stringtranslate.com

فسفر

نمونه ای از فسفرسانس
مانیتور تک رنگ
توری دیافراگم فسفرهای CRT

فسفر ماده ای است که پدیده لومینسانس را نشان می دهد . هنگامی که در معرض نوعی از انرژی تابشی قرار می گیرد نور ساطع می کند . این اصطلاح هم برای مواد فلورسنت یا فسفرسنت که در معرض نور ماوراء بنفش یا نور مرئی می درخشند و هم برای مواد کاتدولومینسانس که در اثر برخورد یک پرتو الکترونی ( پرتوهای کاتدی ) در یک لوله پرتو کاتدی می درخشند استفاده می شود .

هنگامی که یک فسفر در معرض تابش قرار می گیرد، الکترون های مداری در مولکول های آن به سطح انرژی بالاتری برانگیخته می شوند . هنگامی که آنها به سطح قبلی خود باز می گردند، انرژی را به عنوان نور یک رنگ خاص ساطع می کنند. فسفرها را می‌توان به دو دسته طبقه‌بندی کرد: مواد فلورسنتی که بلافاصله انرژی ساطع می‌کنند و با خاموش شدن تابش هیجان‌انگیز دیگر نمی‌درخشند، و مواد فسفری که پس از تأخیر انرژی ساطع می‌کنند، بنابراین پس از خاموش شدن تابش به درخشش ادامه می‌دهند. روشنایی در یک دوره از میلی ثانیه تا چند روز.

مواد فلورسنت در کاربردهایی که فسفر به طور مداوم برانگیخته می شود استفاده می شود: لوله های پرتو کاتدی (CRT) و صفحه نمایش های ویدئویی پلاسما، صفحه های فلوروسکوپ ، چراغ های فلورسنت ، سنسورهای سوسوزن ، LED های سفید ، و رنگ های درخشان برای هنر نور سیاه . مواد فسفری در جاهایی استفاده می‌شود که به نور پایدار نیاز است، مانند صفحه‌های ساعت و ابزارهای هواپیما که در تاریکی می‌درخشند، و در صفحه‌های رادار تا اجازه می‌دهند که "بلپ" هدف با چرخش پرتو رادار قابل مشاهده باشد. فسفرهای CRT در ابتدای جنگ جهانی دوم استاندارد شدند و با حرف "P" و سپس یک عدد مشخص شدند.

فسفر ، عنصر شیمیایی ساطع کننده نور که فسفرها برای آن نامگذاری شده اند، به دلیل نورتابی شیمیایی ، نه فسفرسانس، نور ساطع می کند. [1]

فرآیند انتشار نور

نمودار جابلونسکی سطوح انرژی را در یک اتم فلورسنت در فسفر نشان می دهد. یک الکترون در فسفر یک فوتون پرانرژی را از تابش اعمال شده جذب می کند و آن را به سطح انرژی بالاتری برانگیخته می کند. پس از از دست دادن مقداری انرژی در انتقال های غیر تشعشعی، در نهایت با فلورسانس به سطح انرژی حالت پایه خود باز می گردد و فوتونی با انرژی کمتر در ناحیه نور مرئی ساطع می کند.

فرآیند سوسوزن در مواد معدنی به دلیل ساختار نوار الکترونیکی موجود در بلورها است . یک ذره ورودی می‌تواند یک الکترون را از باند ظرفیت به نوار رسانایی یا نوار اکسایتون (که درست در زیر نوار رسانایی قرار دارد و با یک شکاف انرژی از نوار ظرفیت جدا می‌شود ) تحریک کند. این یک حفره مرتبط را در باند ظرفیت باقی می گذارد. ناخالصی ها سطوح الکترونیکی را در شکاف ممنوع ایجاد می کنند .

اکسایتون‌ها جفت‌های الکترون-حفره‌ای هستند که به‌طور سست محدود شده‌اند که در میان شبکه کریستالی سرگردان هستند تا زمانی که به طور کلی توسط مراکز ناخالصی جذب شوند. سپس با انتشار نور سوسوزن (جزء سریع) به سرعت تحریک می شوند.

در نوار رسانایی، الکترون ها مستقل از حفره های مرتبط با خود هستند. آن الکترون‌ها و حفره‌ها به‌طور متوالی توسط مراکز ناخالصی که حالت‌های فراپایدار خاصی را تحریک می‌کنند که برای اکسایتون‌ها قابل دسترسی نیستند، جذب می‌شوند . تحریک زدایی دیرهنگام آن حالت های ناخالصی فراپایدار، که با تکیه بر مکانیسم ممنوعه با احتمال کم کند شده است ، دوباره منجر به انتشار نور (جزء کند) می شود. در مورد سوسوزن‌های معدنی ، ناخالصی‌های فعال‌کننده معمولاً به‌گونه‌ای انتخاب می‌شوند که نور ساطع شده در محدوده مرئی یا نزدیک به UV باشد ، جایی که فتومولتی‌پلی‌کننده‌ها مؤثر هستند.

فسفرها اغلب ترکیبات فلزات واسطه یا ترکیبات خاکی کمیاب از انواع مختلف هستند. در فسفرهای معدنی، این ناهمگنی‌ها در ساختار بلوری معمولاً با افزودن مقدار کمی از مواد ناخالص ، ناخالصی‌هایی به نام فعال‌کننده ایجاد می‌شوند . (در موارد نادر ، جابجایی یا سایر نقص‌های کریستالی می‌تواند نقش ناخالصی را ایفا کند.) طول موج ساطع شده توسط مرکز انتشار به خود اتم و ساختار کریستالی اطراف آن بستگی دارد.

مواد

فسفرها معمولاً از یک ماده میزبان مناسب با یک فعال کننده اضافه ساخته می شوند . بهترین نوع شناخته شده سولفید روی فعال شده با مس (ZnS) و سولفید روی فعال شده با نقره ( سولفید روی نقره ) است .

مواد میزبان معمولاً اکسیدها ، نیتریدها و اکسی نیتریدها، [2] سولفیدها ، سلنیدها ، هالیدها یا سیلیکات های روی ، کادمیوم ، منگنز ، آلومینیوم ، سیلیکون ، یا فلزات مختلف خاکی کمیاب هستند . فعال کننده ها زمان انتشار (افتر درخشش) را طولانی می کنند. به نوبه خود، مواد دیگری (مانند نیکل ) را می توان برای خاموش کردن پس درخشش و کوتاه کردن بخش فروپاشی ویژگی های انتشار فسفر استفاده کرد.

بسیاری از پودرهای فسفر در فرآیندهای با دمای پایین مانند سل-ژل تولید می‌شوند و معمولاً در دمای 1000 درجه سانتی‌گراد به پس از بازپخت نیاز دارند که برای بسیاری از کاربردها نامطلوب است. با این حال، بهینه سازی مناسب فرآیند رشد به تولیدکنندگان اجازه می دهد تا از بازپخت اجتناب کنند. [3]

فسفرهای مورد استفاده برای لامپ های فلورسنت نیاز به یک فرآیند تولید چند مرحله ای دارند که جزئیات آن بسته به فسفر خاص متفاوت است. مواد حجیم باید آسیاب شوند تا محدوده اندازه ذرات مورد نظر به دست آید، زیرا ذرات بزرگ پوشش لامپ با کیفیت پایینی ایجاد می کنند و ذرات کوچک نور کمتری تولید می کنند و سریعتر تجزیه می شوند. در طول پخت فسفر، شرایط فرآیند باید کنترل شود تا از اکسید شدن فعال کننده های فسفر یا آلودگی از مخازن فرآیند جلوگیری شود. پس از آسیاب، فسفر ممکن است شسته شود تا مقدار کمی از عناصر فعال کننده حذف شود. عناصر فرار نباید در حین پردازش فرار کنند. سازندگان لامپ ترکیبات فسفر را تغییر داده اند تا برخی از عناصر سمی را که قبلاً استفاده می شد مانند بریلیم ، کادمیوم یا تالیم حذف کنند . [4]

پارامترهای رایج ذکر شده برای فسفر عبارتند از : طول موج حداکثر انتشار (بر حسب نانومتر، یا دمای رنگ بر حسب کلوین برای ترکیبات سفید)، عرض پیک (در نانومتر در 50 درصد شدت)، و زمان فروپاشی (بر حسب ثانیه ).

مثال ها:

تخریب فسفر

بسیاری از فسفرها به تدریج با مکانیسم های مختلفی کارایی خود را از دست می دهند. فعال‌کننده‌ها می‌توانند تحت تغییر ظرفیت (معمولاً اکسیداسیون )، شبکه کریستالی تجزیه می‌شوند، اتم‌ها - اغلب فعال‌کننده‌ها - در مواد منتشر می‌شوند، سطح تحت واکنش‌های شیمیایی با محیط قرار می‌گیرد و در نتیجه کارایی را از دست می‌دهد یا لایه‌ای ایجاد می‌کند که مواد هیجان‌انگیز و هیجان‌انگیز را جذب می‌کند. /یا انرژی تابیده شده و غیره

تخریب دستگاه های الکترولومینسانس به فرکانس جریان حرکتی، سطح درخشندگی و دما بستگی دارد. رطوبت نیز به طور قابل توجهی طول عمر فسفر را مختل می کند.

