43 ЭЛЕКТРОНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Введение

Фотолюминофоры (ФЛФ) находят всё более широкое применение для преобразования спектра излучения в газоразрядных индикаторах и ис­точниках света. В зависимости от условий применения они должны обес­печивать высокую яркость и (или) высокую светоотдачу (отношение излу­чаемого светового потока к подводимой мощности).

Яркость излучения конкретного ФЛФ зависит от целого ряда факто­ров: спектрального состава и интенсивности возбуждающего излучения, температуры, способа нанесения, концентрации тушителей, режима воз­буждения. В подавляющем большинстве применений возбуждение ФЛФ происходит в импульсном режиме. Диапазон скважностей, длительностей импульсов и интенсивность возбуждающего излучения могут изменяться в очень широких пределах. Так, скважность может меняться от нескольких единиц до нескольких сотен при соответствующем изменении интенсивно­сти возбуждающего излучения. При этом меняется не только соотношение средней и импульсной температуры, но и начинает сказываться кинетика процессов возбуждения, ионизации, термализации электронов, девозбуж­дения и рекомбинации носителей при разгорании и затухании ФЛФ.

В известных работах по экспериментальному исследованию процес­сов разгорания и затухания ФЛФ [1,2] длительность импульсов возбуж­дающего излучения составляла сотни мкс. В работе [1] было обнаружено, что для всех четырёх исследованных люминофоров, независимо от меха­низма свечения, максимальная яркость при уменьшении длительности им­пульса сначала возрастает. После достижения определённой для каждого люминофора длительности (для Zn2SiO4 : Mn – 0,8¸1 мс) максимальная яр­кость перестаёт зависеть от длительности импульса возбуждающего излу­чения и определяется только его полной энергией. По мнению авторов, на­сыщение яркости происходит тогда, когда длительность импульса становится равной и больше средней продолжительности существования цен­тров свечения в возбуждённом состоянии. Приведённые в [2] исследования формы импульса излучения показали, что длительность стадии разгорания ФЛФ на основе Zn2SiO4 : Mn составляет примерно 400 мкс, а время затухания – более 1 мс.

По данным [3], процессы распространения возбуждающего излуче­ния в слое ФЛФ и последующая ионизация квантами или неравновесными носителями заканчиваются за 10-11¸10-12 с.  Последующая термализация неравновесных носителей при взаимодействии с акустическими и оптиче­скими фононами также протекает очень быстро – за   10-11¸10-12 с.

Таким образом, длительность процессов высвечивания ФЛФ опре­де­ляется, в основном, скоростью процессов девозбуждения и рекомбина­ции, которая зависит от интенсивности возбуждения, концентрации центров свечения и других факторов.

С целью проверки некоторых положений нами было проведено экс­периментальное исследование формы импульса излучения ФЛФ при дли­тельности импульса возбуждения порядка единиц  мкс.

 

Методика и результаты эксперимента

Структурная схема для проведения эксперимента представлена на рис.1. Устройство включает источник постоянного напряжения 1, задаю­щий генератор 2, усилитель импульсов 3. Для контроля формы импульсов применялся осциллограф 4. Форма импульса излучения ячейки 5 регист­рировалась фотоэлектронным умножителем 6. Объектом исследования служила ячейка ГИП постоянного тока, в которой возбуждался разряд. Осциллограммы импульсов напряже­ния на ячейке и тока разряда (сигналы контролировались в точках, указанных на рис.1 верхней и нижней стрелками соответственно), а также относительной яркости излучения представлены на рис. 2. Они получены при Uяч=420 В, T=90 мкс, tимп=1.6 мкс. Интервал времени, соответствующий  одной клетке на осциллограмме, составляет 0,5 мкс.

Результаты эксперимента показали, что при длительности импульса напряжения порядка 1 мкс происходят очень быстрое разгорание и высве­чивание ФЛФ. Запасённая светосумма мала. Как следствие, послесвечение также невелико и основная часть излучения генерируется непосредст­венно в ходе воздействия импульса возбуждающего излучения разряда. Уменьшение периода повторения импульсов напряжения приводило к возрастанию яркости свечения.

В ходе исследований выявлено, что подавляющая доля излучения при длительности возбуждающего импульса напряжения порядка единиц мкс генерируется ФЛФ в ходе импульса излучения разряда, а не в виде по­слесвечения. В этом состоит отличие от результатов, полученных в [2], где при возбуждении фотолюминофора импульсами напряжения с длительно­стью 50¸300 мкс основная доля его излучения (более 90 %) приходилась на послесвечение. Можно предположить, что при высокой концентрации не­равновесных носителей происходит уменьшение доли потерь в ФЛФ и уменьшается продолжительность существования центров свечения в воз­буждённом состоянии.

Полученные результаты могут быть полезны при выработке практи­ческих рекомендаций по увеличению яркости свечения ГИП. Для более точного изучения процессов необходимо провести эксперименты, в кото­рых УФ-излучение, возбуждающее ФЛФ, генерировалось бы от отдель­ного источника.

 

Заключение

Таким образом, в результате исследований установлено, что при уменьшении длительности возбуждающего импульса с сотен до еди­ниц мкс подавляющая часть излучения ФЛФ представляет собой  излуче­ние, генерируемое в ходе воздействия импульса возбуждающего излучения разряда, а не послесвечение. Вероятно, это связано с тем, что при высокой концентрации неравновесных носителей происходит уменьшение доли по­терь в ФЛФ и уменьшается продолжительность существования центров свечения в возбуждённом состоянии.

 

 

Библиографический список

  1. Бундель А.А., Попов М.Ф., Чижунова Ю.А. Свечение люми­нофо­ров различных типов при возбуждении короткими импульсами // Из­вестия АН СССР. Серия Физическая. Том 21. № 4. 1957. С.555-556.
  2. Журавлёв С.Н., Скоз А.Я. К вопросу об импульсном возбужде­нии  люминофора  в ячейках  ГИПС //  Электронная техника. Се­рия  4. Выпуск 8. 1976. С. 87-92.
  3. Тимофеев А.С., Фок М.В. Кинетика рекомбинационного взаи­мо­действия примесных центров в кристаллофосфорах // Рекомбинацион-­



ная люминесценция и лазерная спектроскопия: Труды ФИАН. М.: Наука, 1980.

Материал поступил в редколлегию 28.02.02

 

 

 

УДК 621.383



 
августа года была. тонн космического вещества. Кометы убийцы Земли