофор. Приобрести люминофоры необходимой расцветки можно у поставщиков различных промышленных товаров, либо в специализированных интернет-магазинах.

Обладают неограниченной сферой применения, начиная от искусства боди-арта и заканчивая оформлением интерьеров и тюнингованием автомобилей. Следуя моде, безусловно, многие попытаются украсить окружающие предметы интересными свечениями, попытавшись сделать люминофор своими руками. Теоритически это возможно. Главное правильно подобрать пропорции расходных материалов и создать оптимальные условия для химической реакции.

Для того чтобы сделать люминофор своими руками, необходимо иметь в наличии и хвойный концентрат.

Для того чтобы был результат, все элементы необходимо брать в чистом виде без примесей. Их можно приобрести в нужном количестве в аптеках. Концентрат растворяют в чистой воде в соотношении 1 г на 50 мл. Определить, что хвойного концентрата достаточно, можно по цвету - он должен быть ярко-желтым. Отдельно необходимо взвесить одинаковые нормы борной кислоты, примерно по 2 грамма. Это можно сделать при помощи весов или чайной ложки.

На заранее подготовленную пластинку алюминия наносится порция борной кислоты, смешивается с хвойным раствором (10 кап.), выравнивается по поверхности (примерно, слой смеси должен быть около 2-3 мм). Пластинку помещают на плитку для прогрева. Важно, чтобы полностью образующиеся пузырьки необходимо аккуратно прокалывать, используя иглу. Сделанный таким образом люминофор своими руками после полного затвердевания будет светиться в темноте.

Здесь представлен один способ изготовления люминофора. На самом деле существует порядка десятка рецептов, некоторые из них представляют собой сложный технологический процесс, требующий специального оборудования и условий.