Đề tài TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG

Tham khảo tài liệu đề tài " tổng quan lý thuyết về hiện tượng phát quang ", luận văn - báo cáo phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài " TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG " 4TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀHIỆN TƯỢNGPHÁT QUANG 5 Chương 1. HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG1.1. Hiện tượng phát quang.1 .1.1. Khái niệm và phân loại hiện tượng phát quang Người ta đã làm một số thí nghiệm, ví dụ như: chiếu tia tử ngoại (UV) có bước sóng λvào dung dịch rượu fluorêxêin thì dung dịch này phát ra ánh sáng màu xanh lục nhạt có bướcsóng λ’ và (λ’ > λ). Sự phát sáng biến mất ngay sau khi ngừng kích thích ánh sáng tử ngoại.Hay chiếu tia UV vào tinh thể ZnS có pha một lượng rất nhỏ Cu và Co thì tinh thể cũng phátra ánh sáng có màu xanh lục, ánh sáng này tồn tại khá lâu sau khi ngừng kích thích. Hiệntượng tương tự cũng xảy ra với nhiều chất rắn, lỏng và khí khác đồng thời với các tác nhânkích thích khác. Chúng có tên chung là hiện tượng phát quang (Luminescence). Như vậy, phát quang là sự bức xạ ánh sáng của vật chất dưới sự tác động của một tácnhân kích thích nào đó không phải là sự đốt nóng thông thường [5], [15]. Bước sóng của ánhsáng phát quang đặc trưng cho vật liệu phát quang, nó hoàn toàn không phụ thuộc vào bứcxạ chiếu lên đó. Đa số các nghiên cứu về hiện tượng phát quang đều quan tâm đến bức xạtrong vùng khả kiến, bên cạnh đó cũng có một số hiện tượng bức xạ có bước sóng thuộcvùng hồng ngoại (IR) và tử ngoại. Có nhiều cách khác nhau để phân loại hiện tượng phát quang. - Phân loại theo tính chất động học của những quá trình xảy ra người ta phân ra:phát quang của những tâm bất liên tục và phát quang tái hợp. - Phân loại theo phương pháp kích thích: + Quang phát quang (Photoluminescence - PL): Kích thích bằng chùm tia tử ngoại + Cathod phát quang (Cathodoluminescence - CAL): Kích thích bằng chùm điện tử + Điện phát quang (Electroluminescence - EL): Kích thích bằng hiệu điện thế + X – ray phát quang (X-ray luminescence - XL): Kích thích bằng tia X + Hoá phát quang (Chemiluminescence - CL): Kích thích bằng năng lượng phản ứnghoá học…. 6 - Phân loại theo thời gian phát quang kéo dài sau khi ngừng kích thích, người taphân hiện tượng phát quang làm hai loại: Quá trình huỳnh quang (Fluorescence) và quátrình lân quang (Phosphorescence). Quá trình huỳnh quang là sự bức xạ xảy ra trong và ngay sau khi ngừng kích thích vàsuy giảm trong khoảng thời gian pico – giây (10-12 s). Hiện tượng này xảy ra phổ biến đốivới hầu hết các vật liệu phát quang dạng chất lỏng, chất khí và một số chất rắn. Quá trình lân quang là sự bức xạ suy giảm chậm, thời gian suy giảm có thể kéo dài từvài phút cho tới hàng tuần sau khi ngừng kích thích. Hiện tượng xảy ra phổ biến đối với vậtliệu dạng rắn. - Phân loại theo cách thức chuyển dời từ trạng thái kích thích về trạng thái cơbản cho bức xạ phát quang người ta chia ra hai loại: + Phát quang tự phát: các tâm bức xạ tự phát chuyển từ trạng thái kích thích về trạngthái cơ bản để phát ra ánh sáng, không cần sự chi phối của một yếu tố nào từ bên ngoài. + Phát quang cưỡng bức (phát quang cảm ứng): sự phát quang xảy ra khi các tâm bứcxạ chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản nhờ tác động từ bên ngoài (ví dụ : ánhsáng hoặc nhiệt độ). Quá trình nhờ sự tăng nhiệt độ gọi là cưỡng bức nhiệt hay nhiệt phátquang (sẽ được trình bày kỹ trong mục 1.2).1 .1.2. Vật liệu phát quang (phốt pho tinh thể) Phốt pho tinh thể (phosphor) là những chất vô cơ tổng hợp (có thể là bán dẫn hoặcđiện môi) có khuyết tật mạng tinh thể. Đây là loại vật liệu phát quang có hiệu suất phátquang lớn và hiện đang được ứng dụng nhiều nhất. Chúng có khả năng phát quang cả trongvà sau quá trình kích thích [5]. Nhìn chung, một phốt pho tinh thể thường gồm hai thành phần: chất cơ bản (còn gọi làchất nền, mạng chủ) và chất kích hoạt (còn gọi là tâm kích hoạt, tâm phát quang). Chất nền thường là các hợp chất sulphua của kim loại nhóm hai (như ZnS, CdS, …)các oxít kim loại, hợp chất aluminate, sulphate, halosulphate, … Chất kích hoạt thường là các kim loại như Ag, Cu, Mn, Cr,… và các nguyên tố đấthiếm RE (Rare Earth) trong họ Lanthan, thường có nồng độ rất nhỏ so với chất nền nhưng 7lại quyết định tính chất phát quang. Số lượng chất kích hoạt có thể là một ( gọi là đơn phatạp), có thể là hai, ba hoặc nhiều hơn (gọi là đồng pha tạp). Sự phát quang của các phốt pho tinh thể mang tất cả các đặc điểm chính của phátquang tái hợp, đó là: + Không có sự liên hệ trực tiếp giữa phổ hấp thụ và phổ phát quang. Phổ hấpthụ chủ yếu là do chất nền quyết đ ịnh, thường là phổ đám rộng ở vùng tử ngoại. Phổphát quang chủ yếu là do chất kích hoạt quyết định, thường là dải hẹp thuộc vùngkhả kiến và hồng ngoại. Mỗi chất kích hoạt cho một phổ phát quang riêng, ít phụthuộc vào ...