Катодолюминесценция

Катодолюминесце́нция

Люминесценция, возникающая при возбуждении люминофора (См. Люминофоры) электронным пучком; один из видов радиолюминесценции. Первоначальное название пучка электронов — катодные лучи, отсюда термин «К.». Способностью к К. обладают газы, молекулярные кристаллы, органические люминофоры, Кристаллофосфоры, однако только кристаллофосфоры стойки к действию электронного пучка и дают достаточную яркость свечения. Именно они и применяются в качестве катодолюминофоров.

Для возбуждения К. достаточно, чтобы энергия возбуждающих электронов в ~ 1,5 раза превышала Ионизационный потенциал кристаллофосфора. Однако применение таких медленных электронов не позволяет получать устойчивую К.: электроны очень быстро заряжают поверхность люминофора отрицательно, и в результате возбуждающие электроны, отталкиваясь от неё, тормозятся и теряют энергию. При больших же энергиях электронов на поверхности люминофора возникает Вторичная электронная эмиссия, и заряд люминофора уносится вторичными электронами. Поэтому в практике применяются пучки электронов с энергией от 100 эв до 25 кэв, а в некоторых случаях, например в оптических квантовых генераторах, — до 1 Мэв.

Обладающие высокой энергией электроны, взаимодействуя с атомами решётки люминофора, ионизуют их, создавая второе поколение электронов, которые, в свою очередь, ионизуют др. атомы. Этот процесс продолжается до тех пор, пока энергия вырванных из атома электронов достаточна для ионизации. Электроны тормозятся в тонком слое люминофора (тоньше 10^–4 см), поэтому плотность возбуждения очень высока. Образовавшиеся в результате ионизации дырки (См. Дырка) и электроны мигрируют по решётке и могут захватываться центрами свечения. При рекомбинации на центрах свечения электронов и дырок и возникает К. Центры свечения при К. те же, что и при фотовозбуждении, поэтому спектр К. аналогичен спектру фотолюминесценции. Кпд К. обычно составляет 1—10%, основная же часть энергии электронного пучка переходит в тепло. К. широко применяется в технике, особенно в вакуумной электронике. К. обусловлено свечение экранов черно-белых и цветных телевизоров, различных осциллографов, электронно-оптических преобразователей и т.д. Явление К. положено в основу создания оптических квантовых генераторов, возбуждаемых электронным пучком, на AsGa, CdS, ZnS и др.

Лит.: Москвин А. В., Катодолюминесценция, ч. 1—2, М. — Л., 1948—49; Электронно-лучевые трубки и индикаторы, пер. с англ., ч. 1—2, М., 1949—50.

Э. А. Свириденков.