Электролюминесценция сәулеленуі. p-n өткелінің инъекциясының физикасы

Электр өрісімен қоздырылған люминесценция

Анимация

Сипаттама

Электролюминесценция – электр өрісінің әсерінен қозғалатын люминесценция. Ол газдар мен қатты заттарда байқалады. Электролюминесценция кезінде заттың атомдары (молекулалары) онда қандай да бір электр разрядының пайда болуы нәтижесінде қозғалған күйге өтеді. Қатты денелердегі электролюминесценцияның әртүрлі түрлерінің ішінде инъекциялық және ыдырауға дейінгі электролюминесценция ең маңызды болып табылады. Инъекциялық электролюминесценция SiC немесе GaP сияқты кейбір жартылай өткізгіштерде алға бағытта енгізілген тұрақты электр өрісіндегі pn өтуіне тән. Артық тесіктер n-аймаққа, ал электрондар p-аймаққа (немесе екеуі де p- және n-аймақтары арасындағы жұқа қабатқа) айдалады. Люминесценция p-n қабатындағы электрондар мен тесіктердің рекомбинациясынан туындайды.

Үзіліс алдындағы электролюминесценция байқалады, мысалы, Cu, Al және т.б. арқылы белсендірілген ұнтақ ZnS-де, конденсатордың пластиналарының арасына диэлектрикке орналастырылған, оған дыбыс жиілігінің айнымалы кернеуі қолданылады. Конденсатор пластиналарындағы максималды кернеу кезінде фосфорда электрлік бұзылуға жақын процестер жүреді: бос электрондарды жеделдететін фосфор бөлшектерінің шеттерінде күшті электр өрісі шоғырланған. Бұл электрондар атомдарды иондауы мүмкін; пайда болған саңылауларды люминесценция орталықтары басып алады, оларда өріс бағыты өзгерген кезде электрондар қайта біріктіріледі.

Уақыт

Бастау уақыты (-3-тен -1-ге дейін журнал);

Өмір сүру ұзақтығы (log tc -1-ден 9-ға дейін);

Тозу уақыты (log td -6-дан -3-ке дейін);

Оңтайлы әзірлеу уақыты (log tk 0-ден 6-ға дейін).

Диаграмма:

Әсердің техникалық жүзеге асуы

1 нұсқа:

Шындығында, бұл кернеуді тексеру үшін розеткаға салынған кәдімгі бұрағыш-зонд.

Газ индикаторындағы электролюминесценция

Күріш. бір

Белгілері:

3 - ерікті пішінді флуоресцентті түтік;

2-нұсқа: p-n электролюминесценция жартылай өткізгішіндегі қатты күйді енгізу

Шынында - заманауи электронды тұрмыстық техникаға қосудың жарық көрсеткіші үшін қолданылатын стандартты жарықдиодты.

Электролюминесценцияның p-n өткелінде қатты күйді жүзеге асыру

Күріш. 2

Белгілері:

3 - p-n ауысуы;

4 - люминесценттік сәулелену ағыны;

U - айнымалы ЭҚК кернеуі.

Эффекті қолдану

Атомдары (немесе молекулалары) өткен электр тогының немесе әсерлі электр өрісінің әсерінен қозған күйге өтетін жартылай өткізгіш заттар мен кристалл люминофорларда байқалады.

Механизм

Электролюминесценция – жартылай өткізгіштегі электрондар мен тесіктердің радиациялық рекомбинациясының нәтижесі. Қозған электрондар өз энергиясын фотондар түрінде береді. Рекомбинациядан бұрын электрондар мен саңылаулар бөлінеді - не материалды p-n өткелін құру үшін белсендіру арқылы (жартылай өткізгіш электролюминесцентті жарықтандырғыштарда, мысалы, жарықдиодты жарықтандыруда) - немесе жоғары энергиялы электрондармен қозу арқылы (соңғылары күшті электр өрісімен жеделдетіледі) - жылы электролюминесцентті панельдердің кристалды люминофорлары.

Электролюминесцентті материалдар

Әдетте, электролюминесцентті панельдер органикалық немесе бейорганикалық материалдардың жұқа қабықшалары түрінде шығарылады. Кристалды люминофорларды қолданған жағдайда жарқыраудың түсі қоспамен - активатормен анықталады. Құрылымдық жағынан электролюминесцентті панель тегіс конденсатор болып табылады. Электролюминесцентті панельдер жеткілікті жоғары кернеуді қажет етеді (60 - 600 вольт); бұл үшін, әдетте, электролюминесцентті артқы жарығы бар құрылғыға кернеу түрлендіргіші салынған.

