80 К и 300 к, лист 1
1600 в
Na2SO4_2,7eV_80K Na2SO4_2,7_eV_300K
1200
800
400
0
6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0
Энергия, эВ
в – возбуждение полосы на 2,7 эВ
600 г
Na2SO4_2,43eV_80K Na2SO4_2,43eV_300K
400
200
0
6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5
Энергия, эВ
г – возбуждение полосы на 2,43 эВ Рисунок 3.3, лист 2
1,0
0,5
0,0
4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5
Энергия, эВ
Рисунок 3.4 - Спектр излучения кристалла Na2SO4 при температуре 300 K,
при возбуждении фотонами с энергией 4,75 эВ
На рисунке 3.5 (кривая 1) представлена рентгенолюминесценция кристалла
LiKSO4
при температуре 80 К. На этом же рисунке показана (кривая 2)
рентгенолюминесценция кристалла
LiKSO4
при температуре 300 К. Из рисунка
видно, что максимумы рентгенолюминесценцииоблученных кристаллов
LiKSO4
при 300 К и 80 К, отличаются незначительно всего на 0,05 эВ. В обеих
случаяхнаблюдается ассиметричная широкая полоса излучения в спектральном интервале (4,1-2,2) эВ.
На рисунке 3.6 (кривая 1) представлена фотолюминесценция кристалла
LiKSO4
при температуре 80 К. На этом же рисунке (кривая 2) представлена
фотолюминесценция кристалла
LiKSO4
при температуре300 К. В обоих случаях
кристаллы возбуждались ртутной лампой с энергией фотона 6,2 эВ. Из рисунка
3.6 видно, что появляется широкая полоса с несколькими максимумами при 3,65 эВ, 3,3 эВ, 3,1 эВ, 2,66 эВ, 2,42 эВ. Эти максимумы проявляются при облучении фотонами при температурах 80 К и 300 К, но с разной интенсивностью. Из сравнения спектров рентгенолюминесценции со спектрами фотолюминесценции можно сделать следующие выводы.
24
22
20
1
18
16
14
12
10 2
8
6
4
2
0
5 4 3 2 1
Энергия, эВ
1 – при 80 К, 2 – при 300 К
Рисунок 3.5 – Рентгенолюминесценция кристалла
LiKSO4
12
1
10
8
6
4 2
2
0
5 4 3 2 1
Энергия, эВ
1 – при температуре 80 К, 2 – при температуре 300 К
Рисунок 3.6 - Фотолюминесценция кристалла
LiKSO4 . В обоих случаях
кристаллы возбуждались ртутной лампой с энергией фотона 6,2 эВ.
При рентгеновском возбуждении преобладающими излучениями является высокоэнергетическая полоса люминесценции при (3,6-3,65) эВ. Эта же полоса излучения 3,65 эВ проявляется при фотовозбуждении, но гораздо с меньшей интенсивностью по сравнению с длинноволновыми полосами при 3,3 эВ, 2,66 эВ и 2,43 эВ, которые проявляются при низкоэнергетическом возбуждении фотонами с энергией 6,2 эВ.
На рисунке 3.7 представленспектр возбуждения широкой полосы
излучения кристалла
LiKSO4
в спектральном интервале (1,8–4,1) эВ. Полоса
излучения с максимумом при 3,6 эВ возбуждается фотонами с энергией 6,2 эВ (рисунок 3.7, кривая 3). Полоса излучения с максимумом при 2,66 эВ возбуждается фотонами с энергией 6,1 эВ, (рисунок 3.7, кривая 1), а полоса излучения при 2,40 эВ возбуждается при 5,5 эВ и 5,0 эВ соответственно (рисунок 3.7, кривая 2). Длинноволновая полоса излучения при 1,8 эВ возбуждается при 2,7 эВ (рисунок 3.7, кривая 4). Необходимо отметить, что каждой полосе излучения в фотолюминесценции в спектральном интервале от
5 эВ до 6,2 эВ соответствует отличающаяся полоса возбуждения.
Фотовозбуждение кристалла
LiKSO4
фотонами с энергией до 6,2 эВ создают
низкоэнергетические электронные возбуждения – молекулярные экситоны.
