Фотолюминофо́ры — группа люминофоров , которые люминесцируют под воздействием света. Сохраняют накопленную световую энергию и отдают её как непосредственно в момент возбуждения , так и в виде послесвечения какой-либо продолжительности после прекращения возбуждения в видимом, ультрафиолетовом и/или инфракрасном спектре . К этому классу люминофоров относится очень широкий список соединений. Различают как природные фотолюминофоры, так и искусственно синтезированные.

К природным фотолюминофорам относят категорию минералов , которые во время своего образования могли претерпеть особые изменения, связанные с температурным режимом, наличием определённого состава примесей, давления , минералы , обладающие флуоресценцией (свечением, заметным в темноте), к примеру, такие как вюрцит — ZnS , некоторые смесевые разновидности барита и кальцита . Эта категория минералов является очень редкой и ценной.

К искусственным фотолюминофорам относят синтезированные соединения, обладающие улучшенными характеристиками послесвечения и свойствами, намного превосходящими природные минералы . К ним относятся сульфиды и селениды элементов второй группы таблицы Менделеева , в частности селенид магния MgSe , кальция CaSe , стронция SrSe , бария BaSe , цинка ZnSe . К фотолюминофорам относят также нитриды бора и некоторые окисные соединения металлов второй группы . К искусственным фотолюминофорам так же относят и сравнительно недавно синтезированные составы. Эти соединения являются формульными и структурными аналогами природного минерала шпинели — MgAl ₂ O ₄ .

Основные сведения

В подавляющем большинстве, фотолюминофоры — это искусственно синтезированные многокомпонентные смеси неорганических соединений . Смесь состоит из:

• Основы - хлоридов , сульфатов , боратов , фторидов или фосфатов щелочно-земельных металлов
• Металла-активатора
• Плавней (флюса) .

По основному компоненту условно можно выделить несколько групп:

• Сульфиды . В первую группу входят сульфид цинка , а также смесь сульфидов цинка и кадмия в разной стехиометрии , активированные медью , свинцом , марганцем , висмутом . В группу входят также сульфиды кальция , магния , стронция и бария , с активаторами висмута , меди , цинка , сурьмы , свинца , марганца , серебра , олова , и РЗЭ — самария и церия , которые готовятся из сульфидов или карбонатов с добавкой серы , восстановителей и плавней. В большинстве своём обладают длительной и интенсивной флуоресценцией , термолюминесценцией , и некоторые триболюминесценцией .
• Селениды . Сюда относятся селениды цинка , кадмия , кальция , стронция и бария , активированные медью , цинком , сурьмой , свинцом , висмутом , серебром . Все готовятся из готовых селенидов или исходных соединений с добавкой плавней. Обладают сравнительно интенсивной флуоресценцией и термолюминесценцией .

  

• . Группа включает в себя смеси соединений первой и второй группы.
• Окисные фотолюминофоры. Это оксиды магния , кальция , стронция и карбоната бария , прокаленные с плавнями и активаторами из второй группы. Готовятся без добавления серы . Обладают хорошей люминесценцией, также флуоресценцией и сильной термолюминесценцией.
• Неорганические бораты . и разной стехиометрии с марганцевым активатором. Имеют хорошую флюоресценцию оранжево-красных тонов.
• Прочие кристаллофосфоры , в частности нитриды бора и их смеси.

Все группы фотолюминофоров различаются не только по химическому составу, но и по физическим свойствам, присущим разным составам, а также способами синтеза , обработки и применения таких составов на практике.

При возбуждении люминофора светом энергия может быть поглощена как на уровне активатора, так и на уровне основного вещества.

Поглощение световой энергии на уровне активатора сопровождается переходом электрона с основного уровня активатора на возбуждённый, а излучение света происходит при обратном перемещении электрона . Возникает явление флуоресценции. Электроны, вырванные возбуждающим светом, могут перейти в зону проводимости и локализоваться на ловушках. Освободиться из ловушек электроны могут лишь в том случае, если им сообщить необходимое количество энергии. При этом электроны либо переходят в зону активатора и рекомбинируют с центрами свечения, либо будут повторно захвачены ловушками. В этом случае возникает явление фосфоресценции (длительное свечение) .

При поглощении света на уровне основного вещества электроны переходят в зону проводимости из валентной зоны . В валентной зоне образуются дырки, которые переходят и могут локализоваться в зоне активатора. Помимо образования электронно-дырочных пар, в решетке могут образоваться экситоны (квазичастицы, представляющие собой электронное возбуждение в кристалле), которые способны ионизировать центры свечения. Возникает явление люминесценции .

Применение

Сфера применения фотолюминофоров достаточно обширна. Узкополосные люминофоры, активированные редкоземельными элементами , используются при создании люминесцентных ламп . Также, фотолюминофор используется во всех белых светодиодах . Перспективность применения этих люминофоров обусловлена возможностью одновременного повышения световой отдачи и индекса цветопередачи люминесцентных ламп. Это помогает добиться существенной экономии расходов на освещение .

Фотолюминофоры нашли применение в эвакуационных системах, поскольку в отличие от электрических эвакуационных систем не потребляют энергию, не требуют затрат на эксплуатацию и позволяют реализовать протяжённую разметку в труднодоступных местах.

Для оптимизации поисковых работ предлагается использовать альтернативные источники световой энергии – люминофоры длительного послесвечения (ЛДП). Люминофоры можно наносить на одежду в виде вставок. Также люминофоры можно использовать для маркировки пострадавших.

ЛДП используются в изделиях в двух основных типах:

1. Лакокрасочный вариант характеризуется высокой яркостью свечения, экономичным расходом люминофора, высокой долговечностью, устойчивостью к внешним  воздействиям. Наносится на изделие поверх отражающего слоя (белый грунт) и покрывается сверху защитным слоем. К недостаткам относится низкая гидролитическая устойчивость, особенно при воздействии солнечного облучения.
2. Монолитный вариант представляет собой изделие из материала с малым .

Алюминат стронция в виде тонкослойного источника света используется в эвакуационных знаках и знаках пожарной безопасности

Примечания

Методики

Литература

1. Rong-Jun Xie, Naoto Hirosaki. // Science and Technology of Advanced Materials. — 2007-01. — Т. 8 , вып. 7-8 . — С. 588–600 . — ISSN . — doi : .
2. ↑ Казанкин О. Ф., Марковский Л. Я., Миронов И. А., Пекерман Ф. М., Петошина Л .Н. Неорганические люминофоры. — Ленинград, 1975.
3. Быстров Ю. А., Литвак И. И., Персианов Г. М. Электронные приборы для отображения информации. — Москва, 1985.
4. . — 2nd ed. — Lilburn, GA: Fairmont Press, 2001. — 1 online resource (xxiv, 288 pages) с. — ISBN 0-88173-378-4 , 978-0-88173-378-5, 978-1-003-15098-5, 1-003-15098-5.
5. Абовян М. Ю., Микаэль Ю., Большухин В. А., Буйновский А. С. Функциональные оксидные материалы на основе редких и редкоземельных металлов. — Томск, 2005.