Жұқа үлбірлі электролюминесцентті материалдардың мысалдары:

• Мыс немесе күміспен белсендірілген ұнтақ мырыш сульфиді (көк-жасыл жарқырау);
• Марганецпен белсендірілген мырыш сульфиді - сары-қызғылт сары жарқырау;
• III-V жартылай өткізгіштер InP, GaAs, GaN (LED).

Қолдану

Электролюминесцентті жарықтандырғыштар (панельдер, сымдар және т.б.) тұрмыстық электроникада және жарық техникасында кеңінен қолданылады, атап айтқанда, сұйық кристалды дисплейлерді жарықтандыру, аспаптардың таразылары мен пленкалық пернетақталарды жарықтандыру, ғимараттар мен ландшафттарды безендіру және т.б.

Электролюминесцентті графикалық және таңбаларды синтездейтін дисплейлер әскери және өнеркәсіптік қолданбалар үшін шығарылады. Бұл дисплейлер жоғары сурет сапасымен және температура жағдайларына салыстырмалы түрде төмен сезімталдықпен сипатталады.

«Электролюминесценция» мақаласына пікір жазыңыз.

Әдебиет

• Гершун А.Л.,.// Брокгауз мен Эфронның энциклопедиялық сөздігі: 86 томда (82 том және 4 қосымша). - Санкт Петербург. , 1890-1907.

Сілтемелер

• (қолжетімсіз сілтеме - оқиға , көшіру)

Электролюминесценцияны сипаттайтын үзінді

Украинаның жоғары білім министрлігі

Украинаның Ұлттық техникалық университеті

«Киев политехникалық институты»

Тақырып бойынша реферат:

Люминесценция

электролюминесценция

Орындаған: 2 курс студенті

PSF ПМ-91 Милокосты А.А.

Тексерген: Никитин А.К.

Жоспар:

1. Кіріспе ______________________________________3

2. Люминесценция құбылыстарының классификациясы _______4

3. Люминесценцияның түрлері ____________________________5

4. Люминесценцияның физикалық сипаттамасы___7

5. Люминесценция кинетикасы ____________________7

6. Люминесцентті заттар ________________ 9

7. Зерттеу әдістері ______________________________________11

8. Фосфорлар________________________________11

9. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі __________14

Кіріспе

Люминесценция – берілген температурада дененің жылулық сәулеленуінен асып түсетін және жарық толқындарының периодынан едәуір асатын ұзақтығы бар сәулелену. Бұл анықтаманың бірінші бөлімін Э.Видоман ұсынған және люминесценцияны тепе-теңдік жылулық сәулеленуден бөледі. Екінші бөлімді – ұзақтық белгісін – С.И.Вавилов люминесценцияны екінші реттік люминесценцияның басқа құбылыстарынан – жарықтың шағылуы мен шашырауынан, сондай-ақ зарядталған бөлшектердің қоздырылған сәулеленуінен, бремстрахлануынан ажырату үшін енгізген.

Сондықтан люминесценцияның пайда болуы үшін берілген дененің тепе-теңдік ішкі энергиясынан оның температурасына сәйкес келетін энергияның қандай да бір көзі қажет. Тұрақты люминесценцияны сақтау үшін бұл көз сыртқы болуы керек. Стационарлық емес люминесценция дененің алдын ала қозудан кейін (люминесценцияның ыдырауы) тепе-теңдік күйіне өтуі кезінде пайда болуы мүмкін. Анықтаманың өзінен шығатындай, люминесценция түсінігі жеке сәуле шығаратын атомдарға немесе молекулаларға емес, сонымен бірге олардың агрегаттары – денелерге де қатысты. Жылулық сәулелену және люминесценция жағдайында молекулалардың қозуының және жарық сәулеленуінің элементарлы әрекеттері бірдей болуы мүмкін. Айырмашылық тек белгілі бір энергетикалық ауысулардың салыстырмалы санынан тұрады. Сондай-ақ люминесценцияның анықтамасынан бұл ұғымның тек белгілі бір температурасы бар денелерге ғана қолданылатыны шығады. Жылулық тепе-теңдіктен күшті ауытқу жағдайында жылу тепе-теңдігі немесе люминесценция туралы айтудың мағынасы жоқ.

