Центр люминесценции - (центры свечения), дефекты кристаллической решётки, обусловливающие свечение люминофора. В кристаллофосфорах центры люминисценции могут быть обусловлены структурными дефектами кристаллической решётки (катионные и анионные вакансии, междоузельные атомы и ионы) — собственные центры люмнинесценции и активаторами (специально вводимыми атомами и ионами) — примесные центры люминесценции. Простой центр люминесценции представляет собой точечный структурный дефект или одиночный атом (ион) активатора, сложный — пары дефектов или атомов активатора (часто разнородных), а также их агрегаты. В люминесцентных стёклах центры люминесценции примесные, они создаются при изготовлении стёкол добавлением активатора в шихту. Основные характеристики центров люминесценции - спектры поглощения и излучения. Спектр поглощения, как правило, находится в области прозрачности кристалла, поэтому центры люминесценции часто являются и центрами окраски. Однако не все центры окраски люминесцируют; с другой стороны, если поглощение центров люминесценции находится в области собственного поглощения кристалла, то он будет люминесцировать, не являясь центром окраски. Спектры поглощения и излучения простых примесных центров люминесценции генетически связаны с атомами активатора. Так, при активации люминофора ионами редкоземельных элементов спектры центров люминесценции оказываются линейчатыми, обусловленными квантовыми переходами во внутренних электронных оболочках иона. Воздействие решётки проявляется в смещении и расщеплении линий кристаллическим полем и в наложении добавочных частот, соответствующих колебаниям решётки. При активации люминофора атомами элементов, спектры которых обусловлены переходами во внешней электронной оболочке, воздействие решётки приводит к уширению спектральных линий и превращению их в широкие полосы. Обычно ионы активатора замещают в регулярной решётке катион, однако при некоторых условиях синтеза люминофора они могут локализоваться также и на внутренних дефектных плоскостях кристалла или по соседству со структурным дефектом, тоже образуя центр люминесценции. Часто в одном люминофоре существуют два и более типов центров люминесценции.

Если атом находится в возбужденном состоянии 2 и не испытывает внешних воздействий, то он может самопроизвольно (спонтанно) перейти в состояние 1, обладающее меньшей энергией, отдавая при этом избыток энергии. Такой процесс называется спонтанным испусканием света. Характеристикой этого процесса является вероятность AZ спонтанного перехода 2–1 в единицу времени. Величина называется также коэффициентом Эйнштейна для спонтанного перехода.

При этом было установлено, что наряду с двумя ранее известными процессами, сопровождающими взаимодействие между веществом и полем,– поглощением и спонтанным испусканием – существует третий процесс – вынужденное испускание.
Для расчета числа спонтанных переходов можно воспользоваться рассуждениями, положенными в основу рассмотрения вопроса о времени жизни возбужденного состояния флуоресценции. Однако спонтанное испускание нельзя в полной мере отождествлять с флуоресценцией. Вавилов неоднократно подчеркивал, что флуоресценция есть превышение полного испускания над тепловым равновесным испусканием, т.е. его неравновесная часть. При термодинамическом равновесии поглощение тепловой радиации внутри системы компенсируется ее спонтанным испусканием. При отклонении от равновесия происходит изменение как мощности спонтанного испускания, так и мощности поглощения равновесной радиации. В этом случае только часть спонтанного испускания можно относить к тепловому испусканию, другая его часть относится к неравновесному испусканию – флуоресценции.
К представлениям о световых квантах привели два направления исследований. Первое связано с проблемой теплового излучения, второе – с атомными спектрами. Первоначально эти направления развивались независимо друг от друга.

Интерес к изучению люминесцентных свойств анион-дефектных кристаллов α-А1203 обусловлен созданием на их основе высокочувствительных детекторов ионизирующих излучений. При экспериментальном исследовании термостимулированной люминесценции (ТЛ) номинально чистых анион-дефектных монокристаллов α-А1203 обнаруживается несколько особенностей, не следующих из известных моделей описания кинетики ТЛ в твердых телах. Главными из них являются существенное падение величины средней энергии активации ((E)(T)) в пределах основного (дозиметрического) пика при 450К, выявляемое с помощью техники фракционного термовысвечивания (ФТВ), а также зависимость выхода ТЛ от скорости нагрева кристаллов Достоверность указанных экспериментально наблюдаемых результатов не вызывает сомнения, поскольку на протяжении последних нескольких лет они неоднократно подтверждались в независимых измерениях
Исследование температурных зависимостей радио- и фотолюминесценции в основной полосе свечения кристаллов (410 nm) позволило связать наблюдаемые особенности ТЛ с температурным тушением, наиболее эффективно протекающим в области основного пика Установление такой связи позволило формально описать зависимость выхода ТЛ от скорости нагрева и аномальное поведение (E)(T) кинетическим уравнением, модифицированным множителем Мотта, учитывающим процесс температурного тушения. Однако микромеханизм наблюдаемых особенностей ТЛ оставался неясным, а тот факт, что они одинаковым образом проявлялись и в других характерных полосах свечения (330, 690 нм) кристаллов, не находил объяснения. В связи с этим представлялось целесообразным рассмотреть роль иных процессов, активно влияющих на кинетику люминесценции, в частности захвата носителей на глубокие ловушки. До сих пор из-за методических трудностей присутствие глубоких ловушек в номинально чистых аниондефектных кристаллах корунда обнаруживалось по ряду косвенных признаков. В частности, с их конкурирующей ролью в захвате носителей зарядов связывалось изменение дозиметрической чувствительности, если кристалл предварительно подвергался высокодозному облучению. ТЛ этих же кристаллов, облученных видимым или ультрафиолетовым (УФ) светом, объяснялась перезаселением зарядов с глубоких ловушек на более мелкие, обусловливающие пик при 450К .

