Люминофоры
ЛЮМИНОФОРЫ (от лат. lumen, род. падеж luminis - свет и греч. phoros - несущий), синтетич. в-ва, способные преобразовывать разл. виды энергии в световую - люминесцировать. По типу возбуждения подразделяются на фото-, катодо-, электро-, рентгено-, радио-, хемилюминофоры и др. (см. также Люминесценция, Хемилюминесценция).Неорганические люминофоры (фосфоры). Их свечение м.б. обусловлено как св-вами в-ва основы, так и наличием примесей - активаторов, к-рые образуют в осн. в-ве центры свечения, соактиватора и сенсибилизатора. Концентрация активатора обычно составляет 10-1-10-3%. Существуют самоактивир. люминофоры, не содержащие активаторов, напр. CaWO4. Люминофоры обозначают ф-лой основы с указанием активатора и сенсибилизатора, часто соактиватора, напр. ZnS : Ag, Ni; в-во после знака ":" - активатор, соактиватор или сенсибилизатор. Большинство неорг. люминофоров имеет кристаллич. структуру и относятся к кристаллофосфорам. Требования к люминофорам - яркость и цвет свечения, длительность послесвечения, дисперсность, термостойкость и др. - определяются параметрами устройств, в к-рых их применяют. Люминофоры обычно используют в виде относительно тонких поликристаллич. слоев (1-100 мкм), наносимых на внутр. пов-сть светящихся - экранов электровакуумных приборов. Состав нек-рых фото- и катодолюминофоров и области их применения представлены в таблице. Фотолюминофоры возбуждаются оптич. излучением в диапазоне от вакуумной УФ до ближней ИК области. наиб. широкое применение фотолюминофоры находят в люминесцентных лампах низкого давления. В лампах для общего освещения используют галофосфат Са -3[Са3(РО4)2].Са(Сl, F)2 : Sb, Mn, в лампах высокого давления с исправленной цветопередачей - смеси на основе фосфатов и силикатов, излучающие в синей, зеленой и красной областях спектра. Свечение возбуждается резонансной линией Hg с l = 253,7 нм. Световая отдача (отношение светового потока лампы к мощности) ламп с галофосфатным люминофором составляет 85 Лм/Вт, ламп со смесями - от 50 до 60 Лм/Вт. Созданы лампы "нового поколения" с люминофорами на основе РЗЭ (алюминаты, фосфаты и др.), сочетающие высокую светоотдачу ( ~ 95 Лм/Вт) с высоким качеством цветопередачи. Фотолюминофоры применяют для исправления цветности ламп высокого давления, ламп, излучающих в УФ области, и т.д. (см. табл.). Катодолюминофоры возбуждаются пучком электронов; используются в экранах кинескопов, в электронных микроскопах, электроннолучевых и радиолокац. установках. В кинескопах цветного изображения применяют люминофоры с синим (lмакс 455 нм), зеленым (lмакс 525 нм) и красным (lмакс 612 и 620 нм) цветом свечения. Их наносят на экран кинескопа в виде точек, расположенных треугольником, или чередующихся полос. Суммарный цвет изображения получается при сложении трех цветов свечения нанесенных люминофоров и зависит от соотношения их яркостей. Для получения хорошей цветопередачи цвет свечения исходных люминофоров должен быть по возможности более насыщенным, для чего поверхность "синего" люминофора пигментируют СоАl2О4, а "красного" - Fe2O3.
* При напряжении 6 кВ. ** При напряжении 14 кВ. *** При напряжении 12 кВ.
Покрытие кинескопов черно-белого изображения состоит из смеси люминофоров, имеющих синий и желто-зеленый (lмакс 560 нм) цвет свечения, обеспечивающих в целом белый свет свечения кинескопа. Для повышения контрастности используют пигментирование "синего" люминофора красителем.
Электролюминофоры возбуждаются переменным или постоянным электрич. полем. Hаиб. распространенные электролюминофоры - ZnS : Сu и Zn(Cd)S(Se) : Сu. В зависимости от введенного дополнительно к Сu соактиватора (Сl, Аl, Вr, Са или Mn) получают люминофоры, обладающие голубым, зеленым, желтым, оранжевым и красным цветом свечения.
Рентгенолюминофоры возбуждаются рентгеновскими лучами; применяются при рентгенологич. обследованиях человека и в пром. дефектоскопии. Люминофоры CaWO4 нашел применение в мед. экранах, пром. рентгенографии с использованием малосeребряных материалов и дефектоскопии при высоких напряжениях. В разл. типах мед. рентгенологич. экранов применяют также BaSO4 : Pb; (Sr,Ba)SO4 : Eu; BaF,Cl : Eu; Ba3(PO4)2 : Eu; LaOBr : Tb,Yb; ZnS : Ag; ZnS.CdS : Ag; CsI : Tl.