16
14
2
12
10
8
4
6 1
4
3
2
0
7 6 5 4 3 2
Энергия, эВ
1 – для полосы излучения 3,5эВ, 2 – для полосы излучения 2,66 эВ, 3 – для полосы излучения 2,44 эВ и 4 – для полосы излучения 1,8 эВ
Рисунок 3.7 – Спектры возбуждения при 300 К кристалла
LiKSO4
При распаде таких электронных возбуждений создаются электронно- дырочные центры захвата с различными энергетическими и геометрическими расстояниями.
На рисунке 3.8 представлен спектр рентгенолюминесценции кристалла
Li2SO4 : H2O
взятого из работы [54]. На этом же рисунке 3,8 (кривая 2)
представлен спектральный состав пика ТСЛ (140-160) К облученного кристалла
Li2SO4 ; H2O
при 80 К, здесь же показана (рисунок 3,8, кривая 3) фосфоресценция
облученного
Li2SO4 ; H2O
при 80К. Из рисунка 3,8 видно, чтопри
рентгенолюминесценции, в спектральном составе ТСЛ и фосфоресценции появляются широкая полоса излучения с несколькими максимумами.
На рисунке 3.9 (кивая 1 и 2) представлен спектр фотолюминесценции
возбужденного кристалла
Li2SO4 : H2O
с энергией фотона 6,2 эВ при 80 К и 300
К, соответственно. Из рисунка 3.9 видно, что в фотолюминесценции при 300 К в процессе рентгенолюминесценции появляется широкий пик с максимумами при 3,7 эВ, (3,0– 3,1) эВ, 2,7 эВ и 2,43 эВ. При температуре жидкого азота наблюдаются те же полосы излучения, только в (2÷2,5) раза интенсивнее.
На рисунке 3.10 представлен спектр возбуждения кристалла
Li2SO4
для
полос излучения 3,0 эВ, 2,66 эВ и 2,43 эВ – при температуре жидкого азота. Полоса излучения 3,0 эВ появляется при возбуждении фотонами с энергиями 6,2 эВ, 5,6 эВ, 4,7 эВ, 4,1 эВ, 4,0 эВ – при температуре жидкого азота (рисунок 3.10, кривая 1). Полоса излучения с максимумами 2,66 эВ возбуждаются фотонами с энергией 6,2 эВ, 5,5 эВ, 4,0 эВ – при температуре жидкого азота, а полоса излучения 2,43 эВ возбуждается фотонами с энергией 6,2 эВ, 5,4 эВ, 4,7 эВ, 4,1 эВ и 3,2 эВ при температуре жидкого азота.
На рисунке 3.11 представлен спектр возбуждения
Li2SO4 : H2O
в широкой
области спектра от 5 до 11,5 эВ при температуре 300 К и 80 К, взятого из работы автора[121]: коротковолновая часть широкополосного излучения
выделялась с помощью фильтра
NiSO 4 : 7H 2O UFS 2 .
Из рисунка 3.11 (кривая 1) видно, что коротковолновая часть широкой полосы излучения эффективно возбуждается в вакуумно-ультрафиолетовой области от 9 эВ до 11,5 эВ, а менее эффективно - в спектральной области от 5,8 эВ и до 8эВ.Длинноволноваячасть от 3 эВ до 1,5 эВ полосы излучения выделяется с помощью фильтра БС-4 при 80 К и 300 К.
Так же, из рисунка 3.11 (кривая 2 и 3) видно, что длинноволновая полоса излучения возбуждается с большой эффективностью в спектральной области от 5 эВ до 8 эВ, а с меньшей эффективностью – в спектральной области от 9 эВ до 11,5 эВ.
Таким образом, в коротковолновой части широкой полосы излучения в
кристалле
Li2SO4 : H2O
эффективно возбуждаются рентгеновскими лучами и
фотонами с энергиями от 9 эВ до 11,5 эВ, а длинноволновая часть широкой полосы (3,0-1,5) эВ возбуждаются при энергиях от 8 эВ до 5 эВ, где создаются молекулярные экситоны и низкоэнергетические электронно-дырочные пары.