«Будем называть люминесценцией избыток над температурным излучением тела в том случае, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью примерно 10^-10 секунд и больше». Таково каноническое определение люминесценции, данное русским учёным С. И. Вавиловым в 1948 году.
Первая часть определения позволяет отличить люминесценцию от теплового излучения, что особенно важно при высоких температурах, когда термоизлучение приобретает большую интенсивность. Важной особенностью люминесценции является то, что она способна проявляться при значительно более низких температурах, так как не использует тепловую энергию излучающей системы. За это люминесценцию часто называют «холодным свечением». Критерий длительности, введённый Вавиловым, позволяет отделить люминесценцию от других видов нетеплового излучения: рассеяния и отражения света, комбинационного рассеяния, излучения Черенкова. Длительность их меньше периода колебания световой волны (то есть <10^-10 c).

Физическая природа люминесценции состоит в излучательных переходах электронов из возбуждённого состояния в основное. При этом причиной первоначального возбуждения системы могут служить различные факторы: внешнее излучение, химические реакции и др.
Вещества, имеющие делокализованные электроны (сопряжённые системы), обладают самой сильной люминесценцией. Антрацен, нафталин, все белки, нуклеиновые кислоты, многие лекарственные препараты также обладают ярко выраженной способностью к люминесценции. Органические вещества, способные давать люминесцирующие комплексы со слабо люминесцентными неорганическими соединениями, часто используются в люминесцентном анализе. Так, в люминесцентной титриметрии часто применяется вещество флуоресцеин.
Первоначально понятие люминесценция относилось только к видимому свету. В настоящее время оно применяется к излучению в инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах (см. шкала электромагнитных волн).
Многие формы природной люминесценции были известны людям очень давно. Например, свечение насекомых (светлячки), свечение морских рыб и планктона, полярные сияния, свечение минералов, гниющего дерева и других разлагающихся органических веществ. В настоящее время к природным формам прибавилось много искусственных способов возбуждения люминесценции. Твердые и жидкие вещества, способные люминесцировать, называют люминофорами (от лат. lumen – свет и греч. phoros - несущий).
Чтобы вещество было способно люминесцировать, его спектры должны иметь дискретный характер, то есть его энергетические уровни должны быть разделены зонами запрещенных энергий. Поэтому металлы в твёрдом и жидком состоянии, обладающие непрерывным энергетическим спектром, не дают люминесценции. Энергия возбуждения в металлах непрерывным образом переходит в тепло. И лишь в коротковолновом диапазоне металлы могут испытывать рентгеновскую флуоресценцию, то есть под действием рентгеновского излучения испускать вторичные Х-лучи.

Фотолюминесценция — люминесценция, возбуждаемая светом.
Простейший случай фотолюминесценции — резонансное излучение. В этом случае, излучение происходит на той же частоте, что и частота падающего света.
При фотолюминесценции молекул и других сложных систем излучение обычно подчиняется правилу Стокса, то есть частота испускаемого света обычно меньше, чем частота падающего. Однако, это правило часто нарушается и наряду со стоксовой наблюдается антистоксова часть спектра, то есть происходит излучение частоты, большей, чем частота возбуждающего света. В еще более сложных молекулах после поглощения света происходит перераспределение энергии между молекулами, вследствие чего спектр излучения не зависит (или слабо зависит) от возбуждающей частоты.
Энергия возбуждающего излучения может переходить не только в энергию испускаемого излучения, но и в энергию колебательного, вращательного и поступательного движения молекул, то есть в тепловую энергию. В результате этого квантовый выход (отношение числа испускаемых квантов к числу возбуждающих квантов) оказывается меньше единицы.