Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Такое большое разнообразие областей применения катодолюминофоров естественно привело к тому, что их основой служат различные химические соединения. Однако наибольшее значение имеют сульфиды, которые используют в кинескопах черно-белого и цветного телевидения, а также в радиолокации. Далее идут силикатные люминофоры, применяемые в осциллографических трубках-и проекционных кинескопах; окисные люминофоры с коротким послесвечением, нашедшие применение в трубках с бегущим лучом, и наконец, фто-ридные люминофоры с большой длительностью послесвечения и используемые в радиолокационных трубках. В последнее время все более широкое применение находят редкоземельные катодолюминофоры, в первую очередь ?У04-Еи, ?203-Еи и У202-8-Еи, которые служат в качестве красной компоненты при изготовлении цветных электронно-лучевых трубок. Длительное время для этой цели использовали фосфат цинка, активированный Мп.
На рис. У.1 изображена электронно-лучевая трубка. Трубка откачана до остаточного давления порядка 0,133 Па (10~б мм рт. ст.). Основные элементы трубки: электронный прожектор, создающий пучок электронов, фокусирующие и отклоняющие системы и люминесцирующий экран. Источником электронов служит подогреваемый изнутри никелевый цилиндр (катод), покрытый слоем термоэмитирующего вещества. Испускаемые с катода электроны при помощи системы ускоряющих и управляющих электродов * приобретают необходимую скорость и стягиваются в узкий пучок, направляемый на экран, покрытый слоем люминофора определенной (оптимальной) толщины. С целью повышения яркости п контрастности изображения, а также для уменьшения влияния вторичной эмиссии, экраны часто металлизируют. В трубках, дающих цветное изображение (рис. У.2), применяют мозаичное люминофорное покрытие в виде набора мельчайших, расположенных по углам треугольника, точек (из люминофоров с красным, синим и зеленым свечением). Эти разноцветные точки раздельно возбуждаются электронным пучком (одним или тремя, в зависимости от конструкции трубки), проходящим сначала через теневую маску — металлическую пластинку с круглыми отверстиями, число которых равно числу элементов цветного изображения. Диаметр отверстий маски составляет — 0,3 мм, таков же размер цветных люминофорных точек; общее число точек на экране превышает миллион. Ре-
* На последние подают положительное относительно катода напряжение (например, несколько тысяч вольт на втором аноде).
106
зультирующий цвет изображения определяется соотношением яркости отдельных светящихся точек.
Возбуждение люминофоров электронным пучком — сложный процесс, в котором различают следующие стадии [1, ч. 1, с. 42—94; 2. 3, 4, р. 172—200; 5, р. 427-463; 6]:
і! Проникновение электронов в кристаллическую решетку люминофора и образование в ней в результате неупругих столкновений каскада в т о -
Рис. V.l. Принципиальная схема устройства электронно-лучевой трубки:
1 — нить накала; 2 — катод; 3 — управляющий электрод; 4 — первый анод; 5 — ускоряющий электрод; 6 — второй анод; 7 — проводящее покрытие; * — катушки вертикального отклонения; 9 — катушки горизонтального отклонения; 10 — электронный пучок; 11 —слой люминесцирующего вещества (экран трубки).
Рис. У.2. Принципиальная схема устройства электронно-лучевой трубки с трехцветным мозаичным экраном:
1 — три электронных прожектора с электростатической фокусировкой; 2 — общая отклоняющая система; 3 — теневая маска; 4—в — элементы «синего», «зеленого» и «красного» люминофоров (сильно увеличены).
р и ч н ы х электронов, часть из которых теряется в результате вторичной эмиссии;
2. Возбуждение электронами центров люминесценции;
3. Выделение поглощенной энергии в виде излучательных (люминесценция) Или безизлучательных (потеря энергии на нагревание люминофора) переходов; соотношение между вероятностями этих переходов с учетом потери первичных И вторичных электронов в результате вторичной эмиссии характеризует эффективность люминофора; по оценке Левщина [2, 3], потери энергии на отражение И рассеяние электронов составляют не более 5%.
107
Отметим следующие особенности катодного возбуждения: электроны проникают в люминофоры на небольшую глубину (1—5 мкм при энергии 10—40 кэВ), что приводит к увеличению в люминесценции роли поверхностных слоев люминофора и повышению плотности возбуждения; это, в свою очередь, влияет на люминесцентные характеристики люминофоров, а также способствует заметному их разогреванию;
люминофор поглощает энергию катодных лучей неселективно, причем поглощение происходит не на. центрах люминесценции, а в кристаллической решетке в целом.
У.2. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Изготовление экранов электронно-лучевых трубок сопряжено с рядом технологических операций (приготовление люминофорной суспензии, отжиг экрана при 400—450° для удаления связующего, отжиг в вакууме примерно при той же температуре), которые существенно влияют на их люминесцентные свойства [1, ч. 2, с. 536—594; 7].
Изменение свойств люминофора за время проведения перечисленных операций зависит от состава основы, рода активатора и условий приготовления люминофоров. При оценке стабильности катодолюминофоров учитывают:
