Катодолюминесценции особенности

Предлагаемая книга предназначена для лиц, практически работающих с катодолюминесценцией и особенно занятых изготовлением люминофоров и экранов. Она представляет собой первую часть подготовленной монографии и даёт описание общих свойств явления. Вторая часть будет иметь подчёркнуто практический характер и содержать описание способов изготовления катодолюминофоров, их свойств, особенностей применения, методов контроля и измерения. [c.4]

В главах II—V описаны основные свойства свечения. В них рассмотрены яркость, спектральный состав (цвет), инерционные свойства свечения (разгорание и затухание) и величина отдачи. Характеристика этих свойств приведена в зависимости от индивидуальных особенностей препарата и от условий его возбуждения. Рассмотрены также те свойства люминофоров (стойкость, проводимость, ди-натронный эффект и т. д.), которые прямо или косвенно определяют эффект катодолюминесценции. [c.5]

В главе VI сделана попытка осветить теоретическую сторону явления, чтобы дать читателю представление, каким образом процесс катодолюминесценции может рассматриваться с точки зрения его механизма. Содержание главы не исчерпывает поставленной задачи. Из-за сложности электронного возбуждения и отсутствия универсальной теории люминесцентных явлений дано только сравнение катодного процесса с остальными видами люминесценции. Сделанные выводы о причинах особенностей катодолюминесценции следует рассматривать только как предварительное обобщение, необходимое для дальнейшей обработки. [c.5]

Приведённый исторический обзор достаточно характеризует общие свойства катодолюминесценции. Необходимо уточнить только отдельные особенности явления и принятую для их характеристики терминологию. [c.23]

Термин электроннолучевая, или катодная, трубка отвечает вакуумному прибору с управляемым электронным лучом, поведение которого во времени и пространстве регистрируется на экране по вызываемой им катодолюминесценции. К катодным трубкам принадлежит трубка измерительного осциллографа, приёмная и передающая телевизионные трубки, различные электроннолучевые индикаторы и т. д. Функции их различны, но принцип работы одинаков, и разница между отдельными типами ограничивается чисто конструктивными особенностями. [c.29]

В настоящей главе яркость катодолюминесценции рассматривается с учётом особенностей её практического использования. В силу этого учтено не только влияние условий возбуждения. Подробно рассмотрена роль динатронных свойств, температуры экрана и особенностей самого люминофора как определённого физико-химического индивидуума. Последнее необходимо для ориентации в существующих типах катодолюминофоров. Разбор менее существенных физико-химических свойств катодолюминофора, прямо или косвенно влияющих на яркость, отнесён в препаративную часть книги. [c.45]

Рассматриваемая область напряжений представляет особый практический интерес, так как отвечает ускоряющим потенциалам, чаще всего применяемым в технике. Изучение её не менее важно в теоретическом отношении здесь можно наблюдать процесс катодолюминесценции в особенно благоприятных условиях, когда он не маскирован по крайней мере одним из наиболее мешающих побочных явлений. Для иллюстрации существующих отношений на рис. 14 приведён ряд кривых зависимости яркости экрана от энергии возбуждающих электронов. Отдельные кривые отвечают сле- [c.77]

Дополнительную неопределённость в оценку вносит зависимость послесвечения от мощности и длительности возбуждающего импульса. Единообразный способ возбуждения и регистрации послесвечения ещё не установлен в катодолюминесценции. Форма импульсов особенно важна для люминофоров с коротким затуханием, так как [c.219]

Для правильной оценки особенностей катодолюминесценции необходимо прежде всего установить её положение среди остальных видов люминесценции и сравнить с последними. Сравнение удобнее сделать, сопоставляя свечение при возбуждении электронным лучом с наиболее хорошо изученной фотолюминесценцией. Не предрешая вопроса о тождестве механизма обоих, такое сравнение должно установить общность отдельных свойств свечения или наличие между ними более или менее глубокой разницы. [c.302]

Особенностями спектрального состава ограничиваются свойства свечения, которые обнаруживают глубокое сходство (если не тождество) при возбуждении люминесценции светом и электронами. Во всех остальных свойствах наблюдаются существенные количественные расхождения. Наблюдения показывают, что при близком спектральном составе ход затухания люминофоров различен в обоих случаях возбуждения. В катодолюминесценции определённо преобладают процессы малой длительности с экспоненциальным ходом затухания. Ещё более глубокое различие существует в величине отдачи.. Обсуждение этих свойств свечения рационально отнести в следующий параграф, чтобы с их помощью иллюстрировать"те особенности катодолюминесценции, которые выделяют её среди остальных видов люминесцентного свечения. [c.314]

