Катодолюминесценция

Катодолюминесценция огранённого алмаза (бриллианта) в камере электронного микроскопа

Катодолюминесценция — физическое явление, заключающееся в свечении (люминесценции) вещества, облучаемого быстрыми электронами (катодными лучами). Является одним из многих процессов, сопровождающих бомбардировку вещества электронами.

Физика явления

Движущийся в веществе быстрый электрон претерпевает упругие и неупругие взаимодействия. В результате неупругих взаимодействий (взаимодействий с изменением энергии электрона) возникают:

• эмиссия вторичных электронов
• эмиссия оже-электронов
• колебания кристаллической решётки (фононы)
• электронные колебания (плазмоны)
• непрерывное рентгеновское излучение
• характеристическое рентгеновское излучение
• электронно-дырочные пары и катодолюминесценция

Катодолюминесценция, как и другие типы люминесценции, может быть результатом рекомбинации электронно-дырочных пар, внутрицентровых переходов, переходов между дефектными уровнями и т. д. При этом причиной существования возбуждённых состояний в веществе (прямой или косвенной) является бомбардировка электронами.

Спектры катодолюминесценции

При взаимодействии электронного пучка с веществом, реализуются практически все возможные электронные состояния. Это обусловлено тем, что энергия электронов пучка много больше (1 ÷ 1000 кэВ), чем ширина запрещённой зоны вещества (до 15 эВ). В результате, спектры катодолюминесценции гораздо богаче, чем спектры, например, фотолюминесценции. Возможность менять в широком диапазоне интенсивность облучения вещества электронами позволяет добиваться эффектов насыщения, что не всегда возможно при накачке светом (фотовозбуждение) или возбуждении электронных состояний вещества каким-либо другим способом.

Экран кинескопа старого телевизора светится за счет катодолюминесценции

Применение

На явлении катодолюминесценции основан принцип действия сегментных индикаторов (например, ИВ-2, ИВ-3), электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). До последнего времени ЭЛТ были основной деталью осциллографов, телевизоров, мониторов.

Исследование катодолюминесценции вещества может являться мощным источником информации о его свойствах.

Ссылки

• [bse.sci-lib.com/article059955.html Катодолюминесценция в Большой советской энциклопедии]
• «Локальная катодолюминесценция и её возможности для исследования зонной структуры твёрдых тел» (Г. В. Спивак, В. И. Петров а, М. К. Антошина, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, г. Москва, 1986)