Радиолюминофоры возбуждаются радиоактивным излучением; применяются для дозиметрии и радиометрии. При дозиметрии обычно используют св-во нек-рых люминофоров высвечивать при повышении т-ры энергию, запасенную при возбуждении. Для дозиметрии g- и рентгеновского излучения применяют LiF : Mg,Ti и MgB4O7 : Dy, для быстрых нейтронов - CaS : Na, Bi, Zn; для a-радиометрии - ZnS : Ag.
Среди неорг. люминофоров большое практич. применение находят также люминесцирующие стекла. Их получают при варке стекла, добавляя в шихту активаторы, чаще соли РЗЭ или актиноиды. Стекла обладают хорошей оптич. прозрачностью и могут применяться в качестве лазерных материалов, а также визуализаторов изображения.
Органические люминофоры (люминоры, органолюминофоры). Их свечение обусловлено хим. строением орг. соед. и сохраняется в разл. агрегатных состояниях. По хим. строению различают след. орг. люминофоры: ароматич. углеводороды или их производные (полифенильные углеводороды, углеводороды с конденсированными ароматич. ядрами или арилэтиленовой и арилацетиленовой группировками), 5- и 6-членные гетероциклы и их производные, соед. с карбонильными группами; к орг. люминофорам относят также комплексы металлов с орг. лигандами.
Орг. фотолюминофоры применяют в качестве флуоресцентных красок, свечение к-рых вызывается УФ и коротковолновым видимым излучением. Пигменты красок представляют собой твердые р-ры орг. люминофоров или их смесей с красителями в разл. смолах (чаще всего в составе карбамид-и меламиноформальдегилных смол, модифицированных одно- и многоатомными спиртами или арилсульфамидами). Для получения желтого цвета используют обычно 3-метоксибензантрон, голубого - арилэтиленовые замещенные 2,5-диарилоксазолов, оранжевого - смесь 3-метоксибензантрона с родаминами С и 6Ж.
Нек-рые орг. люминофоры применяют для окрашивания пластмасс и синтетич. волокон, оптич. отбеливания тканей, бумаги, натуральных и искусств. волокон и разл. покрытий. Так, для окрашивания сополимеров винилхлорида применяют родамин С (красный цвет), 2,2'-дигидрокси-1,1'-нафтальазин (желтый), смесь 2,2'-дигидрокси-1,1'-нафтальазина с фталоцианином меди (зеленый), производные пиримидинантрона (красно-оранжевый), для окрашивания полистирола в оранжево-красные окраски - нафтоиленбензилимидазолы и его замещенные.
При оптич. отбеливании люминофоры, поглощая свет в ближней УФ-области, флуоресцируют в фиолетовой (lмакс 415-429 нм), синей (430-440 нм) или зелено-синей (441-466 нм) частях видимой области спектра. Оптич. наложение их флуоресценции и желтых лучей, отраженных отбеливаемым материалом, вызывает ощущение белизны. При оптич. отбеливании используют производные стильбена, кумарина, пиразолина, нафталимида, бензоксазола и др.
Орг. люминофоры, способные испускать свет под действием радиоактивных излучений, применяют в качестве сцинтилляторов. Существуют монокристаллич. (антрацен, тетрацен, пирен, карбазол, арилзамещенные этилена и оксазола), жидкие (полифенильные углеводороды, 2,5-диарилзамешенные оксазола) и пластмассовые орг. сцинцилляторы. Последние представляют собой твердые р-ры жидких сцинцилляторов в полимерных основах (полистироле, поливинилксилоле).
Многие орг. люминофоры - активные среды жидкостных лазеров, напр. цианиновые, полиметиленовые и др. красители, люминесцентные индикаторы. Кроме того, орг. люминофоры применяют в люминесцентной дефектоскопии и аналит. химии (см. Люминесцентный анализ), а также в мол. биологии и медицине (флуоресцеин, акридин и др.) в качестве меток или зондов (см., напр., Липидные зонды).
О хеминолюминофорах см. Хемилюминесценция.
===
Исп. литература для статьи «ЛЮМИНОФОРЫ»: Гугель Б. М., Люминофоры для электровакуумной промышленности, М.. 1967; Неорганические люминофоры, М., 1975; Карнаухов В. Н., Люминесцентный спектральный анализ клетки, М., 1978; Красовицкий Б. М., Болотин Б. М., Органические люминофоры, 2 изд., М., 1984; Тезисы докладов 5-го Всесоюзного совещания "Синтез, свойства, исследования, технология и применение люминофоров", ч. 1-2. Ставрополь. 1985. И. Ф. Голубев.
Страница «ЛЮМИНОФОРЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.