Вышеприведённые особенности разгорания и затухания, наблюдаемые в начальных стадиях процесса, характерны для катодолюминесценции. Их можно рассматривать как специфическую особенность электронного возбуждения, вместе с его повышенной мощностью и малой глубиной рассеяния. В ряде экспериментов по затуханию, воспроизводящих эксплоатационные условия практически используемых приборов, нагрузка экрана при пересчёте на площадь бегущего пятна достигала десятков и сотен ватт на см . Подобная мощность возбуждения ещё не реализована в фотолюминесценции, но типична в эксплоатации катодолюминофоров. Даже в условиях обычного кинескопа с сульфидным экраном мгновенная нагрузка в пятне достигает 100 Естественно, что в столь отличных условиях работы в люминофоре-могут получить преобладание процессы, с трудом уловимые при обычном оптическом возбуждении. В качестве дополнительных, усложняющих картину условий следует учитывать а) малую толщу люминофора, в которой рассеивается подаваемая мощность, и Ь) обилие свободных электронов и дырок в результате торможения первичного возбудителя. Последнее сильно ускоряет процесс затухания за счёт большого числа свободных уровней активатора и повышенной вероятности столкновений второго рода. [c.321]

Таким образом, на современном уровне экспериментальной изученности вопроса разницу инерционных свойств свечения при обоих видах возбуждения можно приписать в основном повышенной мощности электронного возбуждения и чисто поверхностному характеру поглощения. Высокая концентрация свободных электронов и вероятность столкновений второго рода являются прямым следствием мощного возбуждения. Особняком стоит термический эффект бомбардировки, который безусловно связан с высокой нагрузкой, но сам по себе представляет специфическую особенность катодолюминесценции из-за малого коэффициента полезного действия последней. [c.322]

Вторым бесспорным преимуществом катодолюминесценции следует считать легкость ее регулировки. Ее можно осуществить изменением плотности тока пучка (накал катода и управление потенциалом цилиндра Венельта) или изменением ускоряющего напряжения (энергии электронов). Последнее не представляет затруднения при наличии регулируемого по напряжению блока питания. Простога и точность регулировки облегчают воспроизводимость условий возбуждения. Они надежно позволяют установить точную количественную связь различных параметров свечеиия с особенностями его возбуждения. В этом отношении электронное воз буждение имеет неоспоримые преимущества перед его конкурентом в люминесцентном анализе — конденсированной высоковольтной искрой между металлическими электродами. [c.153]

В люминесцентном анализе, как химическом, так и сортовом, когда пользуются качественной оценкой параметров свечения (яркость, цвет, инерционность), ирименение катодолюминесценции, подобно фотовозбуждению, ограничено неспецифичностью спектров и чрезмерной чувствительностью свечения к различным примесям и дефектам строения. Преимуществом электронного возбуждения остается только более широкий диапазон исследуемых материалов и возможность за счет повышенной мощности возбуждения наблюдать свечение даже очень слабо люминесцирующих объектов. Из числа последних особенно часто исследуется свечение минералов [7], горных пород, элементов почвенного скелета и разнообразных твердых продуктов химического синтеза. Возможность острой фокусировки электронного луча п легкость управления им позволяют использовать катодолюминесценцию п для количественного подсчета люминесцирующих включений в несветящемся или иначе люмипесцирующем материале, нанример в шлифах горных пород [8]. Непрямым путем это-с успехом используется в биологии и медицине в специальных микроско ггах с разверткой бегущим лучом [9]. [c.153]

В приемах физико-химического анализа однокомиоиентных, бинарных и более сложных твердых систем катодолюминесценция, как аналитический признак, 1И)зволяет с высокой чувствительностью обпаруживат]. большое число явлений. По характерным спектрам активатора, используемого в качестве зонда кристаллической основы фосфора, надежно обнаруживаются полиморфные превращения, реликтовые или переходные структуры, направление хода химических реакций, их последовательность, образование смешанных кристаллов, распад твердых растворов и диффузия отде.льпых компонентов в многофазных системах. Количественный гемент вводится обычно изучением интенсивности свечения на принципе аддитивности спектров излучения отдельных фаз или закономерного сме-п],епия и размытия спектров при образовании смешанных кристаллов. Помимо высокой чувствите.и1>ности, преимуществами метода являются ei o быстрота и возможность одновременного наблюдения нескольких продуктов при массовых и чисто локальных превращениях. Общие приемы исследования аналогичны описанным при фотовозбуждении. Специфика механизма возбуждения катодолюминесценции и некоторые сопутствующие ей явления накладывают, однако, свой отпечаток на результаты наблюдений. Эти особенности в некоторых случаях могут быть использованы как дополнительный диагностический признак, в других -- они несколько усложняют наблюдения и даже ограничивают область их иримепения. [c.154]

По причине особенносте передачи энергии возбуждения излучающему центру в катодолюминесценции почти отсутствует явление сенсибилизации, столь широко расиространенное в фотолюминофорах. В то же самое время роль коактиваторов, примесей, облегчающих внедрение активатора в решетку, 1 одинаковой мере существенна нри обоих вида.х возбуждения. [c.155]

Такой широкий диапазон возможных и действительно реализуемых изменений объясняет быстрое продвии<е-ние катодолюминесценции в технику. С другой стороны, он затрудняет описание свойств самого явления, так как далеко не все особенности свечения одинаково определены строгими количественными наблюдениями. Изучению подвергались обычно те свойства явл ния, которые имели практическое значение. Даже в этом случае дело иногда ограничивалось только регистрацией некоторого усреднённого эффекта, который не отражает течения элементарных процессов и не даёт заключения об их механизме. Достаточно указать, например, что при изучении яркости в функции тока или напряжения мгновенный процесс не был отделён от остаточного послесвечения. При работе с неподвижным лучом учёт послесвечения вообще невозможен. При возбуждении развёрнутым растром к яркости экрана в момент возбуждения, естественно, прибавляется та доля послесвечения, которая соответствует времени кадра. Другим характерным примером недостаточной изученности служит процесс затухания. В силу практической важности ему посвящено большое число работ. Однако только для ограниченного числа препаратов с достаточной строгостью установлены формы кривых затухания. Аналитическое выражение их и величина соответствующих констант точно определены лишь для небольшого числа технических катодолюминофоров. [c.39]

Помимо специфических особенностей катодолюминесценции, необходимо учесть и сложность самого эффекта как одного из видов люминесценции. Со стороны люминофора в свечении принимает участие большое число трудно контролируел1ых физико-химических факторов, которые не менее важны, чем специфика возбуждения. Всё это вместе взятое делает наблюдаемые явления крайне неустойчивыми и затрудняет их количественную оценку. [c.40]

Несмотря на сложность законов, которые управляют интенсивностью свечения, изучение катодолюминесценции рационально начать с описания именно яркости. Тесная связь её с остальными параметрами свечения облегчает характеристику основных особенностей всего процесса. В дальнейшем изложении термин яркость использован в расширенном смысле как эквивалент выражения интенсивность . При возбуждении люминесценции электронным лучом излучение не ограничивается видимой частью спектра, но может захватывать ультрафиолетовую и инфракрасную области. При описании общих свойств предпочтение отдано, однако, термину яркость большинство технических катодолюминофоров предназначено для работы в видимой области с непосредственным восприятием излучения человеческши глазом. [c.42]

Рассматривая процесс катодолюминесценции и особенности его практического применения, можно наметить три группы причин, которые определяют яркость свечения. На первом месте следует поставить условия возбуждения в смысле особенностей подвода энергии к люминофору. Сюда относятся скорость (энергия) возбуждающих электронов, плотность тока луча и длительность возбуждения. Два первых фактора определяют энергию и число" электронов, достигающих в единицу времени поверхности люминофора. Понятие о длительности возбуждения требует оговорки. Речь может итти о длительности отдельного илшульса при облучении экрана неподвижным лучом. В этом случае переменный потенциал управляющего электрода попеременно отпирает и запирает пучок, который всё время остаётся в одной точке экрана. В противоположность импульсному процессу, возбуждение может итти непрерывно, но развёрнутый луч, двигаясь по экрану, шаг за шагом покрывает его поверхность. Длительность возбуждения, отнесённая к единице площади экрана, определяется в последнем случае скоростью движения пучка. При одинаковой мощности возбуждения результирующая яркость от неподвижного и развёрнутого луча не всегда одинакова из-за инерционности свечения и своеобразия динатронных свойств экрана. [c.43]

Ряд метал юв, особенно принадлежапдах к группе железа, оказывает на катодолюминесценцию обратное действие. Дад<е в незначительной концентрации они энергично гасят свечение и полностью парализуют влияние активирующих присадок. Своеобразное действие их будет подробнее рассмотрено в пренаратгнзной части. Механизм гасяще1 о действия ещё ие установлен. Влияние на люминесценцию столь сильно, что полная изоляция элементов железной группы в ряде люминофоров безусловно необходима, чтобы получить препараты с максимальной яркостью свечения. Присутствие железа в концентрации 10- уже заметно понижает, например, яркость свечения сульфида цинка. Влияние никеля и кобальта ещё сильнее. С другой стороны, в ряде соединений металлы железной группы сами могут вести себя в качестве эффективных а i< т и в а т о р о в. [c.51]