مواد سخت تر، با ذوب بالا و نامحلول در آب، تمایل کمتری به از دست دادن درخشندگی در حین کار نشان می دهند. [7]

مثال ها:

برنامه های کاربردی

نورپردازی

لایه های فسفر بیشتر نور تولید شده توسط لامپ های فلورسنت را تامین می کنند و همچنین برای بهبود تعادل نور تولید شده توسط لامپ های متال هالید استفاده می شوند . تابلوهای نئونی مختلف از لایه های فسفر برای تولید رنگ های مختلف نور استفاده می کنند. نمایشگرهای الکترولومینسانس که به عنوان مثال در تابلوهای ابزار هواپیما یافت می شوند، از یک لایه فسفر برای تولید نور بدون تابش خیره کننده یا به عنوان دستگاه های نمایشگر عددی و گرافیکی استفاده می کنند. لامپ های LED سفید از یک ساطع کننده آبی یا ماوراء بنفش با پوشش فسفر تشکیل شده اند که در طول موج های طولانی تری ساطع می شود و طیف کاملی از نور مرئی را ارائه می دهد. از سال 1958 از لوله های پرتو کاتدی متمرکز و بدون انحراف به عنوان لامپ استروبوسکوپ استفاده می شود .

دماسنج فسفر

دماسنج فسفر یک روش اندازه گیری دما است که از وابستگی به دمای فسفرهای خاص استفاده می کند. برای این، یک پوشش فسفری روی سطح مورد نظر اعمال می شود و معمولاً زمان پوسیدگی پارامتر انتشار است که دما را نشان می دهد. از آنجا که اپتیک های روشنایی و تشخیص را می توان از راه دور قرار داد، این روش ممکن است برای سطوح متحرک مانند سطوح موتور با سرعت بالا استفاده شود. همچنین، فسفر ممکن است به انتهای فیبر نوری به عنوان آنالوگ نوری ترموکوپل اعمال شود. [ نیازمند منبع ]

اسباب بازی هایی که در تاریکی می درخشند

در این کاربردها، فسفر مستقیماً به پلاستیکی که برای قالب‌گیری اسباب‌بازی‌ها استفاده می‌شود، اضافه می‌شود یا برای استفاده به‌عنوان رنگ با یک چسب مخلوط می‌شود.

ZnS: فسفر مس در کرم های آرایشی درخشان در تاریکی که اغلب برای آرایش هالووین استفاده می شود استفاده می شود . به طور کلی، ماندگاری فسفر با افزایش طول موج افزایش می یابد. برای موارد درخشان مبتنی بر نورتابی شیمیایی به چوب نور نیز مراجعه کنید .

سنجش اکسیژن

خاموش کردن حالت سه گانه توسط O 2 (که حالت پایه سه گانه دارد) در نتیجه انتقال انرژی دکستر در محلول های کمپلکس های فلزات سنگین فسفری و پلیمرهای دوپ شده به خوبی شناخته شده است. [16] در سال‌های اخیر، مواد متخلخل فسفرسانس (مانند چارچوب‌های فلزی-آلی و چارچوب‌های آلی کووالانسی ) قابلیت‌های حسگر اکسیژن امیدوارکننده‌ای را برای جذب گاز غیرخطی خود در فشارهای جزئی بسیار کم اکسیژن نشان داده‌اند. [17] [18]

تمبرهای پستی

تمبرهای نواری فسفر برای اولین بار در سال 1959 به عنوان راهنمای ماشین ها برای مرتب سازی نامه ها ظاهر شدند. [19] در سرتاسر جهان انواع مختلفی با مقادیر مختلف نوار وجود دارد. [20] تمبرهای پستی گاهی اوقات بر اساس "برچسب" بودن یا نبودن آنها با فسفر (یا چاپ بر روی کاغذ درخشان ) جمع آوری می شوند.

