Fosfor

Osvětleníeditovat

fosforové vrstvy poskytují většinu světla produkovaného zářivkami a používají se také ke zlepšení rovnováhy světla produkovaného halogenidovými výbojkami. Různé neonové značky používají fosforové vrstvy k výrobě různých barev světla. Elektroluminiscenční displeje nalezené například v přístrojových panelech letadel používají fosforovou vrstvu k výrobě osvětlení bez oslnění nebo jako numerická a grafická zobrazovací zařízení. Bílé LED žárovky se skládají z modré nebo ultrafialové zářiče s fosforový povlak, který emituje na delší vlnové délky, což celé spektrum viditelného světla. Od roku 1958 se jako stroboskopické lampy používaly neostřené a nezjištěné katodové trubice.

Fosfor thermometryEdit

Fosfor termometrie je měření teploty přístupu, který využívá teplotní závislosti některých fosforu. Za tímto účelem se na zajímavý povrch nanese fosforový povlak a obvykle je doba rozpadu emisním parametrem, který udává teplotu. Protože osvětlení a detekce optika může být umístěn vzdáleně, tuto metodu lze použít pro pohybující se povrchy, jako jsou vysokorychlostní motor povrchy. Také fosfor může být aplikován na konec optického vlákna jako optický analog termočlánku.

Záře-in-the-dark toysEdit

V těchto aplikacích, fosforu je přímo přidán do plastů použitých na plísně hračky, nebo ve směsi s pojivem pro použití jako nátěrové hmoty.

ZnS: Cu phosphor se používá v kosmetických krémech glow-in-the-dark, které se často používají pro make-up Halloween.Obecně se perzistence fosforu zvyšuje se zvyšující se vlnovou délkou. Viz také lightstick pro zářící předměty založené na chemiluminiscenci.

poštovní razítka

fosforové pruhované známky se poprvé objevily v roce 1959 jako návody pro stroje pro třídění pošty. Po celém světě existuje mnoho odrůd s různým množstvím páskování. Poštovní známky se někdy sbírají podle toho, zda jsou nebo nejsou „označeny“ fosforem (nebo vytištěny na luminiscenčním papíru).

Radioluminiscenceedit

Zinek sulfid luminofory jsou používány s radioaktivními materiály, kde fosforu byla nadšená, alfa – a beta-rozpadající se izotopy, vytvořit luminiscenční barvy na ciferníky hodinek a přístrojů (rádia číselníky). Mezi lety 1913 a 1950 byly radium-228 a radium-226 použity k aktivaci fosforu vyrobeného ze stříbra dopovaného sulfidu zinečnatého (ZnS: Ag), který dal nazelenalou záři. Fosfor není vhodný pro použití ve vrstvách silnějších než 25 mg / cm2, protože samoabsorpce světla se pak stává problémem. Kromě toho sulfid zinečnatý podléhá degradaci struktury krystalové mřížky, což vede k postupné ztrátě jasu výrazně rychleji než vyčerpání radia. ZnS: Ag coated spinthariscope obrazovky byly použity Ernest Rutherford ve svých experimentech objevujících atomové jádro.

sulfid zinečnatý dopovaný mědí (ZnS: Cu) je nejběžnějším použitým fosforem a poskytuje modrozelené světlo. Sulfid zinečnatý dopovaný mědí a hořčíkem (ZnS:Cu,Mg) poskytuje žlutooranžové světlo.

Tritium se také používá jako zdroj záření v různých produktech využívajících osvětlení tritiem.

Elektroluminescenceedit

elektroluminiscence může být využita ve světelných zdrojích. Takové zdroje obvykle emitují z velké plochy, což je činí vhodnými pro podsvícení LCD displejů. Excitace fosforu se obvykle dosahuje aplikací elektrického pole s vysokou intenzitou, obvykle s vhodnou frekvencí. Současné elektroluminiscenční světelné zdroje mají tendenci se při používání zhoršovat, což má za následek jejich relativně krátkou životnost.

ZnS:Cu byla první formulace úspěšně zobrazující elektroluminiscenci, testovaná v roce 1936 Georgesem Destriauem v laboratořích Madame Marie Curie v Paříži.

prášek nebo AC elektroluminiscence se nachází v různých aplikacích podsvícení a nočního světla. Indiglo používané v některých hodinkách Timex) nebo „Lighttape“, jiný obchodní název elektroluminiscenčního materiálu, který se používá v elektroluminiscenčních světelných proužcích. Vesmírný program Apollo je často připisován jako první významné použití EL pro podsvícení a osvětlení.

bílé LEDsEdit

bílé světelné diody jsou obvykle modré Ingan LED s povlakem vhodného materiálu. Cerium(III)-dopovaný YAG (YAG:Ce3+, nebo Y3Al5O12:Ce3+) je často používán; absorbuje světlo z modré LED a vyzařuje v širokém rozsahu od nazelenalé až načervenalé, s většinou jeho výstup ve žluté. Tato žlutá emise v kombinaci se zbývající modrou emisí dává“ bílé “ světlo, které lze nastavit na teplotu barev jako teplé (nažloutlé) nebo studené (namodralé) bílé. Světle žlutá emise Ce3+:YAG může být naladěn nahrazením ceru s jinými vzácných zemin prvky, jako jsou terbium a gadolinia, a může dokonce být dále upravena nahrazením některé nebo všechny z hliníku v YAG s gallium. Tento proces však není fosforescencí. Žluté světlo je produkován proces známý jako scintilační, úplná absence odlesk, je jednou z charakteristik procesu.

některé Sialony dopované vzácnými zeminami jsou fotoluminiscenční a mohou sloužit jako fosfory. Europium (II)-dopovaný β-SiAlON absorbuje v ultrafialovém a viditelném světelném spektru a vydává intenzivní širokopásmové viditelné emise. Jeho jas a barva se s teplotou významně nemění díky teplotně stabilní krystalové struktuře. Má velký potenciál jako zelený down-konverzní fosfor pro bílé LED; existuje také žlutá varianta (α-SiAlON). U bílých LED se používá modrá LED se žlutým fosforem nebo se zeleným a žlutým sialonovým fosforem a červeným fosforem na bázi CaAlSiN3 (CASN).

Bílé Led diody mohou být také tvořeny vrstvou blízké ultrafialové(NUV)-emitující diody Led s směsi s vysokou účinností europium založené na červené a modré luminofory vyzařují plus zelená-emitting mědi a hliníku dopoval zinku sulfid (ZnS:Cu,Al). Jedná se o metodu analogickou způsobu práce zářivek.

některé novější bílé LED diody používají žlutý a modrý emitor v sérii, aby se přiblížily bílé; tato technologie se používá v některých Motorola telefony, jako je Blackberry, stejně jako LED osvětlení a originální-verzi skládané zářiče pomocí GaN SiC na InGaP, ale později bylo zjištěno, že zlomenina na vyšší řídit proudy.

mnoho bílých LED používaných v obecných osvětlovacích systémech lze použít pro přenos dat, jako například v systémech, které modulují LED tak, aby fungovaly jako maják.

To je také běžné bílé Led diody použít luminofory jiné než Ce:YAG, nebo použít dva nebo tři luminofory pro dosažení vyšší CRI, často na úkor účinnosti. Příklady dalších luminofory jsou R9, který produkuje syté červené, nitridy, které produkují červené, a vápenité jako lutecium hliníkový granát, které produkují zelené. Silikátové fosfory jsou jasnější, ale rychleji vyblednou a používají se v LCD LED podsvíceních v mobilních zařízeních. LED luminofory mohou být umístěny přímo nad umřít nebo do kopule a umístěné nad LED: tento přístup je známý jako dálkové fosfor. Některé barevné LED diody namísto použití barevné LED používají modrou LED s barevným fosforem, protože takové uspořádání je účinnější než barevná LED. Oxynitridové fosfory lze také použít v LED diodách. Perkurzory používané k výrobě fosforů se mohou při vystavení vzduchu degradovat.

Katodové tubesEdit

Spectra ustavujících modré, zelené a červené luminofory v běžné katodové trubice.

Katodové trubice produkují signál generovaný světelné vzory v (typicky) kulatý nebo obdélníkový formát. Objemné Crt byly použity v černé-a-bílá domácnost televizního („TV“), stanoví, že se stala populární v roce 1950, stejně jako první generace, trubky na bázi barevných Televizorů, a většina dříve počítačové monitory. Crt byly také široce používány ve vědeckých a technických přístrojů, jako jsou osciloskopy, obvykle s jeden fosforový barvy, obvykle zelené. Fosfory pro takové aplikace mohou mít dlouhý dosvit, pro zvýšení perzistence obrazu.

fosfory mohou být uloženy buď jako tenký film, nebo jako diskrétní částice, prášek vázaný na povrch. Tenké filmy mají lepší životnost a lepší rozlišení, ale poskytují méně jasný a méně účinný obraz než práškové. To je způsobeno několika vnitřními odrazy v tenkém filmu, které rozptylují vyzařované světlo.

Bílá (černobíle): směs sulfidu zinečnatého kadmia a sulfidu zinečnatého stříbra, ZnS: Ag+(Zn,Cd)S: Ag je bílý fosfor P4 používaný v černobílých televizních CRT. Směsi žlutých a modrých fosforů jsou obvyklé. Lze se také setkat se směsí červené, zelené a modré nebo jediného bílého fosforu.

Červená: Oxid yttritý-sulfid aktivovaný europiem se používá jako červený fosfor v barevných CRT. Vývoj barevné televize trval dlouho kvůli hledání červeného fosforu. První červený emitující fosfor vzácných zemin, YVO4: Eu3+, byl představen Levinem a Palillou jako primární barva v televizi v roce 1964. V monokrystalové formě byl použit jako vynikající polarizátor a laserový materiál.

Žlutá: po smíchání se sulfidem kademnatým poskytuje výsledný sulfid zinečnatý (Zn, Cd)s: Ag silné žluté světlo.

zelená: kombinace sulfidu zinečnatého s mědí, fosforem P31 nebo ZnS:Cu, poskytuje zelené světlo vrcholit na 531 nm, s dlouhou záři.

Modrá: Kombinace zinku sulfid s několika ppm stříbra, ZnS:Ag, při excitaci elektronů, poskytuje silná modrá záře s maximum při 450 nm, s krátkými dosvit 200 nanosekund trvání. To je známé jako p22b fosfor. Tento materiál, sulfid zinečnatý stříbro, je stále jedním z nejúčinnějších fosforů v katodových trubicích. Používá se jako Modrý fosfor v barevných CRT.

fosfory jsou obvykle špatné elektrické vodiče. To může vést k ukládání zbytkového náboje na obrazovku, což účinně snižuje energii dopadajících elektronů v důsledku elektrostatického odpuzování(účinek známý jako „lepení“). Pro odstranění tohoto, tenká vrstva hliníku (asi 100 nm) je uložena nad luminofory, obvykle tím, vakuové odpařování, a je připojen na vodivou vrstvu uvnitř trubice. Tato vrstva také odráží světlo fosforu do požadovaného směru a chrání fosfor před iontovým bombardováním vyplývajícím z nedokonalého vakua.

pro snížení degradace obrazu odrazem okolního světla lze kontrast zvýšit několika způsoby. Kromě černého maskování nevyužitých oblastí obrazovky jsou částice fosforu v barevných obrazovkách potaženy pigmenty odpovídající barvy. Například, červené luminofory jsou potažené oxid železitý (nahrazující dřívější Cd(S,Se) kadmium toxicita), modré luminofory mohou být potaženy marine blue (CoO·nAl
2O
3) nebo ultramarín (Na
8Al
6Si
6
24
2). Zelené fosfory na bázi ZnS: Cu nemusí být potaženy kvůli své vlastní nažloutlé barvě.

černobílá televize CRTsEdit

černobílé televizní obrazovky vyžadují emisní barvu blízkou bílé. Obvykle se používá kombinace fosforů.

nejběžnější kombinací je ZnS: Ag+(Zn, Cd)S: Cu, Al (Modrá+Žlutá). Ty ostatní jsou ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Ag (modrá+žlutá) a ZnS:Ag+ZnS:Cu,Al+Y2O2S:Eu3+ (modrá + zelená + červená – neobsahuje kadmium a má nízkou účinnost). Barevný tón lze upravit podle poměrů součástí.

protože kompozice obsahují diskrétní zrna různých fosforů, vytvářejí obraz, který nemusí být zcela hladký. Jediný bílý fosfor (Zn, Cd) s: Ag,Au,Al překonává tuto překážku. Díky nízké účinnosti se používá pouze na velmi malých obrazovkách.

síta jsou obvykle pokryta fosforem za použití sedimentačního povlaku, kde se částice suspendované v roztoku nechávají usadit na povrchu.

Snížení-paleta barev CRTsEdit

Pro zobrazení omezené palety barev, existuje několik možností.

v trubkách pronikajících paprskem jsou různé barevné fosfory vrstveny a odděleny dielektrickým materiálem. Zrychlení napětí se používá pro určení energie elektronů; nižší energií jsou absorbovány v horní vrstvě luminoforu, zatímco některé vyšší energetické ty, střílet přes, a jsou absorbovány ve spodní vrstvě. Zobrazí se tedy buď první barva nebo směs první a druhé barvy. S displejem s červenou vnější vrstvou a zelené vnitřní vrstva, manipulace urychlující napětí může produkovat škály barev od červené přes oranžovou a žlutou na zelenou.

další metodou je použití směsi dvou fosforů s různými vlastnostmi. Jas jednoho je lineárně závislý na toku elektronů, zatímco jas druhého nasycuje vyšší toky-fosfor nevyzařuje žádné další světlo bez ohledu na to, kolik dalších elektronů na něj působí. Při nízkém elektronovém toku oba fosfory emitují společně; při vyšších tocích převažuje světelný příspěvek nenasyceného fosforu, který mění kombinovanou barvu.

takové displeje mohou mít vysoké rozlišení, kvůli absenci dvourozměrného strukturování RGB CRT fosforů. Jejich barevná paleta je však velmi omezená. Byly použity např. v některých starších vojenských radarových displejích.

barevná televize CRTsEdit

fosfory v barevných CRT potřebují vyšší kontrast a rozlišení než černobílé. Hustota energie elektronového paprsku je asi 100krát větší než u černobílých CRT; elektronová skvrna je zaměřena na přibližně 0.Průměr 2 mm místo průměru asi 0,6 mm černobílých CRT. Účinky související s degradací elektronového ozařování jsou proto výraznější.

barevné CRT vyžadují tři různé fosfory, emitující v červené, zelené a modré, vzorované na obrazovce. Pro výrobu barev se používají tři samostatné elektronové zbraně (s výjimkou displejů, které používají technologii paprskových indexů, což je vzácné).

složení fosforu změnila v průběhu času, jako lepší luminofory byly vyvinuty a jako obavy o životní prostředí vedly ke snížení obsahu kadmia a později opustil úplně. (Zn, Cd)S: Ag, Cl byl nahrazen (Zn, Cd)s: Cu, Al s nižším poměrem kadmia/zinku a poté ZnS:Cu,Al bez kadmia.

modrý fosfor zůstal obecně nezměněn, stříbrem dopovaný sulfid zinečnatý. Zelený fosfor původně použit mangan-dopované zinkové silikátové, pak se vyvinul přes stříbrné-aktivní kadmia-zinku sulfid, nižší-kadmium měď-hliník aktivovaný vzorec, a pak na kadmium zdarma verze stejné. Červený fosfor viděl nejvíce změn; to bylo původně mangan-aktivuje zinek fosfát, pak stříbrný-aktivní kadmia-zinku sulfid, pak europium(III) aktivován fosforu objevil, poprvé v yttria vanadate matice, pak v yttrium oxide a v současné době v yttria oxysulfide. Vývoj fosforu, proto byla (řazeno podle B-G-R):

• ZnS:Ag – Zn2SiO4:Mn – Zn3(PO4)2:Mn
• ZnS:Ag – (Zn,Cd)S:Ag – (Zn,Cd)S:Ag
• ZnS:Ag – (Zn,Cd)S:Ag – YVO4:Eu3+ (1964–?)
• ZnS:Ag – (Zn,Cd)S:Cu,Al – Y2O2S:Eu3+ nebo Y2O3:Eu3+
• ZnS:Ag – ZnS:Cu,Al nebo ZnS:Au,Cu,Al – Y2O2S:Eu3+

Projekce televisionsEdit

Pro projekční televizory, kde paprsek hustota energie může být o dva řády vyšší než u běžných Crt, některé různé luminofory mají být použity.

pro modrou barvu se používá ZnS: Ag, Cl. Nicméně, to nasycuje. (La,Gd)OBr: Ce, Tb3+ lze použít jako alternativu, která je lineárnější při vysokých hustotách energie.

pro zelenou, aktivovanou Terbiem Gd2O2Tb3+; jeho barevná čistota a jas při nízkých hustotách excitace je horší než alternativa sulfidu zinečnatého, ale chová se lineárně při vysokých hustotách excitační energie, zatímco sulfid zinečnatý nasycuje. Nicméně, to také nasycuje, takže Y3Al5O12: Tb3+ nebo Y2SiO5: Tb3+ může být nahrazen. LaOBr:Tb3+ je jasné, ale voda-citlivá, degradace-náchylný, a deska-jako tvar jeho krystalů brání jeho použití; tyto problémy jsou nyní vyřešeny, takže je získává použít díky své vyšší linearity.

Y2O2S: Eu3+ se používá pro červené emise.