Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
В случае рекомбинационных люминофоров процессы разгорания п затухания происходят по другим законам. В данном случае в процессе разгорания число ионизованных центров и рекомбинаций электронов с ионизованными центрами увеличивается.
Расчет кинетики такого процесса, проведенный Антоновым-Романов-ским [4, с. 19] показывает, что интенсивность люминесценции / при разгорании сложным образом зависит от времени t> и интенсивности возбуждающего света Е:
( \ _,-2 V
/ & кЕ\ ----=-
\ 1 + <Г2/?Р0 J
где % — постоянная, пропорциональная коэффициенту поглощения; р — вероятность рекомбинации.
Как следует из рис. 1.18 свечение достигает стационарного значения через некоторое время тем более длительное, чем меньше интенсивность возбуждающего света. Насыщение достигается тогда, когда число актов рекомбинации становится сравнимым с числом актов ионизации. Отметим, что время, в течение которого интенсивность люминесценции рекомбинационных люминофоров достигает стационарного значения, намного больше, чем в случае характеристических люминофоров.
2')
Исследование [42] разгорания люминофоров гпв-Си н ZnS•Ag [43] пока-,. зало, что на начальных стадиях оно протекает по закону, близкому к экспоненциальному
причем т зависит от интенсивности возбуждения и уменьшается при ее увеличении.
По выключении возбуждающего света затухание свечения люминофоров
Векомбинационного типа носит сложный характер [2, с. 339; 3, с. 40; 4, с. 13]. [осле возбуждения электрон покидает центр свечения и может либо рекомби-нировать с каким-нибудь ионизованным центром, либо быть захваченным ловушкой. Послесвечение обусловлено тем, что электроны могут теплом освобождаться из ловушек и рекомбинировать с ионизованными центрами до тех пор, пока не опустошатся все ловушки. Следует отметить, что послесвечение у таких люминофоров как ХпБ Си, ХпБ -Си Со, БгБ Си В1 может длиться часами после выключения возбуждения.
Теоретическое рассмотрение [3, с. 30; 4, с. 28] даже простой модели с ловушками одного сорта позволяет процесс свечения представить как бимолекулярный. После выключения возбуждения число рекомбинаций в единице объема в единицу времени равно
йп/йЬ = —ргс2
где I — время;
р — постоянная.
Интегрирование этого уравнения дает
\-\-рпйЬ
где п0 — начальная концентрация ионизованных центров люминесценции.
Поскольку интенсивность свечения /—рп2, то, принимая во внимание результат интегрирования, находим:
Теоретически закон затухания определяется выражением, которое соответствует гиперболе второго порядка. У реальных люминофоров закон затухания обычно отклоняется от указанной зависимости.
Антонову-Романовскому [4, 43] удалось показать, что затухание свечения отдельных кристаллов гпЭСи в течение определенных промежутков времени происходит точно по гиперболе второго порядка.
В общем случае кривые затухания свечения могут иметь начальный экспоненциальный участок и участок, на котором интенсивность люминесценции уменьшается согласно эмпирической формуле Беккереля:
Исследование затухания люминофоров 2пБ Си и ZnS•Ag [42] показало, что на начальных стадиях закон затухания отличается от закона Беккереля, причем время, в течение которого наблюдается отклонение, уменьшается при Увеличении интенсивности возбуждающего света. На дальних стадиях закон ватухания переходит в гиперболический. Отклонение закона затухания от простого гиперболического объясняется тем, что в люминофорах существуют ловушки различной глубины, и кинетика свечения зависит от распределения электронов между центрами люминесценции и ловушками. Из расчетов, проведенных Фоком [3, с. 43], следует, что в том случае, когда большая часть электронов Из зоны проводимости попадает не на ловушки, а рекомбиннрует с ионизованными центрами, закон затухания будет экспоненциальным (это соответствует начальному участку на кривой затухания). По мере затухания люминесценции число ионизованных центров уменьшается и вероятность
21
Т. мс
локализации электронов на ловушках становится больше вероятности их рекомбинации с ионизованными центрами. В этом случае закон затухания будет гиперболическим (второй участок на кривой затухания).
Ход кривой затухания свечения зависит от интенсивности возбуждающего света и температуры. Чем больше интенсивность возбуждающего света, тем быстрее происходит затухание. С понижением температуры затухание замедляется.
Как следует из вышесказанного, характер затухания определяется энергетическим распределением ловушек для электронов и дырок, что, в свою очередь, зависит от химической природы основы, активатора, соактиватора, температуры ц ^
и длительности прокаливания люминофоров.
Зная законы разгорания и затухания свечения, можно определить так называемые светосуммы по разго-ранию и затуханию (рис. 1.19) [2, с. 313; 200-
100-
-80 -40 0 40 80
Рис. 1.20. Зависимость длительности затухания свечения люминофора ZnS•Ag от температуры:
I — спад яркости свечения до 0,1% от начальной величины; II — до 0,001%.
Рис. 1.19. Кривые нарастания и затухания люминесценции.