Ұзақтық белгісінің практикалық маңызы зор және люминесценцияны басқа тепе-теңдіксіз процестерден ажыратуға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, ол Вавилов-Черенков феноменінің ашылу тарихында маңызды рөл атқарды, бұл байқалған жарқырауды люминесценцияға жатқызуға болмайтынын анықтауға мүмкіндік берді. Вавилов критерийін теориялық негіздеу мәселесін Б.И. Степанов және Б.А.Афанасьевич. Олардың пікірінше, екінші реттік люминесценцияны жіктеу үшін люминесценцияны қоздыратын энергияның жұтылуы мен екінші реттік люминесценцияның шығарылуы арасындағы аралық процестердің болуы немесе болмауы (мысалы, электронды деңгейлер арасындағы ауысулар, тербеліс энергиясының өзгеруі және т.б.) болып табылады. үлкен маңызы бар. Мұндай аралық процестер люминесценцияға тән (атап айтқанда, олар люминесценцияның оптикалық емес қозуы кезінде жүреді).

Люминесценция құбылыстарының классификациясы

Қозу түріне қарай: ионолюминесценция, кандолюминесценция, катодолюминесценция, радиолюминесценция, рентгендік люминесценция, электролюминесценция, фотолюминесценция, хемилюминесценция, триболюминесценция болып бөлінеді. Люминесценцияның ұзақтығы бойынша флуоресценция (қысқа жарқырау) және фосфоресценция (ұзақ жарқырау) болып бөлінеді. Енді бұл ұғымдар тек шартты және сапалық мағынаны сақтап қалды, өйткені олардың арасындағы шекараны көрсету мүмкін емес. Кейде флуоресценция спонтанды люминесценция, ал фосфоресценция ынталандырылған люминесценция ретінде түсініледі (төменде қараңыз).

Элементар процестердің механизмінің сипаттамаларына негізделген люминесценция құбылыстарының ең ұтымды классификациясын алғаш рет Вавилов ұсынды, ол спонтанды, мәжбүрлі және рекомбинациялық люминесценция процестерін ажыратады. Кейіннен резистивті люминесценция да оқшауланды.

Люминесценцияның түрлері

1) резонанстық люминесценция(көбінесе резонанстық флуоресценция деп аталады ) атомдық буларда (сынап, натрий және т.б.) кейбір қарапайым молекулаларда және кейде күрделі жүйелерде байқалады. Шығару өздігінен жүреді және қоздырғыш жарықтың энергиясын жұту арқылы қол жеткізілетін энергия деңгейінен туындайды. Будың тығыздығы артқан сайын резонанстық люминесценция резонанстық шашырауға айналады.

Барлық жағдайларда люминесценцияның бұл түрі люминесценцияға қатысты болмауы керек және оны резонанстық шашырау деп атаған жөн.

2) Спонтанды люминесценциясәулелену пайда болатын энергетикалық деңгейге өтуді (радиациялық немесе, әдетте, радиациялық емес) қамтиды. Люминесценцияның бұл түрі булар мен ерітінділердегі күрделі молекулаларға және қатты денелердегі қоспа орталықтарына тән. Ерекше жағдай экситондық күйлерден өтуге байланысты люминесценциямен ұсынылған.

3) Метатұрақтынемесе ынталандырылған люминесценцияэнергияны жұтқаннан кейін пайда болатын метатұрақты деңгейге ауысумен және тербеліс энергиясының (дененің ішкі энергиясының есебінен) немесе қосымша жарық кванты байланысының нәтижесінде кейіннен сәулелену деңгейіне ауысумен сипатталады, мысалы. , инфрақызыл. Люминесценцияның бұл түріне мысал ретінде органикалық заттардың фосфоресценциясын келтіруге болады, онда органикалық молекулалардың төменгі триплеттік деңгейі метатұрақты болады. Сонымен қатар көптеген жағдайларда люминесценция ұзақтығының екі жолағы байқалады: ұзын толқын ұзындығы, T-S 0 спонтанды өтуіне сәйкес, содан кейін (баяу флуоресценция немесе β-диапазон) және флуоресценциямен спектрде сәйкес келетін қысқа толқын ұзындығы және мәжбүрлі өтуге сәйкес T-S 1 және одан кейін өздігінен ауысу s 1 -s 0 (фосфоресценция немесе α-диапазон).

