Фотолюминофоры: различия между версиями

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Интерактивная навигация по истории
(Показать все непатрулированные изменения)
[непроверенная версия][непроверенная версия]
← Предыдущая правка
Содержимое удалено Содержимое добавлено
ВизуальныйВики-текст
отмена правки 124135791 участника Vbgy42yui1 (обс.)
Метка: отмена
 
(не показаны 4 промежуточные версии 4 участников)
Строка 14: Строка 14:


По основному компоненту условно можно выделить несколько групп:
По основному компоненту условно можно выделить несколько групп:
* [[Сульфиды (минералы)|Сульфиды]]. В первую группу входят [[сульфид цинка]], а также смесь [[Сульфид цинка|сульфидов цинка]] и [[Сульфид кадмия|кадмия]] в разной [[Стехиометрия|стехиометрии]], активированные [[Медь|медью]], [[Свинец|свинцом]], [[Марганец|марганцем]], [[Висмут|висмутом]]. В группу входят также сульфиды [[Сульфид кальция|кальция]], [[Сульфид магния|магния]], [[Сульфид стронция|стронция]] и [[Сульфид бария|бария]], с [[Активатор (люминесценция)|активаторами]] [[Висмут|висмута]], [[Медь|меди]], [[Цинк|цинка]], [[Сурьма|сурьмы]], [[Свинец|свинца]], [[Марганец|марганца]], [[Серебро|серебра]], [[Олово|олова]], и [[РЗЭ]] — [[Самарий|самария]] и [[Церий|церия]], которые готовятся из [[Сульфиды (минералы)|сульфидов]] <ref group="метод">[http://chemlight.ucoz.ru/load/nastojashhie_recepty_sulfidnykh_shhelochnozemelnykh_svetosostavov_na_chistykh_sulfidakh/1-1-0-10 Настоящие Рецепты Щелочноземельных Светосоставов На Чистых Сульфидах - Мои Файлы - Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref> или [[Карбонаты|карбонатов]] с добавкой [[Сера|серы]]<ref group="метод">[http://chemlight.ucoz.ru/load/receptura_i_tekhnologija_izgotovlenija_i_obrabotki_shhjolochnozemelnykh_svetosostavov_prigotovlennykh_iz_karbonatov_osnovnye_bazovye_cveta/1-1-0-11 Рецептура И Технология Изготовления И Обработки Щёлочноземельных Светосоставов Приготовленных Из Карбонатов. Основные Базовые Цвета. - Мои Файлы - Действующие Рецепты...<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>, восстановителей и плавней. В большинстве своём обладают длительной и интенсивной [[Флуоресценция|флуоресценцией]], [[Термолюминесценция|термолюминесценцией]], и некоторые [[Триболюминесценция|триболюминесценцией]].
* [[Сульфиды (минералы)|Сульфиды]]. В первую группу входят [[сульфид цинка]], а также смесь [[Сульфид цинка|сульфидов цинка]] и [[Сульфид кадмия|кадмия]] в разной [[Стехиометрия|стехиометрии]], активированные [[Медь|медью]], [[Свинец|свинцом]], [[Марганец|марганцем]], [[Висмут|висмутом]]. В группу входят также сульфиды [[Сульфид кальция|кальция]], [[Сульфид магния|магния]], [[Сульфид стронция|стронция]] и [[Сульфид бария|бария]], с [[Активатор (люминесценция)|активаторами]] [[Висмут|висмута]], [[Медь|меди]], [[Цинк|цинка]], [[Сурьма|сурьмы]], [[Свинец|свинца]], [[Марганец|марганца]], [[Серебро|серебра]], [[Олово|олова]], и [[РЗЭ]] — [[Самарий|самария]] и [[Церий|церия]], которые готовятся из [[Сульфиды (минералы)|сульфидов]] <ref group="метод">{{Cite web |url=http://chemlight.ucoz.ru/load/nastojashhie_recepty_sulfidnykh_shhelochnozemelnykh_svetosostavov_na_chistykh_sulfidakh/1-1-0-10 |title=Настоящие Рецепты Щелочноземельных Светосоставов На Чистых Сульфидах - Мои Файлы - Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2010-10-05 |archive-date=2011-02-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110201001803/http://chemlight.ucoz.ru/load/nastojashhie_recepty_sulfidnykh_shhelochnozemelnykh_svetosostavov_na_chistykh_sulfidakh/1-1-0-10 |deadlink=no }}</ref> или [[Карбонаты|карбонатов]] с добавкой [[Сера|серы]]<ref group="метод">{{Cite web |url=http://chemlight.ucoz.ru/load/receptura_i_tekhnologija_izgotovlenija_i_obrabotki_shhjolochnozemelnykh_svetosostavov_prigotovlennykh_iz_karbonatov_osnovnye_bazovye_cveta/1-1-0-11 |title=Рецептура И Технология Изготовления И Обработки Щёлочноземельных Светосоставов Приготовленных Из Карбонатов. Основные Базовые Цвета. - Мои Файлы - Действующие Рецепты...<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2010-10-17 |archive-date=2011-01-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110131234502/http://chemlight.ucoz.ru/load/receptura_i_tekhnologija_izgotovlenija_i_obrabotki_shhjolochnozemelnykh_svetosostavov_prigotovlennykh_iz_karbonatov_osnovnye_bazovye_cveta/1-1-0-11 |deadlink=no }}</ref>, восстановителей и плавней. В большинстве своём обладают длительной и интенсивной [[Флуоресценция|флуоресценцией]], [[Термолюминесценция|термолюминесценцией]], и некоторые [[Триболюминесценция|триболюминесценцией]].
