זוהר - מנגנון ויישום במקורות אור

זוהר היא הארה של חומר המתרחשת בתהליך המרת האנרגיה הנספגת בו לקרינה אופטית. זוהר זה אינו נגרם ישירות מחימום החומר.

מנגנון התופעה קשור לעובדה שבהשפעת מקור פנימי או חיצוני, אטומים, מולקולות או גבישים נרגשים בחומר, אשר לאחר מכן פולט פוטונים.

בהתאם למשך הארה המתקבלת כך, אשר בתורה תלויה באורך החיים של המצב הנרגש, מבחינים בין דעיכה מהירה לבין הארה ממושכת. הראשון נקרא פלואורסצנטי, השני הוא זרחן.

כדי שחומר יזהר, הספקטרום שלו חייב להיות דיסקרטי, כלומר, רמות האנרגיה של האטומים צריכות להיות מופרדות זו מזו על ידי פסי אנרגיה אסורים. מסיבה זו, מתכות מוצקות ונוזליות בעלות ספקטרום אנרגיה רציף אינן זוהרות כלל.

במתכות, אנרגיית העירור פשוט מומרת ברציפות לחום.ורק בטווח הגלים הקצרים מתכות יכולות לחוות קרינת רנטגן, כלומר תחת פעולתן של קרני רנטגן הן פולטות קרני רנטגן משניות.

מנגנוני עירור זוהר

ישנם מנגנונים שונים לעירור זוהר, לפיהם ישנם מספר סוגי זוהר:

• Photoluminescence - נרגש על ידי אור בטווח הנראה והאולטרה סגול.

• Chemiluminescence - המושרה על ידי תגובה כימית.

• Cathodoluminescence - נרגש על ידי קרני קתודה (אלקטרונים מהירים).

• Sonoluminescence מתרגש בנוזל על ידי גל אולטרסאונד.

• Radioluminescence - נרגש על ידי קרינה מייננת.

• טריבולומינסנציה מתרגשת על ידי שפשוף, ריסוק או הפרדת זרחנים (הפרשות חשמליות בין שברים טעונים), ובמקרה זה אור הפריקה מעורר פוטו-לומינצנציה.

• ביולוגית היא זוהר של אורגניזמים חיים, המושג על ידם באופן עצמאי או בעזרת משתתפים אחרים בסימביוזה.

• אלקטרולומינסנציה - נרגש על ידי זרם חשמלי העובר דרך זרחן.

• Candoluminescence הוא זוהר זוהר.

• תרמולומינסנציה מעוררת על ידי חימום חומר.

השימוש באור במקורות אור

מקורות אור זוהר הם אלו שהזוהר שלהם מבוסס על תופעת הזוהר. אז כל מנורות פריקת הגז הן מקורות קרינה פלואורסצנטיים ומעורבים. במנורות פוטו-לומינסצנטיות, הזוהר נוצר על ידי זרחן הנרגש מפליטת פריקה חשמלית.

נוריות LED לבנות מבוססות בדרך כלל על גביש InGaN כחול וזרחן צהוב.הזרחנים הצהובים המשמשים את רוב היצרנים הם שינוי של נופך איטריום-אלומיניום סגסוגת צריום תלת ערכי.

לספקטרום הזוהר של זרחן זה יש אורך גל מרבי אופייני באזור של 545 ננומטר. החלק הארוך של הספקטרום שולט בחלק הקצר. שינוי הזרחן בתוספת גליום וגדוליניום מאפשר להעביר את מירב הספקטרום לאזור הקר (גליום) או לאזור החם (גדוליניום).

אם לשפוט לפי הספקטרום של הזרחן המשמש ב-Cree LED, בנוסף לנופך איטריום-אלומיניום, לזרחן LED הלבן מתווסף זרחן עם פליטה מקסימלית המוזזת לאזור האדום.

בהשוואה עם מנורות פלורסנטלזרחן המשמש בנוריות LED יש חיי שירות ארוכים, והזדקנות הזרחן נקבעת בעיקר על פי הטמפרטורה. הזרחן מוחל בדרך כלל ישירות על גביש ה-LED, שמתחמם מאוד. לגורמים אחרים המשפיעים על זרחן יש השפעה פחות בולטת על חיי השירות שלהם.

ההזדקנות של הזרחן מובילה לא רק לירידה בבהירות ה-LED, אלא גם לשינוי בגוון האור המתקבל. עם הידרדרות משמעותית של הזרחן, הגוון הכחול של הזוהר הופך להיות גלוי בבירור. הסיבה לכך היא המאפיינים המשתנים של הזרחן והעובדה שהספקטרום מתחיל לשלוט בפליטתו הפנימית של שבב ה-LED. עם כניסת הטכנולוגיה של שכבת הזרחן המבודדת, השפעת הטמפרטורה על קצב הפירוק שלה פוחתת.

יישומים אחרים של זוהר

פוטוניקס משתמשת בעיקר בממירים ומקורות אור המבוססים על אלקטרו-לומיננצנטיות ופוטו-לומיננצנטיות: לדים, מנורות, לייזרים, ציפויים זוהרים וכו'. - זה בדיוק התחום שבו נעשה שימוש נרחב מאוד בזוהר.

בנוסף, ספקטרום של זוהר מסייעות למדענים בחקר ההרכב והמבנה של חומרים. שיטות זוהר מאפשרות לקבוע את הגודל, הריכוז וההפצה המרחבית של ננו-חלקיקים, כמו גם את משך החיים של מצבים נרגשים של נושאי מטען שאינם שיווי משקל במבנים מוליכים למחצה.

המשך האשכול הזה:פולטי אלקטרולומינסצנטי: מכשיר ועיקרון הפעולה, סוגים