رادیولومینسانس

فسفرهای سولفید روی با مواد رادیواکتیو استفاده می‌شوند ، جایی که فسفر توسط ایزوتوپ‌های آلفا و بتا واپاشی برانگیخته می‌شود تا رنگ درخشانی برای صفحه‌های ساعت و ابزار ایجاد کند ( شماره‌های رادیومی ). بین سالهای 1913 و 1950 رادیوم-228 و رادیوم-226 برای فعال کردن فسفر ساخته شده از سولفید روی دوپ شده نقره (ZnS:Ag) استفاده شد که درخشش مایل به سبزی ایجاد می کرد. فسفر برای استفاده در لایه‌های ضخیم‌تر از 25 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع مناسب نیست ، زیرا خود جذب نور پس از آن مشکل ساز می‌شود. علاوه بر این، سولفید روی دچار تخریب ساختار شبکه کریستالی خود می شود که منجر به از دست دادن تدریجی روشنایی به طور قابل توجهی سریعتر از کاهش رادیوم می شود. صفحه‌های اسپینتاریسکوپی با پوشش ZnS: Ag توسط ارنست رادرفورد در آزمایش‌های خود برای کشف هسته اتم استفاده شد .

سولفید روی دوپ شده با مس (ZnS:Cu) رایج ترین فسفر مورد استفاده است و نور آبی-سبز تولید می کند. سولفید روی دوپ شده با مس و منیزیم (ZnS:Cu,Mg) نور زرد-نارنجی تولید می کند.

تریتیوم همچنین به عنوان منبع تابش در محصولات مختلف با استفاده از نور تریتیوم استفاده می شود .

الکترولومینسانس

الکترولومینسانس را می توان در منابع نور مورد بهره برداری قرار داد. چنین منابعی معمولاً از یک منطقه بزرگ ساطع می شوند که آنها را برای نور پس زمینه نمایشگرهای LCD مناسب می کند. تحریک فسفر معمولاً با اعمال میدان الکتریکی با شدت بالا و معمولاً با فرکانس مناسب حاصل می شود. منابع نور الکترولومینسانس فعلی با استفاده از بین می روند و در نتیجه طول عمر نسبتاً کوتاهی دارند.

ZnS:Cu اولین فرمولاسیونی بود که الکترولومینسانس را با موفقیت نشان داد، که در سال 1936 توسط ژرژ دستریو در آزمایشگاه مادام ماری کوری در پاریس آزمایش شد.

پودر یا الکترولومینسانس AC در انواع کاربردهای نور پس زمینه و نور شب یافت می شود. چندین گروه محصولات مارک دار EL را ارائه می دهند (مثلاً IndiGlo که در برخی از ساعت های Timex استفاده می شود) یا "Lighttape"، نام تجاری دیگری از مواد الکترولومینسانس، که در نوارهای نور الکترولومینسنت استفاده می شود. برنامه فضایی آپولو اغلب به عنوان اولین استفاده قابل توجه از EL برای نور پس زمینه و روشنایی شناخته می شود. [21]

ال ای دی های سفید

دیودهای ساطع نور سفید معمولاً LEDهای InGaN آبی با پوششی از مواد مناسب هستند. YAG دوپ شده با سریم (III) ( YAG:Ce 3+ ، یا Y3Al5O12 : Ce3 + ) اغلب استفاده می شود. نور LED آبی را جذب می کند و در طیف وسیعی از مایل به سبز تا قرمز ساطع می کند و بیشتر خروجی آن به رنگ زرد است. این تابش زرد همراه با انتشار آبی باقیمانده، نور "سفید" را می دهد که می تواند با دمای رنگ به صورت گرم (زرد) یا سرد (آبی مایل به آبی) تنظیم شود. انتشار زرد کم رنگ Ce 3+ :YAG را می توان با جایگزینی سریم با عناصر کمیاب دیگر مانند تربیوم و گادولینیوم تنظیم کرد و حتی می توان با جایگزین کردن مقداری یا تمام آلومینیوم موجود در YAG با گالیوم، آن را تنظیم کرد. با این حال، این فرآیند از فسفرسانس نیست. نور زرد توسط فرآیندی به نام سوسوزن تولید می‌شود که فقدان کامل نور پس از آن یکی از ویژگی‌های این فرآیند است.

