10.2 Люминесценция

Люминесценцией называется оптическое излучение, возбуждаемое в веществе за счет какого-либо вида энергии, представляющее собой избыток над тепловым излучением и продолжающееся после окончания возбуждения в течение времени, значительно превышающего период световых колебаний.

Механизм элементарного акта люминесценции в типичном случае описывается тремя последовательными квантовыми переходами (рис. 10.3): поглощение энергии с переходом электрона (атома, молекулы) из основного (равновесного) состояния 1 в возбужденное состояние 3; безызлучательный переход в метастабильное состояние 2; излучательный переход из состояния 2 в основное состояние 1. Существует также множество других схем квантовых переходов, вызывающих люминесценцию.

Вещества, способные к люминесценции, называют люминофорами. Существует множество видов люминесценции, разичающихся способом возбуждения. В электронике наибольшее значение имеют эдектролюминесценция (возбуждение электрическим полем), катодолюминесценция (электронным пучком) и фотолюминесценция (оптическим излучением).

Электро – и катодолюминесценцию порошковых и пленочных люминофоров, электролюминесценцию полупроводниковых кристаллов газов и их смесей используют в кинескопах, в электронно – оптических преобразователях, разнообразных цифровых индикаторах и дисплеях, светодиодах и др. Фотолюминесценция нашла применение в люминесцентных лампах, сцинтилляционных счетчиках ядерных частиц и т.д.

Изучение люминесценции способствовало открытию и широкому применению лазерного излучения, т.е. электромагнитного излучения, создаваемого лазером. Лазерное излучение отличается от других источников света высокой степенью когерентности, малой угловой расходимостью пучка, высокими спектральной яркостью и монохроматичностью. Ширина спектральной линии лазерного излучения в одночастичном режиме во много раз меньше, чем у спонтанного излучения атомов. В зависимости от типа лазера длины волн лазерного излучения лежат в интервале от 0,1 мкм до 0,79 мм, мощность в непрерывном режиме – от нескольких мкВт до 100 кВт, энергия в одиночном импульсе – от десятых долей до 106 Дж.