4) Рекомбинациялық люминесценцияқоздырғыш энергияны жұту арқылы бөлінген бөлшектердің қайта бірігуі нәтижесінде пайда болады. Газдарда радикалдардың немесе иондардың рекомбинациялануы орын алуы мүмкін, нәтижесінде молекула қозғалған күйде болады. Негізгі күйге кейінгі көшу люминесценциямен бірге жүруі мүмкін. Қатты кристалды денелерде рекомбинациялық люминесценция қандай да бір энергия көзінің әсерінен тепе-теңдіксіз заряд тасымалдаушылардың (электрондар немесе саңылаулар) пайда болуы нәтижесінде пайда болады. «Аймақтық» ауысулар кезіндегі рекомбинациялық люминесценция мен ақаулы немесе қоспа орталықтарының люминесценциясы арасында айырмашылық бар. люминесценция орталықтары). Барлық жағдайларда люминесценция процесі жылу немесе оптикалық құралдармен кейіннен шығарылуымен тұзақтағы тасымалдаушыларды ұстауды қамтуы мүмкін, яғни метатұрақты люминесценцияға тән элементарлық процесті қамтуы мүмкін. Люминесценция орталықтары жағдайында рекомбинация орталықтың жер деңгейіне тесіктерді және қозған деңгейге электрондарды түсіруден тұрады. Сәулелену орталықтың қозған күйден негізгі күйге өтуі нәтижесінде пайда болады. Рекомбинациялық люминесценция кристалдық люминесценцияда және германий және кремний сияқты типтік жартылай өткізгіштерде байқалады. Люминесценцияға әкелетін элементар процестің механизміне қарамастан, сәуле шығару, соңғы жағдайда, бір энергетикалық күйден екіншісіне өздігінен өту кезінде пайда болады. Егер бұл ауысуға рұқсат етілсе, онда дипольдік сәулелену орын алады. Тыйым салынған ауысулар жағдайында сәулелену электрлік және магниттік дипольге, электрлік төрт полюске және т.б. сәйкес келуі мүмкін.

Люминесценцияның физикалық сипаттамалары

Кез келген сәулелену сияқты люминесценция спектрмен (сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы) және поляризация күйімен сипатталады. Люминесценция спектрлерін және оларға әсер ететін факторларды зерттеу спектроскопияның бір бөлігі болып табылады.

Осы жалпы сипаттамалармен қатар люминесценцияға тән ерекшеліктер бар. Люминесценция қарқындылығының өзі сирек қызықтырады. Оның орнына сәулеленген энергияның сіңірілген энергияға қатынасының мәні енгізіледі, деп аталады люминесценция шығысы. Көп жағдайда стационарлық жағдайда шығыс сәулелену мен жұтылатын қуаттың қатынасы ретінде анықталады. Фотолюминесценция жағдайында кванттық кірістілік түсінігі енгізіледі және кірістілік спектрі қарастырылады, яғни. шығудың қоздырғыш жарықтың жиілігіне тәуелділігі және поляризация спектрі, поляризация дәрежесінің қоздырғыш жарық жиілігіне тәуелділігі. Сонымен қатар, люминесценцияның поляризациясы поляризация диаграммаларымен сипатталады, олардың нысаны элементар сәуле шығару және жұту жүйелерінің бағдарлануымен және көпполюсті табиғатымен байланысты.

Люминесценция кинетикасы, атап айтқанда, қозу қосылғаннан кейінгі көтерілу қисығының пішіні және оны өшіргеннен кейін люминесценцияның ыдырау қисығы және кинетиканың әртүрлі факторларға тәуелділігі: температура, қоздырғыш көздің қарқындылығы және т.б. маңызды. люминесценцияның ерекшеліктері. Люминесценцияның кинетикасы көп дәрежеде элементар процестің түріне байланысты, бірақ ол онымен ерекшеленбейді. Бірлікке жақын кванттық шығымды спонтанды люминесценцияның бәсеңдеуі әрқашан экспоненциалды заң бойынша жүреді: I(t)=I 0 exp(-l/τ), мұндағы τ қозған күйдің орташа өмір сүру уақытын сипаттайды, яғни тең. Ықтималдықтың кері мәніне Уақыт бірлігіндегі өздігінен өту. Алайда, егер люминесценцияның кванттық шығымы бірліктен аз болса, яғни люминесценция ішінара сөндірілсе, онда экспоненциалды ыдырау заңы ең қарапайым жағдайда, Q сөну ықтималдығы тұрақты болғанда ғана сақталады. Бұл жағдайда τ=1/(A+Q) және кванттық кірістілік η=A/(A+Q), мұндағы Q – радиациялық емес ауысу ықтималдығы. Бірақ Q көбінесе берілген молекуланың қозу сәтінен бастап өткен уақытқа байланысты болады, содан кейін люминесценцияның ыдырау заңы күрделене түседі. Бір метатұрақты деңгей жағдайындағы ынталандырылған люминесценцияның кинетикасы екі экспоненциалдың қосындысымен анықталады.