برخی از سیالون های خاکی کمیاب دوپ شده نور نوری هستند و می توانند به عنوان فسفر عمل کنند. β-SiAlON دوپ شده با یوروپیوم (II) در طیف نور ماوراء بنفش و مرئی جذب می شود و گسیل مرئی باند پهن شدید منتشر می کند. درخشندگی و رنگ آن به دلیل ساختار کریستالی پایدار در دما با دما تغییر چندانی نمی کند. این پتانسیل بسیار خوبی به عنوان یک فسفر سبز تبدیل به پایین برای LED های سفید دارد . یک نوع زرد نیز وجود دارد (α-SiAlON [22] ). برای LED های سفید، یک LED آبی با فسفر زرد، یا با فسفر SiAlON سبز و زرد و یک فسفر قرمز مبتنی بر CaAlSiN 3 (CASN) استفاده می شود. [23] [24] [25]

ال‌ای‌دی‌های سفید را می‌توان با پوشش دادن ال‌ای‌دی‌های نزدیک به اشعه ماوراء بنفش با مخلوطی از فسفرهای قرمز و آبی بر پایه یوروپیوم با کارایی بالا به‌علاوه سولفید روی دوپ‌شده با مس و آلومینیوم با ساطع سبز (ZnS:Cu,Al) ساخت. . این روشی مشابه نحوه کار لامپ های فلورسنت است .

برخی از LED های سفید جدیدتر از یک امیتر زرد و آبی به صورت سری استفاده می کنند تا به رنگ سفید تقریبی داشته باشند. این فناوری در برخی از تلفن های موتورولا مانند بلک بری و همچنین نورپردازی LED و امیترهای پشته ای نسخه اصلی با استفاده از GaN روی SiC در InGaP استفاده می شود، اما بعداً مشخص شد که در جریان های درایو بالاتر شکسته می شود.

بسیاری از LED های سفید مورد استفاده در سیستم های روشنایی عمومی را می توان برای انتقال داده استفاده کرد، به عنوان مثال، در سیستم هایی که LED را مدوله می کنند تا به عنوان یک فانوس دریایی عمل کند . [26]

همچنین برای LED های سفید استفاده از فسفرهای غیر از Ce:YAG یا استفاده از دو یا سه فسفر برای دستیابی به CRI بالاتر، اغلب به قیمت کارایی، رایج است. نمونه‌هایی از فسفرهای اضافی عبارتند از R9 که رنگ قرمز اشباع را تولید می‌کند، نیتریدهایی که قرمز تولید می‌کنند و آلومینات‌هایی مانند گارنت آلومینیوم لوتتیوم که سبز تولید می‌کنند. فسفرهای سیلیکات روشن‌تر هستند اما سریع‌تر محو می‌شوند و در نور پس‌زمینه LED LCD در دستگاه‌های تلفن همراه استفاده می‌شوند. فسفرهای LED را می توان مستقیماً روی قالب قرار داد یا به صورت گنبدی درآورد و بالای LED قرار داد: این روش به عنوان فسفر از راه دور شناخته می شود. [27] برخی از ال ای دی های رنگی، به جای استفاده از ال ای دی رنگی، از ال ای دی آبی با فسفر رنگی استفاده می کنند زیرا چنین آرایشی کارآمدتر از ال ای دی رنگی است. فسفرهای اکسی نیترید را می توان در LED ها نیز استفاده کرد. پیش سازهای مورد استفاده برای ساخت فسفر ممکن است در معرض هوا تخریب شوند. [28]

لوله های اشعه کاتدی

طیف های تشکیل دهنده فسفر آبی، سبز و قرمز در یک لوله اشعه کاتدی مشترک

لوله های پرتو کاتدی الگوهای نور تولید شده توسط سیگنال را در قالب (معمولا) گرد یا مستطیلی تولید می کنند. CRT های حجیم در تلویزیون های خانگی (تلویزیون) سیاه و سفید که در دهه 1950 محبوب شدند، و همچنین در تلویزیون های رنگی مبتنی بر لوله و اکثر مانیتورهای رایانه های قبلی نسل اول استفاده شد. CRT ها همچنین به طور گسترده در ابزار دقیق علمی و مهندسی، مانند اسیلوسکوپ ها ، معمولاً با یک رنگ فسفری، معمولاً سبز، استفاده می شوند. برای افزایش ماندگاری تصویر، فسفرها برای چنین کاربردهایی ممکن است درخشش طولانی مدت داشته باشند.

فسفرها می توانند به صورت لایه نازک یا به صورت ذرات مجزا، پودری که به سطح چسبیده اند، رسوب کنند. فیلم های نازک طول عمر بهتر و وضوح بهتری دارند، اما تصویر روشن و کارآمد کمتری نسبت به فیلم های پودری ارائه می دهند. این ناشی از بازتاب های داخلی متعدد در لایه نازک است که نور ساطع شده را پراکنده می کند.