* [[Селениды]]. Сюда относятся селениды [[Селенид цинка|цинка]], [[Селенид кадмия|кадмия]], [[Селенид кальция|кальция]], [[Селенид стронция|стронция]] и [[Селенид бария|бария]], активированные [[Медь|медью]], [[Цинк|цинком]], [[Сурьма|сурьмой]], [[Свинец|свинцом]], [[Висмут|висмутом]], [[Серебро|серебром]]. Все готовятся из готовых [[Селениды|селенидов]] или исходных соединений с добавкой плавней. Обладают сравнительно интенсивной [[Флуоресценция|флуоресценцией]] и [[Термолюминесценция|термолюминесценцией]].
* [[Селениды]]. Сюда относятся селениды [[Селенид цинка|цинка]], [[Селенид кадмия|кадмия]], [[Селенид кальция|кальция]], [[Селенид стронция|стронция]] и [[Селенид бария|бария]], активированные [[Медь|медью]], [[Цинк|цинком]], [[Сурьма|сурьмой]], [[Свинец|свинцом]], [[Висмут|висмутом]], [[Серебро|серебром]]. Все готовятся из готовых [[Селениды|селенидов]] или исходных соединений с добавкой плавней. Обладают сравнительно интенсивной [[Флуоресценция|флуоресценцией]] и [[Термолюминесценция|термолюминесценцией]]. [[File:Phosphor.JPG|мини|Пример фотолюминофор]]
* [[Сульфиды-селениды]]. Группа включает в себя смеси соединений первой и второй группы.
* [[Сульфиды-селениды]]. Группа включает в себя смеси соединений первой и второй группы.
* Окисные фотолюминофоры. Это [[оксиды]] [[Оксид магния|магния]], [[Оксид кальция|кальция]], [[Оксид стронция|стронция]] и [[Карбонат бария|карбоната бария]], прокаленные с плавнями и активаторами из второй группы. Готовятся без добавления серы<ref group="метод">[http://chemlight.ucoz.ru/load/fosfory_na_osnove_okisej_shhjolochnozemelnykh_metallov_bez_sery/1-1-0-6 Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>. Обладают хорошей люминесценцией, также флуоресценцией и сильной термолюминесценцией.
* Окисные фотолюминофоры. Это [[оксиды]] [[Оксид магния|магния]], [[Оксид кальция|кальция]], [[Оксид стронция|стронция]] и [[Карбонат бария|карбоната бария]], прокаленные с плавнями и активаторами из второй группы. Готовятся без добавления серы<ref group="метод">{{Cite web |url=http://chemlight.ucoz.ru/load/fosfory_na_osnove_okisej_shhjolochnozemelnykh_metallov_bez_sery/1-1-0-6 |title=Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2010-10-17 |archive-date=2011-02-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110202011720/http://chemlight.ucoz.ru/load/fosfory_na_osnove_okisej_shhjolochnozemelnykh_metallov_bez_sery/1-1-0-6 |deadlink=no }}</ref>. Обладают хорошей люминесценцией, также флуоресценцией и сильной термолюминесценцией.
* Неорганические [[бораты]]. [[Борат цинка|Бораты цинка]] и [[Борат Кадмия|кадмия]] разной стехиометрии с [[Марганец|марганцевым]] активатором. Имеют хорошую флюоресценцию оранжево-красных тонов.
* Неорганические [[бораты]]. [[Борат цинка|Бораты цинка]] и [[Борат Кадмия|кадмия]] разной стехиометрии с [[Марганец|марганцевым]] активатором. Имеют хорошую флюоресценцию оранжево-красных тонов.
* Прочие [[Кристаллофосфор|кристаллофосфоры]], в частности [[Нитрид бора|нитриды бора]] и их смеси.
* Прочие [[Кристаллофосфор|кристаллофосфоры]], в частности [[Нитрид бора|нитриды бора]] и их смеси.
Строка 23: Строка 23:
Все группы фотолюминофоров различаются не только по химическому составу, но и по физическим свойствам, присущим разным составам, а также способами [[Синтез|синтеза]], обработки и применения таких составов на практике.
Все группы фотолюминофоров различаются не только по химическому составу, но и по физическим свойствам, присущим разным составам, а также способами [[Синтез|синтеза]], обработки и применения таких составов на практике.


При возбуждении [[Люминофор|люминофора]] светом энергия может быть поглощена как на уровне активатора, так и на уровне основного вещества.
При возбуждении [[Люминофор|люминофора]] светом энергия может быть поглощена как на уровне активатора, так и на уровне основного вещества (матрицы).


Поглощение световой энергии на уровне активатора сопровождается переходом электрона с основного уровня активатора на возбуждённый, а излучение света происходит при обратном перемещении [[Электрон|электрона]]. Возникает явление флуоресценции. Электроны, вырванные возбуждающим светом, могут перейти в зону проводимости и локализоваться на ловушках. Освободиться из ловушек электроны могут лишь в том случае, если им сообщить необходимое количество энергии. При этом электроны либо переходят в зону активатора и рекомбинируют с центрами свечения, либо будут повторно захвачены ловушками. В этом случае возникает явление [[Фосфоресценция|фосфоресценции]] (длительное свечение)<ref name=":0">{{Книга|автор=Казанкин О. Ф., Марковский Л. Я., Миронов И. А., Пекерман Ф. М., Петошина Л .Н.|заглавие=Неорганические люминофоры|ответственный=|издание=|место=Ленинград|издательство=|год=1975|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>.
Поглощение световой энергии на уровне активатора сопровождается переходом электрона с основного уровня активатора на возбуждённый, а излучение света происходит при обратном перемещении [[Электрон|электрона]]. Возникает явление флуоресценции. Электроны, вырванные возбуждающим светом, могут перейти в зону проводимости и локализоваться на ловушках. Освободиться из ловушек электроны могут лишь в том случае, если им сообщить необходимое количество энергии. При этом электроны либо переходят в зону активатора и рекомбинируют с центрами свечения, либо будут повторно захвачены ловушками. В этом случае возникает явление [[Фосфоресценция|фосфоресценции]] (длительное свечение)<ref name=":0">{{Книга|автор=Казанкин О. Ф., Марковский Л. Я., Миронов И. А., Пекерман Ф. М., Петошина Л .Н.|заглавие=Неорганические люминофоры|ответственный=|издание=|место=Ленинград|издательство=|год=1975|страницы=|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>.


При поглощении света на уровне основного вещества электроны переходят в зону проводимости из [[Валентная зона|валентной зоны]]. В валентной зоне образуются дырки, которые переходят и могут локализоваться в зоне активатора. Помимо образования электронно-дырочных пар, в решетке могут образоваться [[экситоны]] (квазичастицы, представляющие собой электронное возбуждение в кристалле), которые способны ионизировать центры свечения. Возникает явление люминесценции<ref name=":0" />.
При поглощении света на уровне основного вещества электроны переходят в зону проводимости из [[Валентная зона|валентной зоны]]. В валентной зоне образуются дырки, которые переходят и могут локализоваться в зоне активатора. Помимо образования электронно-дырочных пар, в решётке могут образоваться [[экситоны]] (квазичастицы, представляющие собой электронное возбуждение в кристалле), которые способны ионизировать центры свечения. Возникает явление люминесценции<ref name=":0" />.