Люминесценция – белгілі бір материалдардың салыстырмалы түрде суық күйде жарық шығаруы. Ол қыздыру денелерінің сәулеленуінен ерекшеленеді, мысалы, көмір, балқытылған темір және электр тогымен қыздырылған сым. Люминесценцияның эмиссиясы байқалады:

• неон және флуоресцентті лампаларда, теледидарларда, радарларда және флюроскоп экрандарында;
• люминол немесе люциферин сияқты органикалық заттарда оттықтардағы;
• сыртқы жарнамада қолданылатын кейбір пигменттерде;
• найзағаймен және солтүстік шамдармен.

Осы құбылыстардың барлығында жарық шығару материалды бөлме температурасынан жоғары қыздырудың нәтижесі емес, сондықтан оны суық жарық деп атайды. Люминесцентті материалдардың практикалық құндылығы олардың көзге көрінбейтін энергия түрлерін түрлендіру қабілетінде жатыр

Дереккөздер және процесс

Люминесценция құбылысы материалдың энергияны жұтуы нәтижесінде пайда болады, мысалы, ультракүлгін немесе рентгендік сәулелену көзінен, электронды сәулелерден, химиялық реакциялардан және т.б. Бұл зат атомдарын қозған күйге әкеледі. . Ол тұрақсыз болғандықтан, материал бастапқы күйіне оралады және сіңірілген энергия жарық және/немесе жылу түрінде шығарылады. Процесске тек сыртқы электрондар қатысады. Люминесценцияның тиімділігі қозу энергиясының жарыққа айналу дәрежесіне байланысты. Практикалық қолдану үшін жеткілікті тиімділігі бар материалдардың саны салыстырмалы түрде аз.

Люминесценция және қыздыру

Люминесценцияның қозуы атомдардың қозуымен байланысты емес. Ыстық материалдар қыздыру нәтижесінде жарқырай бастағанда, олардың атомдары қозғалған күйде болады. Олар бөлме температурасында дірілдегенімен, бұл сәулелену спектрдің алыс инфрақызыл аймағында пайда болуы үшін жеткілікті. Температура көтерілген сайын электромагниттік сәулелену жиілігі көрінетін аймаққа ауысады. Екінші жағынан, өте жоғары температураларда, мысалы, соққы түтіктерінде жасалған, атомдардың соқтығысуы соншалықты күшті болуы мүмкін, электрондар олардан бөлініп, қайта қосылып, жарық шығарады. Бұл жағдайда люминесценция мен қыздыру бір-бірінен ажыратылмайды.

Люминесцентті пигменттер мен бояғыштар

Кәдімгі пигменттер мен бояғыштардың түсі бар, өйткені олар спектрдің сіңірілгенге қосымша болып табылатын бөлігін көрсетеді. Энергияның аз бөлігі жылуға айналады, бірақ айтарлықтай сәулелену болмайды. Алайда, люминесцентті пигмент спектрдің белгілі бір бөлігінде күндізгі жарықты сіңірсе, ол шағылысқаннан ерекшеленетін фотондарды шығара алады. Бұл ультракүлгін сәулені көк жарық сияқты көрінетін жарыққа айналдыруға болатын бояу немесе пигмент молекуласындағы процестер нәтижесінде пайда болады. Мұндай люминесценция әдістері сыртқы жарнамада және кір жуғыш заттарда қолданылады. Соңғы жағдайда «төлдіргіш» матада ақ түсті шағылыстыру үшін ғана емес, сонымен қатар ультракүлгін сәулеленуді көк түске айналдыру үшін қалады, ол сары түстің орнын толтырады және ақтығын күшейтеді.

Ерте зерттеу

Адамзатқа найзағай, солтүстік жарықтар және отты жабындар мен саңырауқұлақтардың күңгірт жарқырауы әрқашан белгілі болғанымен, люминесценцияны алғашқы зерттеулер синтетикалық материалдан басталды, 1603 жылы Болоньядан (Италия) келген алхимик және етікші Винченцо Каскариоло қоспаны қыздырған кезде. барий сульфаты (барит, ауыр шпат түрінде) көмірмен. Салқындағаннан кейін алынған ұнтақ түнде көкшіл жарқыл шығарды, ал Каскариоло мұны ұнтақты күн сәулесінің әсерінен қалпына келтіруге болатынын байқады. Бұл зат lapis solaris немесе күн тасы деп аталды, өйткені алхимиктер металдарды күнмен бейнеленген алтынға айналдырады деп үміттенген. Кейінгі жарық сол кезеңдегі көптеген ғалымдардың қызығушылығын тудырды, олар материалға басқа атаулар берді, соның ішінде «жарық тасымалдаушы» дегенді білдіретін «фосфор».