سفید (در سیاه و سفید): ترکیبی از سولفید کادمیوم روی و سولفید روی نقره، ZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Ag فسفر سفید P4 است که در CRT های تلویزیون سیاه و سفید استفاده می شود. مخلوط فسفرهای زرد و آبی معمول است. ترکیبی از قرمز، سبز و آبی، یا یک فسفر سفید منفرد نیز می تواند مواجه شود.

قرمز: اکسید ایتریوم - سولفید فعال شده با یوروپیوم به عنوان فسفر قرمز در CRT های رنگی استفاده می شود. توسعه تلویزیون رنگی به دلیل جستجوی یک فسفر قرمز زمان زیادی را به طول انجامید. اولین فسفر خاکی کمیاب ساطع کننده قرمز، YVO 4 : Eu 3+ ، توسط لوین و پالیلا به عنوان رنگ اصلی در تلویزیون در سال 1964 معرفی شد . [30]

زرد: هنگامی که با سولفید کادمیوم مخلوط می شود ، سولفید کادمیوم روی (Zn,Cd)S:Ag به دست می آید که نور زرد قوی ایجاد می کند.

سبز: ترکیب سولفید روی با مس ، فسفر P31 یا ZnS:Cu ، نور سبز را با درخشش طولانی به اوج 531 نانومتر می‌دهد.

آبی: ترکیبی از سولفید روی با چند پی‌پی‌ام نقره ، ZnS: Ag، هنگامی که توسط الکترون‌ها برانگیخته می‌شود، درخشش آبی قوی با حداکثر 450 نانومتر، با پس‌تابش کوتاه با مدت زمان 200 نانوثانیه ارائه می‌کند. به عنوان فسفر P22B شناخته می شود . این ماده، نقره سولفید روی ، هنوز یکی از کارآمدترین فسفرها در لوله های پرتو کاتدی است. به عنوان فسفر آبی در CRT های رنگی استفاده می شود.

فسفرها معمولا رسانای الکتریکی ضعیفی هستند. این ممکن است منجر به رسوب بار باقیمانده روی صفحه شود و به طور موثر انرژی الکترون های برخورد کننده را به دلیل دافعه الکترواستاتیکی کاهش دهد (اثری که به عنوان "چسبیدن" شناخته می شود). برای از بین بردن این امر، یک لایه نازک از آلومینیوم (حدود 100 نانومتر) روی فسفرها، معمولاً با تبخیر خلاء، رسوب می‌کند و به لایه رسانای داخل لوله متصل می‌شود. این لایه همچنین نور فسفر را به جهت مورد نظر منعکس می کند و از فسفر در برابر بمباران یونی ناشی از خلاء ناقص محافظت می کند.

برای کاهش تخریب تصویر با انعکاس نور محیط، کنتراست را می توان با چندین روش افزایش داد. علاوه بر پوشاندن سیاه قسمت‌های استفاده نشده صفحه نمایش، ذرات فسفر در صفحه‌های رنگی با رنگدانه‌های همرنگ پوشانده می‌شوند. به عنوان مثال، فسفرهای قرمز با اکسید آهن پوشانده می شوند (به دلیل سمیت کادمیوم جایگزین Cd(S,Se) قبلی می شوند)، فسفرهای آبی را می توان با آبی دریایی ( CoO · n Al) پوشاند.
2O
3) یا اولترامارین ( Na
8ال
6سی
6O
24اس
2). فسفرهای سبز مبتنی بر ZnS:Cu به دلیل رنگ مایل به زرد خود نیازی به پوشش ندارند. [7]

CRT های تلویزیون سیاه و سفید

صفحه‌های تلویزیون سیاه و سفید به رنگی نزدیک به سفید نیاز دارند. معمولاً از ترکیبی از فسفر استفاده می شود.

رایج ترین ترکیب ZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Cu,Al (آبی + زرد) است. سایر موارد ZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Ag (آبی + زرد) و ZnS:Ag + ZnS:Cu,Al + Y 2 O 2 S:Eu 3+ (آبی + سبز + قرمز - ندارد. حاوی کادمیوم است و کارایی ضعیفی دارد). تن رنگ را می توان با نسبت اجزا تنظیم کرد.

از آنجایی که ترکیبات حاوی دانه های مجزا از فسفرهای مختلف هستند، تصویری را تولید می کنند که ممکن است کاملا صاف نباشد. یک فسفر منفرد سفید ساطع کننده (Zn,Cd)S:Ag,Au,Al بر این مانع غلبه می کند. به دلیل راندمان پایین فقط در صفحه نمایش های بسیار کوچک استفاده می شود.

