“Несущий свет” - О светлячках и этажах.
Волшебным слоем ЭОП, переводящим электронный поток на язык, понятный человеческому глазу, является люминофор.
Само слово “люминофор” происходит от двух корней: латинское “lumen” - свет, сияние и греческое “phoros” - нести, несущий, носитель. Подобно светлячку, зёрнышко люминофора несёт в себе мягкий приятный свет.
Сами по себе зёрна порошка люминофора не светятся. Они являются спящими светлячками. И для того, чтобы светлячок засиял, необходимо его разбудить.
Разбудить светлячка можно каким-то видом энергии: светом (фотолюминесценция), движущимся электроном (катодолюминесценция), электрическим полем (электролюминесценция), ионизирующим излучением (радиолюминесценция), химической реакцией (хемилюминесценция), ударом (механолюминесценция) или теплом (термолюминесценция).
В зависимости от происхождения светлячка, он реагирует только на определённый вид энергии.
В ЭОП все светлячки обладают катодолюминесценцией.
Если пытаться объяснить этот процесс максимально просто, то можно представить, что каждый электрон люминофора живёт на своём этаже, называемом энергетическим уровнем. И для того, чтобы подняться на определённый этаж, электрону необходимо обладать достаточной энергией. Чем выше этаж, тем большую энергию должен иметь электрон.
Обычно все электроны стремятся по максимуму занимать места на нижних этажах.
Что происходит, когда в люминофор прилетает внешний электрон, летящий от МКП? Вторженец, разогнанный электрическим полем, сталкивается с одним (или несколькими) электроном люминофора и передают ему свою энергию. Если этой энергии достаточно, ударенный (возбуждённый) электрон убегает на этаж выше.
После этого квартира сбежавшего электрона (она называется дыркой и является положительным носителем заряда) пустует, но её может тут же занять кто-то из бывших соседей (электроны вообще ребята весёлые, могут занимать любую соседнюю пустую квартиру своего этажа). Поэтому электрон на верхнем этаже дрейфует, пока не встретит свободную квартиру на своём прошлом этаже.
Тогда он спускается обратно, занимая квартиру (это процесс рекомбинации). При этом электрон теряет всю “лишнюю” энергию, и она высвобождается в виде фотона — света.
Чем большую энергию приносит внешний электрон, тем больше энергии теряет фотон при рекомбинации, и тем ярче светится светлячок.
Существует несколько “семейств” светлячков-люминофоров, обладающих катодолюминесценцией: сульфидные (ZnS:Ag, ZnS:Cu, (Zn,Cd)S:Ag), оксидные (редкоземельные) (Y2O2S:Eu, Y2O2S:Tb, Y2O2S:Tb,Gd, Y2O3:Eu, Gd2O3:Tb, Y2SiO5:Ce, Gd2O2S:Tb), алюминатные (SrAl2:Eu,Dy), фторидные (MgF2, CaF2).
Каждое семейство объединяет схожее тело - кристалл, чья решётка составляет основу люминофора. А далее уже с помощью добавления различных примесей можно “кормить” светлячка и менять свойства кристалла.
Примесь влияет на поведение электронов и дырок в люминофоре, и соответственно, на скорость реакции, длительность и цвет свечения.
В следующих постах мы ближе познакомимся с самыми распространёнными представителями семейств.
Волшебным слоем ЭОП, переводящим электронный поток на язык, понятный человеческому глазу, является люминофор.
Само слово “люминофор” происходит от двух корней: латинское “lumen” - свет, сияние и греческое “phoros” - нести, несущий, носитель. Подобно светлячку, зёрнышко люминофора несёт в себе мягкий приятный свет.
Сами по себе зёрна порошка люминофора не светятся. Они являются спящими светлячками. И для того, чтобы светлячок засиял, необходимо его разбудить.
Разбудить светлячка можно каким-то видом энергии: светом (фотолюминесценция), движущимся электроном (катодолюминесценция), электрическим полем (электролюминесценция), ионизирующим излучением (радиолюминесценция), химической реакцией (хемилюминесценция), ударом (механолюминесценция) или теплом (термолюминесценция).
В зависимости от происхождения светлячка, он реагирует только на определённый вид энергии.
В ЭОП все светлячки обладают катодолюминесценцией.
Если пытаться объяснить этот процесс максимально просто, то можно представить, что каждый электрон люминофора живёт на своём этаже, называемом энергетическим уровнем. И для того, чтобы подняться на определённый этаж, электрону необходимо обладать достаточной энергией. Чем выше этаж, тем большую энергию должен иметь электрон.
Обычно все электроны стремятся по максимуму занимать места на нижних этажах.
Что происходит, когда в люминофор прилетает внешний электрон, летящий от МКП? Вторженец, разогнанный электрическим полем, сталкивается с одним (или несколькими) электроном люминофора и передают ему свою энергию. Если этой энергии достаточно, ударенный (возбуждённый) электрон убегает на этаж выше.
После этого квартира сбежавшего электрона (она называется дыркой и является положительным носителем заряда) пустует, но её может тут же занять кто-то из бывших соседей (электроны вообще ребята весёлые, могут занимать любую соседнюю пустую квартиру своего этажа). Поэтому электрон на верхнем этаже дрейфует, пока не встретит свободную квартиру на своём прошлом этаже.
Тогда он спускается обратно, занимая квартиру (это процесс рекомбинации). При этом электрон теряет всю “лишнюю” энергию, и она высвобождается в виде фотона — света.
Чем большую энергию приносит внешний электрон, тем больше энергии теряет фотон при рекомбинации, и тем ярче светится светлячок.
Существует несколько “семейств” светлячков-люминофоров, обладающих катодолюминесценцией: сульфидные (ZnS:Ag, ZnS:Cu, (Zn,Cd)S:Ag), оксидные (редкоземельные) (Y2O2S:Eu, Y2O2S:Tb, Y2O2S:Tb,Gd, Y2O3:Eu, Gd2O3:Tb, Y2SiO5:Ce, Gd2O2S:Tb), алюминатные (SrAl2:Eu,Dy), фторидные (MgF2, CaF2).
Каждое семейство объединяет схожее тело - кристалл, чья решётка составляет основу люминофора. А далее уже с помощью добавления различных примесей можно “кормить” светлячка и менять свойства кристалла.
Примесь влияет на поведение электронов и дырок в люминофоре, и соответственно, на скорость реакции, длительность и цвет свечения.
В следующих постах мы ближе познакомимся с самыми распространёнными представителями семейств.