ফসফর হল যেকোনো পদার্থের সাধারণ পরিভাষা যা বিকিরণ বা বিদ্যুৎ ক্ষেত্র দ্বারা আলো নিঃসরণ করতে পারে। এটি গ্রিক শব্দ "ফসফোরোস" থেকে উদ্ভূত হয়, যার অর্থ "আলো আনার"। ফসফরগুলি সাধারণত অর্ধপরিবাহী, যারা তিনটি শক্তি ব্যান্ড রয়েছে: ব্যালেন্স ব্যান্ড, পরিবহন ব্যান্ড, এবং নিষিদ্ধ ব্যান্ড।
ব্যালেন্স ব্যান্ড হল সবচেয়ে কম শক্তির স্তর যেখানে ইলেকট্রনগুলি সাধারণত থাকে। পরিবহন ব্যান্ড হল সবচেয়ে বেশি শক্তির স্তর যেখানে ইলেকট্রনগুলি স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে। নিষিদ্ধ ব্যান্ড হল ব্যালেন্স এবং পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যে ফাঁক, যেখানে কোনো ইলেকট্রন থাকতে পারে না।
ফসফরগুলিকে অযৌগিক বা ডোপান্ট যোগ করে সক্রিয় করা যায়, যা নিষিদ্ধ ব্যান্ডের মধ্যে অতিরিক্ত শক্তি স্তর তৈরি করে। এই শক্তি স্তরগুলি বিকিরণ বা বিদ্যুৎ ক্ষেত্র দ্বারা উত্তেজিত ইলেকট্রন বা ছিদ্র (ইতিবাচক চার্জ) এর জন্য ফাঁদ হিসাবে কাজ করে। যখন এই ইলেকট্রন বা ছিদ্রগুলি তাদের মূল অবস্থায় ফিরে আসে, তখন তারা আলোর ফোটন হিসাবে শক্তি মুক্ত করে।
ফসফর কোটিং কিভাবে UV বিকিরণকে দৃশ্যমান আলোতে রূপান্তর করে
ফসফর কোটিং দ্বারা UV বিকিরণকে দৃশ্যমান আলোতে রূপান্তরের প্রক্রিয়াটি ফ্লোরেসেন্স নামে পরিচিত। ফ্লোরেসেন্স ঘটে যখন একটি পরমাণু বা অণু উচ্চ শক্তির বিকিরণের একটি ফোটন শোষণ করে এবং নিম্ন শক্তির বিকিরণের একটি ফোটন নিঃসরণ করে। শোষণ এবং নিঃসরণ করা ফোটনের মধ্যে শক্তির পার্থক্য তাপ হিসাবে বিসর্জিত হয়।
নিম্নলিখিত ডায়াগ্রামটি একটি ফসফর কোটিং যা সিঙ্ক সালফাইড (ZnS) এবং সিলভার (Ag) দ্বারা সক্রিয়করণ করা হয়েছে, এতে ফ্লোরেসেন্স কিভাবে কাজ করে তা দেখায়।
সিঙ্ক সালফাইডের ফসফর মডেল
A – B :- ইলেকট্রন লাফ
B – E :- ইলেকট্রন স্থানান্তর
E – D :- ইলেকট্রন লাফ
D – C :- ইলেকট্রন লাফ
A – C :- ছিদ্র স্থানান্তর
253.7 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি UV বিকিরণের ফোটন ফসফর কোটিং-এ আঘাত করে এবং একটি সালফার (S) পরমাণু থেকে একটি সিঙ্ক (Zn) পরমাণুতে একটি ইলেকট্রন উত্তেজিত করে। এটি ব্যালেন্স ব্যান্ডে একটি ইতিবাচক ছিদ্র এবং পরিবহন ব্যান্ডে একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন সহ একটি নেগেটিভ আয়ন (Zn^-) তৈরি করে।
অতিরিক্ত ইলেকট্রন পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যে একটি Zn^- আয়ন থেকে আরেকটি Zn^- আয়নে স্থানান্তরিত হয়।
একই সাথে, ইতিবাচক ছিদ্র S পরমাণু থেকে আরেকটি S পরমাণুতে ব্যালেন্স ব্যান্ডে স্থানান্তরিত হয় যতক্ষণ না এটি একটি Ag পরমাণুতে পৌঁছায়, যা একটি ফাঁদ হিসাবে কাজ করে।
Ag পরমাণুটি তার কাছে থাকা Zn^- আয়ন থেকে একটি ইলেকট্রন ধরে এবং নিরপেক্ষ (Ag^0) হয়। এটি UV ফোটনের তুলনায় দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি দৃশ্যমান আলোর ফোটন মুক্ত করে।
Ag^0 পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন ছিদ্র তৈরি হওয়া S পরমাণুতে ফিরে আসে, এভাবে চক্র সম্পূর্ণ হয়।
দৃশ্যমান আলোর রঙ Ag ট্র্যাপ স্তর এবং Zn^- স্তরের মধ্যে শক্তির পার্থক্যের উপর নির্ভর করে। বিভিন্ন ডোপান্ট বিভিন্ন ট্র্যাপ স্তর এবং তাই বিভিন্ন রঙ তৈরি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, তামা (Cu) সবুজ আলো, ম্যাঙ্গানিজ (Mn) হলুদ আলো, এবং ক্যাডমিয়াম (Cd) লাল আলো তৈরি করতে পারে।
ফসফর কোটিং-এর প্রকারভেদ এবং প্রয়োগ
ফ্লোরেসেন্ট ল্যাম্পে ব্যবহৃত হওয়া ফসফর কোটিং-এর অনেক প্রকার রয়েছে, যা আলোর প্রয়োজনীয় রঙ এবং মানের উপর নির্ভর করে। কিছু সাধারণ প্রকার হল:
হ্যালোফসফেট: এটি ক্যালসিয়াম হ্যালোফসফেট (Ca5(PO4)3X) এবং ম্যাগনেসিয়াম টাঙ্সটেট (MgWO4) এর মিশ্রণ, যেখানে X হতে পারে ফ্লোরিন (F), ক্লোরিন (Cl), বা ব্রোমিন (Br)। এটি হলুদ বা নীলাভ টিন্ট সহ সাদা আলো তৈরি করে, F এবং Cl বা Br-এর অনুপাতের উপর নির্ভর করে। এর রঙ প্রদর্শন সূচক কম, যার অর্থ এটি রঙ সঠিকভাবে প্রদর্শন করতে পারে না। ল্যাম্প দক্ষতা প্রায় 60 থেকে 75 lm/W।
ট্রাইফসফর: এটি তিনটি ভিন্ন ফসফরের মিশ্রণ, প্রতিটি লাল, সবুজ, এবং নীল প্রাথমিক রঙ নিঃসরণ করে। এই রঙগুলির সমন্বয়ে 80 থেকে 90 এবং ল্যাম্প দক্ষতা প্রায় 80 থেকে 100 lm/W সহ সাদ