صفحات معمولاً با استفاده از پوشش ته نشینی با فسفر پوشانده می شوند، جایی که ذرات معلق در یک محلول روی سطح قرار می گیرند. [31]

CRT های رنگی با پالت کاهش یافته

برای نمایش یک پالت محدود رنگ، چند گزینه وجود دارد.

در لوله های نفوذ پرتو ، فسفرهای رنگی مختلف لایه لایه شده و با مواد دی الکتریک جدا می شوند. ولتاژ شتاب برای تعیین انرژی الکترون ها استفاده می شود. آنهایی که انرژی کمتری دارند در لایه بالایی فسفر جذب می شوند، در حالی که برخی از آنهایی که انرژی بالاتری دارند در لایه پایینی جذب می شوند. بنابراین یا رنگ اول یا مخلوطی از رنگ اول و دوم نشان داده می شود. با یک نمایشگر با لایه بیرونی قرمز و لایه داخلی سبز، دستکاری ولتاژ شتاب دهنده می تواند پیوسته ای از رنگ ها را از قرمز تا نارنجی و زرد تا سبز ایجاد کند.

روش دیگر استفاده از مخلوط دو فسفر با خصوصیات متفاوت است. روشنایی یکی به طور خطی به شار الکترون وابسته است، در حالی که روشنایی دیگری در شارهای بالاتر اشباع می شود - فسفر بدون توجه به اینکه چند الکترون بیشتر بر روی آن تأثیر می گذارد، نور بیشتری ساطع نمی کند. در شار الکترونی کم، هر دو فسفر با هم ساطع می کنند. در شارهای بالاتر، سهم نوری فسفر غیر اشباع غالب است و رنگ ترکیبی را تغییر می دهد. [31]

به دلیل عدم وجود ساختار دو بعدی فسفرهای RGB CRT، چنین نمایشگرهایی می توانند وضوح بالایی داشته باشند. با این حال، پالت رنگ آنها بسیار محدود است. آنها به عنوان مثال در برخی از نمایشگرهای رادار نظامی قدیمی استفاده می شدند.

CRT های تلویزیون رنگی

فسفرهای موجود در CRT های رنگی به کنتراست و وضوح بالاتری نسبت به نمونه های سیاه و سفید نیاز دارند. چگالی انرژی پرتو الکترونی حدود 100 برابر بیشتر از CRT های سیاه و سفید است. نقطه الکترونی به‌جای قطر 0.6 میلی‌متری CRT‌های سیاه و سفید روی قطر حدود 0.2 میلی‌متر متمرکز شده است. بنابراین اثرات مربوط به تخریب تابش الکترون بارزتر است.

CRT های رنگی به سه فسفر مختلف نیاز دارند که به رنگ های قرمز، سبز و آبی ساطع می شوند و روی صفحه نقش دارند. از سه تفنگ الکترونی جداگانه برای تولید رنگ استفاده می شود (به جز نمایشگرهایی که از فناوری لوله شاخص پرتو استفاده می کنند که نادر است). فسفر قرمز همیشه یک مشکل بوده است، زیرا کم‌نورترین فسفر از این سه است که نیاز به تنظیم جریان پرتوهای الکترونی سبز و آبی روشن‌تر دارد تا با روشنایی کمتر فسفر قرمز برابری کند. این امر باعث می‌شود تلویزیون‌های رنگی اولیه فقط در داخل خانه قابل استفاده باشند، زیرا نور شدید، دیدن تصویر کم‌نور را غیرممکن می‌کند، در حالی که تلویزیون‌های سیاه و سفید قابل‌حمل قابل مشاهده در نور خورشید در فضای باز از قبل رایج بودند.

ترکیب فسفرها در طول زمان تغییر کرد، زیرا فسفرهای بهتری تولید شد و نگرانی های زیست محیطی منجر به کاهش محتوای کادمیوم و بعداً ترک آن به طور کامل شد. ( Zn ,Cd)S:Ag,Cl با (Zn,Cd)S:Cu,Al با نسبت کادمیوم/روی کمتر و سپس با ZnS:Cu,Al بدون کادمیوم جایگزین شد .