10 a
1
2
5 3
0
5 4 3 2
Энергия, эВ
а – после 30 минут облучения;
1 – рентгенолюминесценция; 2 – туннельной люминесценции; 3 – спектральный состав пика ТСЛ при 155-165 К
1,0 б
1
2
0,5
3
0,0
5 4 3 2
Энергия, эВ
б – после 4 часов облучения;
1 – рентгенолюминесценция; 2 – туннельной люминесценции; 3 – спектральный состав пика ТСЛ при 155-165 К
Рисунок 3.8 – Спектры люминесценции кристалла
Li2SO4 : H2O
[54]
1,0
1
0,5
2
0,0
5 4 3 2 1
Энергия, эВ
1 – при температуре 80 К; 2 – при температуре 300 К
Рисунок 3.9 - Спектр фотолюминесценции кристалла возбужденного при энергиях фотонов 6,2 эВ
Li2SO4 : H2O
1,0
3
0,5
2
1
0,0
6 5 4 3 2
Энергия, эВ
1 – для полосы излучения 3,0эВ; 2 – для полосы излучения 2,66 эВ; 3 – для полосы излучения 2,43 эВ
Рисунок 3.10 - Спектры возбуждения кристалла
жидкого азота.
Li2 SO4
при температуре
3
6
2
4
2
1
0
11 10 9 8 7 6 5
Энергия, эВ
– черезфильтр
NiSO 4 : 7H 2O UFS 2 при 80 К;
– при температуре 300 К через фильтр БС–4; 3– при температуре 80 К через фильтрБС–4
Рисунок 3.11 – Cобственное излучение
Em = 3 - 4,2 эВ
кристалла
Li2SO4 : H2O [121]
На рисунке 3.12 представлен спектр рентгенолюминесценции кристалла
LiNaSO4
облученного при 80 К (кривая 1) и 300 К (кривая 2). Появляется
широкая полоса рентгенолюминесценции с несколькими максимумами. Интенсивность полосы излучения при 80 К – в два раза выше чем у
облученного
LiNaSO4
при 300 К.
На рисунке 3.13 представлен спектр фотолюминесценции кристалла LiNaSO4 , облученного фотонами с энергиями 6,2 эВ при 80 К (кривая 1) и 300 К (кривая 2). Видно, что появляются полосы фотолюминесценции при 3,9 эВ,3,65 эВ, 3,3 эВ, 3,0 эВ, 2,66 эВ и 2,4 эВ. Широкая полоса излучения при 80 К в два раза интенсивнее, чем излучения при 300 К, т.е. такие соотношения, как и
облученного рентгеновским излучением
LiNaSO4 .
На рисунке 3.14 представлен спектр возбуждения фотолюминесценции
кристалла
LiNaSO4 . Коротковолновая полоса излучения при3,73 эВ
возбуждается фотонами с энергией 5,4 эВ, 5,6 эВ до 6,2 эВ (кривая 1), полоса излучения 3,36 эВ возбуждается при 5,55 эВ и 6,0–6,2 эВ (кривая 2), полоса
излучения 2,9 эВ возбуждается при 5,55 эВ, 5,75 эВ и 6,1 эВ (кривая 3), полоса
излучения 2,66 эВ возбуждается при 5,55 эВ и 5,75 эВ (кривая4).
8
1
6
4
2 2
0
5 4 3 2 1
Энергия, эВ
1 – облученный при температуре 80 К; 2 – облученный при температуре 300 К
Рисунок 3.12 - Спектр рентгенолюминесценции кристалла
LiNaSO4
120
80 1
40 2
0
4 3 2
Энергия, эВ
1 – облученный при температуре 80 К; 2 – облученный при температуре 300 К
Рисунок 3.13 - Спектр фотолюминесценции кристалла облученного фотонамис энергиями 6,2 эВ
LiNaSO4
18
16
14
12
2
10
8
3
6
4
4
1
2
0
6,25 6,00 5,75 5,50 5,25 5,00 4,75
Энергия, эВ
1 - возбуждение при 3,73 эВ; 2 - возбуждение при 3,36 эВ; 3 - возбуждение
при 2,9 эВ; 4 - возбуждение при 2,66 эВ
Рисунок 3.14 - Спектры возбуждения коротковолновой полосы излучения
при эВ фотолюминесценции кристалла.
LiNaSO4 .
Таким образом, каждой полосе излучения соответствует свой спектр возбуждения в ультрафиолетовой области спектра.
На рисунке 3.15 представлена рентгенолюминесценция кристалла
KNaSO 4
при температуре 80 К (кривая 1) и 300 К(кривая 2). Видно, что в спектрах излучения появляются полосы излучения с максимумами 3,65 эВ, 3,1 эВ, 1,85 эВ и другие полосы в пределах широкой полосы (рисунок 12, кривая 1).