В связи с богатством спектров катодолюминесценции и чувствительностью их к тонким особенностям состава представляют интерес наблюдения Танака [285]. Им произведён спектрофотометрический анализ излучения большого числа естественных и искусственных катодолюминофоров. Спектрофотометр автора позволял производить отсчёты с интервалами в 20 А. На основании наблюдений автор делит все спектры по структуре на три группы. В первую входят линейчатые спектры с хорошо разделёнными линиями и полосами. Примером их служит излучение a O3.Sm2O3.Mn (125 1). Во второй группе при наличии общего плоского максимума спектр состоит из ряда наложенных друг на друга и частично перекрывающихся узких полос. Каждую из них автор рассматривал как вполне самостоятельную. В качестве типичного представителя излучателей такого рода приведён активированный марганцем синтетический виллемит. Спектры третьей группы характеризуются широкой объемлющей кривой без резко выраженного общего максимума большое число налегающих друг на друга мелких максимумов придаёт кривой зазубренный характер. Цвет свечения таких препаратов отличается слабой насыщенностью с преобладанием неярких белесоватых тонов интенсивность незначительна. Примером служит излучение Сар2.МОаОз(250 1). [c.113]

Заканчивая обзор активаторов, необходимо остановиться на своеобразной группе излучателей, а именно на коллоидных металлах. Выделение в массе трегера частичек коллоидного Л1еталла может быть вызвано, например, интенсивной электронной бомбардировкой. Как показывают наблюдения, эти частицы заметно изменяют интенсивность и спектральный состав излучения. Атомарные частицы серебра в стекле сообщают, например, материалу способность люминесцировать [309]. В условиях опыта ионы серебра (Ag+) восстанавливались водородом при температуре 100—150°. При агрегации частиц под действием температуры в более крупные комплексы люминесцентная способность стекла понижалась. Аналогичным образом ведут себя коллоидные частицы в галоидных солях щелочных и щёлочно-земельных металлов. В начальных стадиях процесс диссоциации солей имеет обратимый характер. Выделившийся при электронной бомбардировке металл по прекращении возбуждения снова переходит в первоначальное состояние, что сопровождается соответствующим изменением люминесцентной способности. Эффект активации катодолюминофоров коллоидными металлами особенно резко выражен у фторидов кальция, стронция и бария. По мере увеличения числа коллоидальных включений, образующихся за счёт электронной бомбардировки, цвет катодолюминесценции меняется, яркость свечения проходит через максимум и затем падает. Вид концентрационной кривой аналогичен случаям обычной активации, но осложнён зависимостью от величины коллоидальных агрегатов. Спектральный состав излучения активированных коллоидами катодолюминофоров имеет много общего, но в частных случаях зависит от природы трегера и выделяющегося в нём металла, [c.116]

Для всех видов люминесценции спектральный o ias излучения принадлежит к числу наиболее устойчивых свойств свечения. Катодолюминесценция в данном отношении не представляет исключения из общего правила. Мощность и особенности возбуждения не оказывают почти никакого влияния на снектр. Определяющую роль в нём, как указано выше, играют природа излучающего атома и свойства самого люминофора. [c.148]

Особенно сложно поведение многократно активированных люминофоров, когда число типов излучающих атомов или их относительная концентрация очень велики. У некоторых естественных минералов, отличающихся достаточно сложным составом, при изменении температуры от —180 до +400° цвет катодолюминесценции неоднократно меняется (турмалины, сложные алюмосиликаты с продуктами присоединения в боковых цепях). Наряду с обратимыми изменениями, имеют место и необратимые. Причину последних можно, вероятно, искать в монотроп-ных структурных переходах или в распаде твёрдых растворов, обладающих при температуре опыта ограниченной смесимостью. [c.157]

Период разгорания люминесценции при достаточной моидюсти возбуждения сравнительно короток и редко лимитирует практическое применение катодолюминесценции. Гораздо большее значение имеет процесс затухания. Требования к нему со стороны техники особенно строги и разнообразны. Для иллюстрации поведения технических катодолюминофоров на рис. 41 приведены кривые затухания трёх наиболее типичных представителей. Кривые сняты при возбуждении развёрнутым электронным лучом с длительностью возбуждающего импульса сек. На оси абсцисс отложено время в миллисекундах, а на оси ординат — яркость свечения в логарифмическом масштабе. Яркости в момент возбуждения у всех люминофоров приравнены друг другу и условно приняты за сто. Отсчёт времени затухания начат с момента выключения возбуждающего импульса. [c.172]