Бүгінгі таңда «фосфор» атауы тек химиялық элемент үшін ғана қолданылады, ал микрокристалды люминесцентті материалдар фосфор деп аталады. Каскариолоның «фосфоры» барий сульфиді болған сияқты. Бірінші коммерциялық қол жетімді фосфор (1870) «Балмен бояуы» - кальций сульфидінің ерітіндісі болды. 1866 жылы бірінші тұрақты мырыш сульфидті фосфор сипатталды - қазіргі заманғы технологиядағы ең маңыздыларының бірі.

Ағаштың немесе еттің ыдырауында және от шыбындарында көрінетін люминесценция туралы алғашқы ғылыми зерттеулердің бірін 1672 жылы ағылшын ғалымы Роберт Бойл жүргізді, ол бұл жарықтың биохимиялық шығу тегі туралы білмесе де, соған қарамастан анықтады. Биолюминесцентті жүйелердің кейбір негізгі қасиеттері:

• суық жарқырау;
• оны спирт, тұз қышқылы және аммиак сияқты химиялық заттармен басуға болады;
• радиация ауаға қол жеткізуді қажет етеді.

1885-1887 жылдары Батыс Үндістандық жаңғақтардан алынған шикі сығындылар араласқан кезде жарық беретіні байқалды.

Алғашқы тиімді хемилюминесцентті материалдар 1928 жылы ашылған люминол сияқты биологиялық емес синтетикалық қосылыстар болды.

Хими- және биолюминесценция

Химиялық реакцияларда, әсіресе тотығу реакцияларында бөлінетін энергияның көп бөлігі жылу түрінде болады. Кейбір реакцияларда оның бір бөлігі электрондарды жоғары деңгейге, ал флуоресцентті молекулаларда хемилюминесценцияға (CL) қозғау үшін қолданылады. Зерттеулер көрсеткендей, CL әмбебап құбылыс, дегенмен люминесценция қарқындылығы кейде соншалықты төмен, сондықтан сезімтал детекторларды пайдалану қажет. Дегенмен, жарқын CL көрсететін кейбір қосылыстар бар. Олардың ішіндегі ең танымалы - люминол, ол сутегі асқын тотығымен тотыққанда күшті көк немесе көк-жасыл жарық шығара алады. Басқа күшті CL заттары люцигенин және лофин болып табылады. CL жарықтығына қарамастан, олардың барлығы химиялық энергияны жарық энергиясына айналдыруда тиімді емес, өйткені молекулалардың 1% -дан азы жарық шығарады. 1960 жылдары жоғары флуоресцентті хош иісті қосылыстардың қатысуымен сусыз еріткіштерде тотыққан қымыздық қышқылды күрделі эфирлердің ПӘК-і 23%-ға дейін жарқын жарық шығаратыны анықталды.

Биолюминесценция - ферменттермен катализденетін CL ерекше түрі. Мұндай реакциялардың люминесценция шығымы 100% жетуі мүмкін, яғни реакцияға түсетін люцифериннің әрбір молекуласы сәулелену күйіне өтеді. Қазіргі уақытта белгілі барлық биолюминесцентті реакциялар ауаның қатысуымен жүретін тотығу реакцияларымен катализденеді.

Термиялық ынталандырылған люминесценция

Термолюминесценция жылулық сәулеленуді емес, электрондары жылумен қоздырылатын материалдардың жарық сәулеленуінің жоғарылауын білдіреді. Термиялық стимулданған люминесценция кейбір минералдарда, ең алдымен кристалл люминесценцияда олар жарықпен қоздырылғаннан кейін байқалады.

Фотолюминесценция

Затқа түсетін электромагниттік сәулеленудің әсерінен пайда болатын фотолюминесценция көрінетін жарықтан ультракүлгін арқылы рентген және гамма сәулелеріне дейінгі диапазонда жасалуы мүмкін. Фотон-индукцияланған люминесценцияда шығарылатын жарықтың толқын ұзындығы әдетте қоздыратын жарықтың толқын ұзындығына тең немесе одан үлкен (яғни энергияға тең немесе одан аз). Толқын ұзындығының бұл айырмашылығы түсетін энергияның атомдардың немесе иондардың тербелістеріне айналуына байланысты. Кейде лазер сәулесі қарқынды әсер еткенде, шығарылатын сәуленің толқын ұзындығы қысқа болуы мүмкін.

PL ультракүлгін сәулелену арқылы қоздырылатынын 1801 жылы неміс физигі Иоганн Риттер ашты.Ол люминофорлардың спектрдің күлгін бөлігінен тысқары жерде көрінбейтін аймақта жарқырап жарқыратынын байқады, осылайша УК сәулеленуін ашты. Ультракүлгін сәуленің көрінетін жарыққа айналуының практикалық маңызы зор.

