|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Термолюминесценция |
 | |
Анимация
0
Описание
Термолюминесценция возникает во многих кристаллофосфорах, минералах, стёклах и органических люминофорах. Термолюминесценция обусловлена особенностями строения энергетических зон указанных веществ (см. рис. 1) и по механизму преобразования энергии является рекомбинационной люминесценцией.
Структура энергетических зон термолюминофоров
Рис. 1
Обозначения:
1 - валентная зона;
2 - зона проводимости;
3 - энергетический уровень центра люминесценции;
4 - мелкий ловушечный уровень.
По другой классификации термолюминесценция может быть отнесена к фосфоресценции. Для осуществления термолюминесценции необходимо наличие в запрещённой энергетической зоне уровня центров люминесценции 3 и мелкого ловушечного уровня 4 вблизи дна зоны проводимости. Появление этих уровней обусловлено примесями и дефектами кристаллической решётки.
При воздействии оптического или ионизирующего излучения на люминофор происходит как возбуждение центра люминесценции с переходом электрона в зону проводимости и образованием положительного иона, так и образование электронно-дырочной пары за счет возбуждения атомов основного вещества также с переходом электрона в зону проводимости. В большинстве случаев правила отбора запрещают непосредственную рекомбинацию, т.е. непосредственный возврат электрона на уровень центра люминесценции или в валентную зону. При этом электрон в процессе миграции по люминофору может быть захвачен ловушечным уровнем с безызлучательной потерей энергии. Получая энергию за счёт нагрева люминофора, электрон возвращается в зону проводимости, а затем рекомбинирует с ионом примеси или с дыркой, излучая квант света.
Зависимость интенсивности термолюминесценции от температуры люминофора называют кривой термовысвечивания. У реальных кристаллофосфорах, где наблюдается набор как центров люминесценции, так и ловушечных уровней, кривая термовысвечивания имеет несколько максимумов.
Для простейшей модели кристаллофосфора с одним уровнем люминесценции и с одним ловушечным уровнем (см. рис. 1) интенсивность люминесценции, измеряемое числом испускаемых квантов в единицу времени, определяется как:
,
где a - квантовый выход рекомбинационной люминесценции (отношение квантов, обусловленных рекомбинацией, к общему числу квантов);
n0 - количество захваченных электронов;
p0 - предельная частота колебаний кристаллической решётки;
e - энергия активации центра люминесценции;
k - постоянная Больцмана;
Т0 - начальная температура люминофора;
T - температура люминофора;
b - скорость нагрева.
Термолюминесценция носит феноменологический характер.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Пример использования в технике - сцинтиляционные экраны с подогревом для физических исследований.
Реализации эффекта
Термолюминесцентный дозиметр ионизирующего излучения
Пример технической реализации - термолюминесцентный дозиметр ионизирующего излучения, представляющий собой стеклянную ампулу, в которую помещён люминофор, нанесённый на нагревательный элемент. Ампула размещается вблизи катода фотоэлектронного умножителя, являющегося приёмником термолюминесцентного излучения.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров. 4е изд.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.- С.824.
2. Шварц К.К., Грант З.А., Межс Т.К., Грубе М.М. Термолюминесцентная дозиметрия.- Рига: Зинатне, 1968.- С.160.
3. Фок М.В. Введение в кинетику люминесценции кристаллофосфоров.- М.: Наука, 1964.- С.284.
4. Thermoluminescence and thermoluminescent dosimetry. CRCpress, 1984.- V.1.- P.183, V.2.- P.222, V.3.- P.200.
5. Вавилов В.С. Действие излучений на полупроводники.- М.: Физматгиз, 1963.- C.264.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