== Применение ==
== Применение ==
[[Файл:Exit sign in Russia (11).JPG|мини|Эвакуационный знак с люминофорным покрытием]]
[[Файл:Exit sign in Russia (11).JPG|мини|Эвакуационный знак с люминофорным покрытием]]
Сфера применения фотолюминофоров достаточно обширна. Узкополосные люминофоры, активированные [[Редкоземельные элементы|редкоземельными элементами]], используются при создании [[Люминесцентная лампа|люминесцентных ламп]]. Перспективность применения этих люминофоров обусловлена возможностью одновременного повышения [[Световая отдача|световой отдачи]] и индекса цветопередачи люминесцентных ламп. Это помогает добиться существенной экономии расходов на освещение<ref>{{Книга|автор=Быстров Ю. А., Литвак И. И., Персианов Г. М|заглавие=Электронные приборы для отображения информации|год=1985|место=Москва}}</ref><ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/49570059|заглавие=Revolution in lamps : a chronicle of 50 years of progress|год=2001|издание=2nd ed|место=Lilburn, GA|издательство=Fairmont Press|страниц=1 online resource (xxiv, 288 pages)|isbn=0-88173-378-4, 978-0-88173-378-5, 978-1-003-15098-5, 1-003-15098-5}}</ref>.
Сфера применения фотолюминофоров достаточно обширна. Узкополосные люминофоры, активированные [[Редкоземельные элементы|редкоземельными элементами]], используются при создании [[Люминесцентная лампа|люминесцентных ламп]]. Также, фотолюминофор используется во всех [[Белый светодиод|белых светодиодах]]. Перспективность применения этих люминофоров обусловлена возможностью одновременного повышения [[Световая отдача|световой отдачи]] и индекса цветопередачи люминесцентных ламп. Это помогает добиться существенной экономии расходов на освещение<ref>{{Книга|автор=Быстров Ю. А., Литвак И. И., Персианов Г. М|заглавие=Электронные приборы для отображения информации|год=1985|место=Москва}}</ref><ref>{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/49570059|заглавие=Revolution in lamps : a chronicle of 50 years of progress|год=2001|издание=2nd ed|место=Lilburn, GA|издательство=Fairmont Press|страниц=1 online resource (xxiv, 288 pages)|isbn=0-88173-378-4, 978-0-88173-378-5, 978-1-003-15098-5, 1-003-15098-5}}</ref>.


Фотолюминофоры нашли применение в эвакуационных системах, поскольку в отличие от электрических эвакуационных систем не потребляют энергию, не требуют затрат на эксплуатацию и позволяют реализовать протяжённую разметку в труднодоступных местах.
Фотолюминофоры нашли применение в эвакуационных системах, поскольку в отличие от электрических эвакуационных систем не потребляют энергию, не требуют затрат на эксплуатацию и позволяют реализовать протяжённую разметку в труднодоступных местах.
Строка 49: Строка 49:


== Литература ==
== Литература ==
[[Категория:Люминесценция]]
[[Категория:Люминофоры]]

Текущая версия от 12:39, 7 февраля 2024

Основная статья: Люминофор

Фотолюминофо́ры — группа люминофоров, которые люминесцируют под воздействием света. Сохраняют накопленную световую энергию и отдают её как непосредственно в момент возбуждения, так и в виде послесвечения какой-либо продолжительности после прекращения возбуждения в видимом, ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектре. К этому классу люминофоров относится очень широкий список соединений. Различают как природные фотолюминофоры, так и искусственно синтезированные.

К природным фотолюминофорам относят категорию минералов, которые во время своего образования могли претерпеть особые изменения, связанные с температурным режимом, наличием определённого состава примесей, давления, минералы, обладающие флуоресценцией (свечением, заметным в темноте), к примеру, такие как вюрцит — ZnS, некоторые смесевые разновидности барита и кальцита. Эта категория минералов является очень редкой и ценной.

Флюорит

К искусственным фотолюминофорам относят синтезированные соединения, обладающие улучшенными характеристиками послесвечения и свойствами, намного превосходящими природные минералы. К ним относятся сульфиды и селениды элементов второй группы таблицы Менделеева, в частности селенид магния MgSe, кальция CaSe, стронция SrSe, бария BaSe, цинка ZnSe. К фотолюминофорам относят также нитриды бора и некоторые окисные соединения металлов второй группы. К искусственным фотолюминофорам так же относят и сравнительно недавно синтезированные составы. Эти соединения являются формульными и структурными аналогами природного минерала шпинели — MgAl2O4.

Основные сведения

[править | править код]

В подавляющем большинстве, фотолюминофоры — это искусственно синтезированные многокомпонентные смеси неорганических соединений. Смесь состоит из:

По основному компоненту условно можно выделить несколько групп:

Все группы фотолюминофоров различаются не только по химическому составу, но и по физическим свойствам, присущим разным составам, а также способами синтеза, обработки и применения таких составов на практике.

При возбуждении люминофора светом энергия может быть поглощена как на уровне активатора, так и на уровне основного вещества (матрицы).