Аналогичные полосы излучения возникают в облученном температуре 300 К (кривая 2).
NaSO4
при
На рисунке 3.16 представленспектр фотолюминесценции кристалла
KNaSO 4
при температуре 80 К (кривая 1) и 300 К (кривая 2). Видно, что
появляются широкие полосы излучения с максимумами при 3,65 эВ, 3,25 эВ, 2,65 эВ, 2,4 эВ. Интенсивность широкой полосы излучения при 80 К, приблизительно два раза выше, чем полосы излучения при 300 К.
На рисунке 3.17 представлен спектр возбуждения основных полос
фотолюминесценции кристалла
KNaSO 4
при 80 К. Видно, что полоса излучения
с максимумом 3,1 эВ в пределах широкой полосы излучения возбуждается с энергией фотонов 3,8 эВ, 4,1 эВ, 4,5 эВ, 4,65 эВ,5,5 эВ (кривая 1);полоса излучения с максимумом 2,64 эВ возбуждается с энергией фотонов 3,5 эВ, 4,0 эВ, 4,1 эВ, 4,35 эВ, 5,35 эВ и 5,85 эВ. Полоса излучения с максимумом 2,43 эВ возбуждается с энергией фотонов 3,0 эВ, 3,2 эВ,3,6 эВ, 3,9 эВ,5,23 эВ, 5,5 эВ (кривая 3).
Необходимо отметить, что широкие полосы излучения с различными максимумами возбуждаются нетолько вобласти энергииквантов
соответствующей возбуждению
SO2-
радикала, (5–6,2) эВ и выше. Возбуждения
4
4
радикала.
7
6
5
4 1
3
2 2
1
0
4 3 2
Энергия, эВ
1 - при температуре 80 К; 2 - при температуре 300 К
Рисунок 3.15 - Рентгенолюминесценция кристалла
KNaSO4
1,0
1
0,5
2
0,0
5 4 3 2
Энергия, эВ
1 - при температуре 80 К; 2 - при температуре 300 К Рисунок 3.16 - Фотолюминесценции кристалла KNaSO 4
1,0
0,8 3
0,6
0,4 2 1
0,2
0,0
6 5 4 3
Энергия, эВ
1 – возбуждение при 3 эВ; 2 - возбуждение при 2,62 эВ;
3 - возбуждение при 2,42 эВ
Рисунок 3.17 - Спектры возбуждения основных полос фотолюминесценции
кристалла
KNaSO 4
при 80 К
На рисунке 3.18 представлен спектр фотолюминесценции кристалла
K 2SO4 ,
возбужденного фотонами с энергией 6,14 эВ при 300 К. Видно, что появляется широкая полоса излучения от 4,0 эВ до 1,85 эВ с несколькими максимумами. В
работе авторов [122] было измерено собственное излучение кристалла
K 2SO4
при возбуждении синхротронной радиацией с энергией 9,3 эВ и 7,8 эВ. На
рисунке 18 представлен спектр излучения кристалла
K 2SO4
при возбуждении
фотонами с энергией 9,3 эВ (кривая 2) и 7,8 эВ (кривая 3). При возбуждении фотонами с энергиями 9,3 эВ появляется широкая полоса от 3 эВ до 5 эВ с максимумом при 4 эВ, а при возбуждении фотонами с энергией 7,8 эВ появляются излучения в спектральном интервале (2,5–3,5) эВ с максимумом 3 эВ.
На рисунке 3.19 представлен спектр возбуждения широкой полосы
излучения кристалла
K 2SO4
при 300 К. Полоса излучения с максимум 2,65 эВ,
возбуждающаяся при энергиях фотонов 3,65 эВ и 5,25 эВ, а полоса излучения с максимумом при энергиях фотона 3,4 эВ, 5,2 эВ и 5,65 эВ.
1,0
0,5
0,0
5 4 3 2
Энергия, эВ
Рисунок 3.18 - Спектр фотолюминесценции кристалла
K 2 SO4 ,
возбужденного фотонами с энергией 6,14 эВ при 300 К
1,0
2
0,5
1
0,0
6 5 4 3
Энергия, эВ
1 - возбуждение при 2.42 эВ; 2 - возбуждение при 2,65 эВ
Рисунок 3.19 - Спектры возбуждения широкой полосы излучения
кристалла
K 2SO4
при 300 К