7.4 Люминесценция
Некоторые вещества способны светиться после облучения их видимым светом, γ-квантами, потоками электронов или других частиц, при трении и разламывании и т.п. Такое излучение называется люминесценцией, а тела, способные люминесцировать – люминофорами или фосфорами.
Люминесценция является неравновесным излучением, т.е. это не тепловое излучение. Другой особенностью люминесценции является ее заметная длительность по сравнению с периодом световых колебаний; свечение люминесценции продолжается в течение, по крайней мере, 10-10 с после прекращения возбуждения, а в некоторых случаях свечение может продолжаться в течение секунд, минут, часов и даже месяцев после прекращения возбуждения.
Различают флуоресценцию – свечение длительностью менее 10-6 с и фосфоресценцию – свечение длительностью более 10-6 – 10-5 с.
Правило Стокса: при люминесценции возникает свечение, имеющее большую длину волны, чем длина волны возбуждающего света. Однако затем оказалось, что могут наблюдаться случаи антистоксового свечения, имеющего длину волны меньшую, чем у возбуждающего люминесценцию свечения.
Важной характеристикой люминесценции является энергетический выход η – отношение энергии, излученной телом при полном высвечивании, к энергии, поглощенной этим телом при возбуждении люминесценции. Энергетический выход может достигать значения 80% и более.
Д
ля
сообщения люминесцентных свойств в
структуре кристалла необходимо создавать
дефекты. Наиболее эффективными дефектами
являются примеси чужеродных атомов.
Эти примеси называются активаторами.
Содержание их в основном веществе не
превышает сотых долей процента . В
настоящее время получили большое
распространение кристаллофосфоры (см.
рис. 7.4) – они представляют собой сложные
искусственно приготовленные вещества
с дефектной структурой, обладающие
высокими люминесцентными свойствами.
А – примесный уровень активатора;
Л1, Л2 – незаполненные локальные уровни (ловушки)
Рисунок 7.4 – Структура кристаллофосфоров
На явлении люминисценции основаны люминисцентный анализ вещества, позволяющий выявить наличие очень малого количества примесей, люминисцентная дефектоскопия. Люминофоры широко используются в качестве активных сред лазеров, сцинтилляторов, светящихся указателей различных приборов и т. п.