Поглощение световой энергии на уровне активатора сопровождается переходом электрона с основного уровня активатора на возбуждённый, а излучение света происходит при обратном перемещении электрона. Возникает явление флуоресценции. Электроны, вырванные возбуждающим светом, могут перейти в зону проводимости и локализоваться на ловушках. Освободиться из ловушек электроны могут лишь в том случае, если им сообщить необходимое количество энергии. При этом электроны либо переходят в зону активатора и рекомбинируют с центрами свечения, либо будут повторно захвачены ловушками. В этом случае возникает явление фосфоресценции (длительное свечение)[2].

При поглощении света на уровне основного вещества электроны переходят в зону проводимости из валентной зоны. В валентной зоне образуются дырки, которые переходят и могут локализоваться в зоне активатора. Помимо образования электронно-дырочных пар, в решётке могут образоваться экситоны (квазичастицы, представляющие собой электронное возбуждение в кристалле), которые способны ионизировать центры свечения. Возникает явление люминесценции[2].

Применение

[править | править код]
Эвакуационный знак с люминофорным покрытием

Сфера применения фотолюминофоров достаточно обширна. Узкополосные люминофоры, активированные редкоземельными элементами, используются при создании люминесцентных ламп. Также, фотолюминофор используется во всех белых светодиодах. Перспективность применения этих люминофоров обусловлена возможностью одновременного повышения световой отдачи и индекса цветопередачи люминесцентных ламп. Это помогает добиться существенной экономии расходов на освещение[3][4].

Фотолюминофоры нашли применение в эвакуационных системах, поскольку в отличие от электрических эвакуационных систем не потребляют энергию, не требуют затрат на эксплуатацию и позволяют реализовать протяжённую разметку в труднодоступных местах.

Для оптимизации поисковых работ предлагается использовать альтернативные источники световой энергии – люминофоры длительного послесвечения (ЛДП). Люминофоры можно наносить на одежду в виде вставок. Также люминофоры можно использовать для маркировки пострадавших.

ЛДП используются в изделиях в двух основных типах:

  1. Лакокрасочный вариант характеризуется высокой яркостью свечения, экономичным расходом люминофора, высокой долговечностью, устойчивостью к внешним  воздействиям. Наносится на изделие поверх отражающего слоя (белый грунт) и покрывается сверху защитным слоем. К недостаткам относится низкая гидролитическая устойчивость, особенно при воздействии солнечного облучения.
  2. Монолитный вариант представляет собой изделие из материала с малым оптическим поглощением.

Алюминат стронция в виде тонкослойного источника света используется в эвакуационных знаках и знаках пожарной безопасности[5]

Примечания

[править | править код]

Методики

  1. ↑ Настоящие Рецепты Щелочноземельных Светосоставов На Чистых Сульфидах - Мои Файлы - Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет. Дата обращения: 5 октября 2010. Архивировано 1 февраля 2011 года.
  2. ↑ Рецептура И Технология Изготовления И Обработки Щёлочноземельных Светосоставов Приготовленных Из Карбонатов. Основные Базовые Цвета. - Мои Файлы - Действующие Рецепты... Дата обращения: 17 октября 2010. Архивировано 31 января 2011 года.
  3. ↑ Действующие Рецепты Люминофоров - Химический Свет. Дата обращения: 17 октября 2010. Архивировано 2 февраля 2011 года.

Литература

[править | править код]
  1. ↑ Rong-Jun Xie, Naoto Hirosaki. Silicon-based oxynitride and nitride phosphors for white LEDs—A review // Science and Technology of Advanced Materials. — 2007-01. — Т. 8, вып. 7-8. — С. 588–600. — ISSN 1878-5514 1468-6996, 1878-5514. — doi:10.1016/j.stam.2007.08.005.
  2. ↑ 1 2 Казанкин О. Ф., Марковский Л. Я., Миронов И. А., Пекерман Ф. М., Петошина Л .Н. Неорганические люминофоры. — Ленинград, 1975.
  3. ↑ Быстров Ю. А., Литвак И. И., Персианов Г. М. Электронные приборы для отображения информации. — Москва, 1985.
  4. ↑ Revolution in lamps : a chronicle of 50 years of progress. — 2nd ed. — Lilburn, GA: Fairmont Press, 2001. — 1 online resource (xxiv, 288 pages) с. — ISBN 0-88173-378-4, 978-0-88173-378-5, 978-1-003-15098-5, 1-003-15098-5.
  5. ↑ Абовян М. Ю., Микаэль Ю., Большухин В. А., Буйновский А. С. Функциональные оксидные материалы на основе редких и редкоземельных металлов. — Томск, 2005.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Фотолюминофоры&oldid=136036226