По нашим наблюдениям в катодолюминесценции размол люминофора не меняет констант затухания, пока уменьшение размеров зерна идёт за счёт дробления крупных сросшихся агрегатов на более мелкие слагающие кристаллики. Только сильное уменьшение размера последних влечёт за собой заметное ускорение процесса. Люминофоры различного состава неодинаково чувствительны к измельчению. По затуханию и яркости в момент возбуждения максимальную чувствительность обнаруживают сульфиды, активированный марганцем борат кадмия ( dO2.B2O3.Mn) и особенно фосфат цинка (гпз[Р04] .Мп). Сравнительно мала чувствительность виллемита и его производных. [c.198]

Предполагается, что перенос энергии в форме эксцитона принимает особенно широкое участие в катодолюминесценции [272]. Схема расположения уровней возбуждения относительно основных энергетических полос решётки приведена (по Зейтцу) на рис. 66. [c.292]

В пользу общности механизма фото- и катодолюминесценции наиболее наглядно свидетельствует спектральный состав излучения. Глубокое сходство его при обоих видах возбуждения часто граничит с тождеством. С точки зрения изложенной выше энергетической модели такое сходство вполне понятно. Поведение электрона в полосе проводимости не зависит от его предистории. При обоих способах подвода энергии, как показывают наблюдения, спектр излучения не зависит от особенностей возбуждения или его мощности. Это свидетельствует, что излучение или по крайней мере его большая часть происходит не из того энергетического состояния, в котором оказывается люминофор в момент возбуждения. Существует некоторый фиксированный уровень энергии в системе, с которого нормально может произойти излучение. В неактивированных люминофорах, каждая молекула которых люми-несцентно-способна, излучающие энергетические переходы определены энергетическим спектром отдельного атома или молекулы. Конфигурация этого спектра вряд ли может существенно зависеть от способа подвода энергии к материалу. Тоже самое справедливо для люминофоров, активированных марганцем, хромом, редкими землями и др. В кристаллолюминофорах с серебром, медью или цинком в качестве активатора, в случае полной ионизации, граничным уровнем излучения служит нижняя граница полосы проводимости, на которую падает возбуждённый [c.303]

Литературные указания на близость спектров катодолюминесценции к спектрам при других видах возбуждения весьма многочисленны. В случае электронов и света глубокое сходство констатировано многими авторами [77, 150, 153, 155 157, стр. 21, 156— 166, 739 — 741, 835 — 846 276] на очень разнообразных соединениях. При бомбардировке электронным лучом в излучении выступают одинаковые с фотовозбуждением полосы. В первом случае, однако, интенсивность возбуждения много больше в излучений часто появляются полосы, которые не возбуждаются светом,особенно если он не оченькоротковолновой. За счёт повышенной мощности возбуждения по спектрам катодолюминесценции можно установить в люминофоре наличие очень малых прилаесей. Относительная интенсивность полос в обоих видах люминесценции неодинакова. Естественно, что в случае сложных спектров, представляющих собой результат наложения нескольких полос, суммарный спектральный состав излучения может быть резко отличным. [c.305]

При рассмотрении особенностей спектрального состава все рассуждения исходили из предположения, что люминофор представляет собой химическое соединение или твёрдый раствор с единым типом структуры и одним видом излучающих атомов. При уклонении от этого правила спектральный состав излучения уже не остаётся постоянным ггри изменении условий или вида возбуждения. Каждый тип решётки и каждый активатор имеют собственный коэффициент полезного действия для различных видов возбуждения. С этой точки зрения понятна разница в спектрах, которую наблюдали Эрнст [77] и Лоес [173] при фото- и катодолюминесценции активированных медью [c.312]

В связи с пониженным участием фосфоресценции для катодного возбуждения характерно малое влияние инфракрасных лучей на затухание. Количественная оценка гашения и световспышки затруднена малой величиной послесвечения. Поставленные в этом направлении опыты позволяют делать только качественные заключения а) влияние инфракрасных лучей на высвечивание катодолюминофоров значительно меньше наблюдаемого в фотолюминесценции Ь) отсутствует заметная разница в длине волны, вызывающей соответствующие эффекты при фото- и катодовозбуждении с) независимо от длины волны облучения, в катодолюминесценции эффект гашения всегда преобладает над вспышкой. Первую особенность необходимо поставить в прямую связь с малым участием фосфоресценции при электронном возбуждении. Второе из сделанных заключений показывает общность механизма действия инфракрасных лучей в возбуждённом светом и электронами кристалле. Третья особенность специфична для катодолюминесценции и находит, быть [c.319]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология