Фосфор - бұл радиация немесе электр өрісі ескере отырып жарық шығаратын кез келген затты білдіреді. Ол гректің "фосфорос" сөзінен шыққан, ол "жарық беруші" дегенді білдіреді. Фосфорлар әдетте үш энергия жолағы бар полупроводниктер: валентті жолақ, кондуктивті жолақ және тағылатын жолақ.
Валентті жолақ - бұл электрондардың кездейсоқ болуы мүмкін ең төмен энергия деңгейі. Кондуктивті жолақ - бұл электрондардың жобалауы мүмкін ең жоғары энергия деңгейі. Тағылатын жолақ - валентті және кондуктивті жолақтардың арасындағы аралық, оларда электрондар болуы мүмкін емес.
Фосфорларды активтеп, заттарға қоспақ немесе допанттар қосу арқылы, тағылатын жолақта қосымша энергия деңгейлері пайда болады. Бұл энергия деңгейлері радиация немесе электр өрісі арқылы әрекеттенген электрондар немесе теріс зарядтар (құралар) үшін тасты деп аталады. Электрондар немесе құралар алғашқы қалыптасқан деңгейлерге қайтқанда, олар жарық фотондары ретінде энергиян бөліседі.
Фосфорлық қабырға қалай УФ радиациясын көрінетін жарыққа айналдырады?
Фосфорлық қабырға арқылы УФ радиациясын көрінетін жарыққа айналдыру процессі - бұл флуоресценция. Флуоресценция - бұл атом немесе молекуланың жоғары энергиялы радиация фотонын қабылдап, төмен энергиялы радиация фотонын шығаратын процесс. Қабылданның және шығарылған фотондардың энергия айырмашылығы жылу ретінде жоюылады.
Төмендегі диаграмма серебр (Ag) активаторымен цинк сульфид (ZnS) фосфорлық қабырғасында флуоресценция қалай иследігін көрсетеді.
Цинк сульфид фосфорлық модельі
A – B :- Электрондың ұшуы
B – E :- Электрондың қозғалуы
E – D :- Электрондың ұшуы
D – C :- Электрондың ұшуы
A – C :- Теріс зарядтың қозғалуы
253,7 нм узындығындағы УФ радиация фотоны фосфорлық қабырғаны шынытады және сулфур (S) атомынан цинк (Zn) атомына электронды ұшыратады. Бұл валентті жолақта теріс заряд (Zn^-) және кондуктивті жолақта бір электрон пайда болады.
Кристалдық решетке арқылы Zn^- иондарынан бірінің электроны басқасына қозғалады.
Осы уақытта S атомынан S атомына теріс заряд қозғалады, дейіні Ag атомына жетеді, ол тасты ретінде әсер етеді.
Ag атомы жақындағы Zn^- иондан электронды ұстап, нейтраль (Ag^0) болады. Бұл УФ фотондан ұзындығы ұзырақ көрінетін жарық фотонды шығаратын процесс.
Ag^0 атомының электроны S атомына қайта ұшып, цикл толық болады.
Көрінетін жарықтың түсі Ag тасты деңгейі мен Zn^- деңгейі арасындағы энергия айырмашылығына байланысты болады. Әртүрлі допанттар әртүрлі тасты деңгейлер және сонымен әртүрлі түстер пайда етеді. Мысалы, мис (Cu) жасыл жарық, марганец (Mn) жұлдызша жарық, ал кадмиум (Cd) қызыл жарық қайта шығаратындығы мүмкін.
Фосфорлық қабырғаның түрлері және қолданылуы
