 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( февраль 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В люминофорах и сцинтилляторах , то активатор представляет собой элемент , добавленный в качестве легирующей примеси в кристалл материала для создания желаемого типа неоднородности.
При люминесценции только небольшая часть атомов, называемых центрами излучения или центрами люминесценции , излучает свет. В неорганических люминофорах эти неоднородности в кристаллической структуре обычно создаются добавлением следовых количеств легирующих примесей, называемых активаторами . (В редких случаях дислокации или другие дефекты кристалла могут играть роль примеси.) Длина волны, излучаемой центром излучения, зависит от самого атома, его электронной конфигурации и окружающей кристаллической структуры.
Активаторы продлевают время свечения (послесвечение). В свою очередь, другие материалы (например, никель ) могут быть использованы для гашения послесвечения и сокращения части затухания характеристик излучения люминофора.
Электронная конфигурация активатора зависит от его степени окисления и имеет решающее значение для светового излучения. Окисление активатора - один из распространенных механизмов деградации люминофора. Распределение активатора в кристалле также имеет большое значение. Диффузия ионов может вызвать истощение кристалла активаторами, что приведет к потере эффективности. Это еще один механизм деградации люминофора.
Процесс сцинтилляционного в неорганических материалах связан с электронной зонной структурой , найденной в кристаллах . Падающая частица может возбудить электрон из валентной зоны либо в зону проводимости, либо в экситонную зону (расположенную чуть ниже зоны проводимости и отделенную от валентной зоны энергетической щелью ). Это оставляет связанную дыру в валентной зоне. Примеси создают электронные уровни в запрещенной зоне . Экситоны представляют собой слабосвязанные электронно-дырочные пары, которые блуждают по кристаллической решетке.пока они целиком не будут захвачены примесными центрами. Последние затем быстро снимают возбуждение, испуская сцинтилляционный свет (быстрый компонент). В случае неорганических сцинтилляторов примеси активатора обычно выбираются так, чтобы излучаемый свет находился в видимом диапазоне или ближнем УФ, где эффективны фотоумножители . Дырки, связанные с электронами в зоне проводимости, не зависят от последней. Эти дырки и электроны последовательно захватываются примесными центрами, возбуждая определенные метастабильные состояния, недоступные для экситонов. Запаздывающее девозбуждение этих метастабильных примесных состояний, замедленное из-за маловероятного запрещенного механизма, снова приводит к излучению света (медленная составляющая).
Активатор является основным фактором, определяющим длину волны излучения люминофора. Однако природа основного кристалла также может в некоторой степени влиять на длину волны.
Одновременно можно использовать больше активаторов.
Распространенные примеры активаторов:
- Медь , добавленная в концентрации 5 ppm к сульфиду цинка, активированному медью , используется в светящихся материалах и зеленых люминофорах ЭЛТ ; долгое послесвечение
- Серебро , добавленное к сульфиду цинка для производства люминофора / сцинтиллятора, используемого в радиевых циферблатах , спинтарископах и в качестве обычного синего люминофора в цветных ЭЛТ, а также в сульфид цинка - сульфид кадмия, используемый в качестве люминофора в черно-белых ЭЛТ (где Соотношение ZnS / (Zn, Cd) S определяет баланс синего / желтого в результирующем белом); короткое послесвечение
- Европий (II), добавленный к алюминату стронция , используемый для высокоэффективного свечения в темноте материалов, очень долгое послесвечение; с другими основными материалами он часто используется в качестве красного излучателя в цветных ЭЛТ и люминесцентных лампах .
- Церий , добавленный в иттрий-алюминиевый гранат, используемый в белых светодиодах , возбуждаемый синим светом и излучающий желтый
- Таллий , используемый в йодида натрия и йодида цезия сцинтилляционных кристаллов для обнаружения гамма - излучения и гамма - спектроскопии
Недавно обнаруженный активатор - самарий (II), добавленный во фторид кальция. Sm (II) - один из немногих материалов, о которых сообщалось, что обеспечивает эффективное сцинтилляцию в красной области спектра, особенно при охлаждении сухим льдом. [1]
Ссылки [ править ]
- ^ Дикси, Лаура Кэтрин; Эдгар, Эндрю; Бартл, Колин Мюррей (2014). «Фторид кальция, легированный самарием: красный сцинтиллятор и рентгеновский люминофор». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 753 : 131–137. DOI : 10.1016 / j.nima.2014.03.038 .