Жоғары қысымда жиілік артады. Спектрлер енді бір ғана 254 нм спектрлік сызықтан тұрмайды, бірақ сәулелену энергиясы әртүрлі электрондық деңгейлерге сәйкес келетін спектрлік сызықтарға бөлінеді: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 және 578 нм. Жарықтандыру үшін жоғары қысымды сынапты шамдар қолданылады, өйткені 405-546 нм көрінетін көкшіл-жасыл жарыққа сәйкес келеді, ал сәулеленудің бір бөлігі люминофордың көмегімен қызыл жарыққа айналғанда, нәтиже ақ болады.

Газ молекулалары қозу кезінде олардың люминесценция спектрлері кең жолақтарды көрсетеді; электрондар жоғары энергетикалық деңгейге көтеріліп қана қоймайды, сонымен бірге тұтас атомдардың тербеліс және айналу қозғалыстары бір уақытта қозғалады. Себебі, молекулалардың діріл және айналу энергиялары ауысу энергияларының 10 -2 және 10 -4-ін құрайды, олар қосылып, бір жолақты құрайтын көптеген сәл өзгеше толқын ұзындығын құрайды. Үлкенірек молекулаларда бірнеше қабаттасатын жолақтар бар, олардың әрқайсысы өту түрі үшін бір. Ерітіндідегі молекулалардың сәулеленуі негізінен таспа тәрізді болады, ол қоздырылған молекулалардың салыстырмалы түрде көп санының еріткіш молекулаларымен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Молекулаларда, атомдардағы сияқты, люминесценцияға молекулалық орбитальдардың сыртқы электрондары қатысады.

Флуоресценция және фосфоресценция

Бұл терминдерді жарқырау ұзақтығы бойынша ғана емес, сонымен қатар оны жасау әдісі бойынша да ажыратуға болады. Электронды тұру уақыты 10 -8 с синглет күйіне қозғағанда, одан негізгі күйге оңай оралады, зат өзінің энергиясын флуоресценция түрінде шығарады. Ауысу кезінде айналу өзгермейді. Негізгі және қозғалған күйлердің ұқсас көптігі бар.

Электронды өз спинін өзгерту арқылы жоғары энергетикалық деңгейге («қозған үштік күй» деп аталады) көтеруге болады. Кванттық механикада триплетті күйден синглетті күйге өтуге тыйым салынады, демек, олардың өмір сүру уақыты әлдеқайда ұзағырақ. Сондықтан бұл жағдайда люминесценция әлдеқайда ұзағырақ кезеңге ие: фосфоресценция байқалады.

Электролюминесценция – электр өрісінің немесе ағып жатқан токтың әсерінен жарықтың шығуы. Жартылай өткізгішке (фосфор деп аталады) электр өрісі әсер еткенде, электр өрісінің әсерінен атомдардың электрондармен соққы иондануы, сондай-ақ басып алу орталығынан электрондардың эмиссиясы жүреді. Нәтижесінде бос тасымалдаушылардың концентрациясы тепе-теңдіктен асып түседі және жартылай өткізгіш қозған күйде болады, яғни. оның ішкі энергиясы берілген температурадағы тепе-теңдіктен асатын күйде.

Электролюминесцентті эмитенттің (конденсатордың) құрылғысы: жартылай өткізгіштің (мырыш сульфиді) жұқа қабаты (20 мкм дейін) металл негізге, оның үстіне көрінетін жарыққа мөлдір металдың жұқа қабаты жағылады. Металл қабаттарына көз (тұрақты немесе айнымалы) қосылған кезде, жарықтығы көздің U мәніне пропорционал болатын жасыл-көк түсті жарқырау пайда болады. Егер фосфордың құрамына мырыш селениді қосылса, онда ақ, сары немесе қызғылт сары түсті жарқырауды алуға болады.

Кемшіліктері:

Төмен өнімділік;

Тұрақсыз параметр;

Жарқыраудың төмен жарықтығы;

Шағын ресурс.

Электролюминесценция жартылай өткізгіш диодтарда да, диод арқылы ток өткенде, тікелей байланыста байқалады. Бұл жағдайда электрондар n-аймақтан p-аймаққа өтіп, сол жердегі саңылаулармен рекомбинацияланады. Жолақ саңылауына байланысты фотондар жарық спектрінің адамға көрінетін немесе көрінбейтін бөлігінде жиіліктерге ие, кремнийден жасалған, көрінбейтін инфрақызыл сәуле шығарады.

Жарықдиодты шамдар үшін 1,6 эВ-тен 3,1 эВ-қа дейінгі жолақ саңылаулары бар материалдар (бұл қызыл және күлгін түстер) пайдаланылады, сондықтан ол сандық индикаторларды, оптокөптерді және лазерлерді жасау үшін кеңінен қолданылады.

Артықшылығы:

өндірістік қабілеттілік;

Жоғары өнімділік;

Ұзақ қызмет ету мерзімі;

Сенімділік;

микро миниатюра;

Сәулеленудің жоғары монохроматтылығы.

Дизайн бойынша жарықдиодты шамдар ерекшеленеді: инъекциялық, жартылай өткізгіш лазерлер, суперлюминесцентті (аралық мәндерді алады және талшықты-оптикалық желілерде қолданылады), бақыланатын жарқырау түсі бар.

ZSI- таңба-синтездеуші индикаторлар - онда кескін дербес басқарылатын «электрлік сигнал-жарық» түрлендіргіштеріндегі мозаика көмегімен алынады.

ZSI күшті электр өрісінде орналасқан люминофорларда пайда болатын жарқырауды пайдаланады. Құрылымдық жағынан олар конденсаторлар тобы болып табылады, онда пластиналардың біреуі мөлдір, ал екіншісі мөлдір емес.

Көз пластиналарға қосылған кезде, люминофор жарқырай бастайды.

Егер мөлдір электрод бір немесе басқа пішіннен жасалған болса, онда жарқырау аймағы пішінді қайталайды. Бөлімнің түсі фосфордың құрамына байланысты. Дисплейлерде қолданылады.

Жарықтық жарықтығы U мәні мен жиілігіне байланысты: U=160-250V, f=300-4000Hz.

Қуат тұтынуы ватттың жүзден оннан бір бөлігі, жарықтығы 20-65 кд/м 2 .

катодолюминесценция.Газды колбадан шығарғанда (≈ 1,3 Па қысымда) газдың жарқырауы әлсіреп, колбаның қабырғалары жарқырай бастайды. Неліктен? Оң иондармен катодтан шығарылған электрондар мұндай разрядта газ молекулаларымен сирек соқтығысады, сондықтан өрістің әсерінен үдетілген шыныға соғу оның жарқырауын тудырады, катодолюминесценция деп аталады, ал электрондар ағыны катодтық сәулелер деп аталады.

Төмен вольтты вакуумдық люминесценция.Әсер ету механизмі бойынша ол жоғары вольттан ерекшеленбейді және кеңестік сипатта болады.

Эссенция – фосфор электрондармен бомбаланады, ол фосфорды қоздырады және термодинамикалық тепе-теңдіктің бұзылуына әкеледі. Энергиясы өткізгіштік зонасы үшін энергиядан үлкен электрондар және валенттік аймақтың төбесінен төмен энергияға ие тесіктер пайда болады. Тепе-теңдіксіз күйдің тұрақсыздығына байланысты рекомбинация процесі катодтар арқылы фотондардың шығарылуынан басталады, ол эмиссиямен бірге жүреді.

Егер рекомбинация тұзақ арқылы жүзеге асырылса, онда біраз уақыттан кейін тасымалдаушылар өз орындарына оралуы мүмкін, бұл кейінгі жарықты арттырады.

Төмен вольтты люминесценция мыналармен сипатталады:

Фосфор түрі;

Бомбылаушы электрондардың кристалына ену тереңдігі;

Төмен вольтты кернеу қолданылады (бірлік-ондаған вольт);

ZSI вакуумында қолданылады;

Қыздыру кернеуі = 5В;

U a \u003d (20-70) B;

Анодтық ток сегменті (1-3)мА.

Вакуумдық ZSI артықшылықтары:

Жарқыраудың жоғары жарықтығы;

Көп түсті;

Минималды энергия тұтыну;

Үлкен жылдамдық.

Кемшіліктері: үш қуат көзі болуы керек, дизайнның нәзіктігі.

2-тақырыпқа арналған қауіпсіздік сұрақтары:

1 Поляризация туралы түсінік.

2 Поляризацияның түрлері.

3 Диэлектриктің электр өткізгіштігі немен анықталады?

4 Электр тоғының бұзылуының түрлерін көрсетіңіз.

5 Ферроэлектриктердің ерекшеліктерін көрсетіңіз.

6 Пьезо эффектісі және оны қолдану.

7 Газ разрядының түрлерін және олардың ерекшеліктерін көрсетіңіз.

8 Электролюминесценция мен катодолюминесценцияның ерекшеліктері.