Снижение светового потока в процессе работы ЛЛ

Кривые термовысвечивания

Длительность послесвечения люминофора зависит от числа ловушек, их глубины и от числа электронов, находящихся на ловушках. Исследовать свойства электронных ловушек можно методом термического высвечивания (термовысвечивания), который заключается в следующем. Люминофор охлаждают до температуры жидкого азота или жидкого гелия и при этой температуре возбуждают светом - при этом электроны, попавшие в процессе возбуждения на ловушки, локализуются на них. Затем источник возбуждения выключают и начинают нагревать люминофор с определённой постоянной скоростью β - при некоторой температуре наблюдается резкое увеличение I_люм. Это обусловлено сообщением люминофору энергии, достаточной для того, чтобы освободить электроны с ловушек определённой глубины. Эти электроны рекомбинируют с центрами люминесценции, что приводит к вспышке люминесценции при данной температуре. Таким образом на кривой зависимости I_люм = φ(Т) - кривой термовысвечивания (КТ) - появляются ряд максимумов [11]. Зная температуру вспышки можно определить глубину ловушки из уравнения: (βЕ)/(kT²) = se^-E/kT, где s - постоянная, зависящая от типа люминофора. При β = 0,01 град/сек Е ≈ Т/400. Площадь, ограниченная КТ и осью абсцисс, пропорциональна числу электронов, запасённых в ловушках.

На КТ сильно влияют чистота исходных материалов и способ изготовления люминофоров, а также условия проведения опыта: скорость нагревания, длительность возбуждения в замороженном состоянии, промежуток времени между возбуждением и началом нагрева, I_возб. Спектр излучения и КТ люминофора подобны, т.е. максимумы связаны с активатором.

Зависимость Ф_л = φ (t) происходит за счёт следующих факторов: а) фотолитического разрушения люминофора (при наличии конкурирующего действия излучения с λ = 185 нм - образование центров окраски, и излучения с λ = 254 нм - восстановление центров свечения); б) взаимодействие люминофора с наполнением ЛЛ (пары Hg, примесные газы, продукты распыления элементов электродных узлов ЛЛ; в) комбинации эффектов по пунктам а и б.

Лоури и Батлер для изменения во времени световой отдачи (η_л) ЛЛ приводит формулу: η_л(t) = А е^-αt + В е^-βt + С е^-сt, где А, В, С, α, β, с - постоянные [5]. Первый член формулы характеризует ↓ η_л при взаимодействии люминофора с активными примесями в газовой фазе (в течение нескольких часов), второй член - взаимодействие люминофора с подложкой (~ 100 часов), третий член - фотохимическое разложение люминофора при облучении, особенно излучением линии 185 нм.

Гугель Б.М. [5] показал, что изменение η_л различных люминофоров протекает по логарифмическому закону: η_ло - η_лt = ∆η_л = ln(Akt +1)/k, где A и k - постоянные. Этот закон выводится из предположения, что под влиянием УФС - излучения (185 нм) образуется оптически активный слой толщиной x из ионов Sb, блуждающих по кристаллу, при этом x = α ∆η_л , а dx/dt = А₁е^-k1x,где А₁ - коэффициент, пропорциональный I₁₈₅, k1- коэффициент поглощения для линии 185 нм.

Воздействие излучения с λ = 185 нм на люминофор приводит к восстановлению Sb с одновременным выделением О₂. Если О₂ отводится (под откачкой), то реакция восстановления продолжается, т.е. постоянно наращивается (реакция начинается у поверхности - быстрый процесс и затем определяется скоростью диффузии Sb из объёма. За 12÷15 часов под вакуумом в процессе такого фотолиза спад яркости люминофора составляет 15 % и дальше продолжается. При фотолизе без откачки спад составляет 7÷8 % за несколько часов, затем процесс стабилизируется.

Присутствие Н₂, Н₂О в ЛЛ приводит к переносу О₂, образующегося в результате фотолиза люминофора, в приэлектродную область, где О₂ поглощается Ва с образованием ВаО. Гугель Б.М. даёт следующую формулу для спада светового потока (∆Ф): ∆Ф = ∆Ф_м + ln(Akt +1)/k, где ∆Ф_м - мгновенная потеря (~ за 10 минут). Значения коэффициентов для разных газовых смесей следующие.

Газ ∆Ф_м k A

Ar 0 0,15 0,053

Ar+2,5%H₂O 6,5 0,14 0,121

Ar+2.5%CH₄ 11,6 0,124 0,097

Ar+2,5%H₂ 13,5 0,115 0,074

При введении Н-содержащих примесей в разряд ЛЛ образуются атомы Н, проникающие в приповерхностный слой люминофора и восстанавливающие Sb-центры свечения до атомного состояния, при этом происходит уничтожение центров свечения с соответствующей потерей Ф_л (~ 10 минут - мгновенные потери). Атомы Н также адсорбируются на поверхности люминофора, что приводит к увеличению адсорбционной способности его в отношении Hg.

Дата добавления: 2014-01-06