فسفر آبی به طور کلی بدون تغییر باقی ماند، یک سولفید روی دوپ شده با نقره. فسفر سبز در ابتدا از سیلیکات روی دوپ شده با منگنز استفاده کرد، سپس از طریق سولفید کادمیوم-روی فعال شده با نقره، به فرمول فعال شده با مس-آلومینیوم با کادمیوم کمتر و سپس به نسخه بدون کادمیوم تبدیل شد. فسفر قرمز بیشترین تغییرات را داشت. این در ابتدا فسفات روی فعال شده با منگنز بود، سپس یک سولفید کادمیوم روی فعال شده با نقره، سپس فسفرهای فعال یوروپیوم (III) ظاهر شد. ابتدا در ماتریس ایتریم وانادات ، سپس در اکسید ایتریوم و در حال حاضر در اکسی سولفید ایتریم. بنابراین تکامل فسفرها (به ترتیب BGR):

تلویزیون های پروجکشن

برای تلویزیون های پروجکشن ، که در آن چگالی توان پرتو می تواند دو مرتبه بزرگتر از CRT های معمولی باشد، باید از فسفرهای مختلف استفاده کرد.

برای رنگ آبی، ZnS:Ag،Cl استفاده می شود. با این حال، اشباع می شود. (La,Gd)OBr:Ce,Tb 3+ را می توان به عنوان جایگزینی استفاده کرد که در چگالی انرژی بالا خطی تر است.

برای رنگ سبز، یک Gd 2 O 2 Tb 3+ فعال شده با تربیوم . خلوص رنگ و روشنایی آن در تراکم های تحریک کم بدتر از جایگزین سولفید روی است، اما در چگالی انرژی تحریک بالا خطی رفتار می کند، در حالی که سولفید روی اشباع می شود. با این حال، اشباع نیز می شود، بنابراین Y 3 Al 5 O 12 :Tb 3 + یا Y 2 SiO 5 : Tb 3 + را می توان جایگزین کرد. LaOBr:Tb 3+ روشن است اما حساس به آب، مستعد تخریب است و مورفولوژی صفحه مانند کریستال های آن استفاده از آن را مختل می کند. این مشکلات در حال حاضر حل شده است، بنابراین به دلیل خطی بودن بیشتر آن استفاده می شود.

Y 2 O 2 S:Eu 3+ برای انتشار قرمز استفاده می شود. [31]

انواع فسفر استاندارد

مختلف

برخی دیگر از فسفرهای موجود در بازار برای استفاده به عنوان صفحه نمایش اشعه ایکس ، آشکارساز نوترون ، سوسوزن ذرات آلفا و غیره عبارتند از:

همچنین ببینید

مراجع

  1. ↑ امسلی، جان (2000). تاریخ تکان دهنده فسفر . لندن: مک میلان. شابک 978-0-330-39005-7.
  2. ^ زی، رونگ جون؛ هیروساکی، نائوتو (2007). "اکسی نیترید و فسفرهای نیترید مبتنی بر سیلیکون برای LED های سفید - یک بررسی". علمی تکنولوژی Adv. ماتر​ 8 (7–8): 588. Bibcode :2007STAdM...8..588X. doi : 10.1016/j.stam.2007.08.005 .باز کردن نماد دسترسی
  3. ^ لی، هوی-لی؛ هیروساکی، نائوتو؛ زی، رونگ جون؛ سوهیرو، تاکایوکی؛ میتومو، مامورو (2007). "فسفرهای زرد ریز α-SiAlON:Eu برای LED های سفید تهیه شده با روش کاهش گاز-نیتریداسیون". علمی تکنولوژی Adv. ماتر​ 8 (7–8): 601. Bibcode :2007STAdM...8..601L. doi : 10.1016/j.stam.2007.09.003 .باز کردن نماد دسترسی
  4. ↑ کین، ریموند و سل، هاینز (2001) انقلاب در لامپ ها: وقایع نگاری 50 سال پیشرفت ، ویرایش دوم. مطبوعات Fairmont. شابک 0-88173-378-4 . فصل 5 به طور گسترده در مورد تاریخچه، کاربرد و ساخت فسفر برای لامپ ها بحث می کند. 
  5. ^ ab Matsuzawa, T.; آئوکی، ی. تاکوچی، ن. مورایاما، ی. (01-08-1996). "یک فسفر جدید طولانی فسفری با روشنایی بالا، SrAl2O4: Eu2+، Dy3+". مجله انجمن الکتروشیمیایی . 143 (8): 2670-2673. Bibcode :1996JElS..143.2670M. doi :10.1149/1.1837067. ISSN  0013-4651.
  6. ↑ US5424006A، "فسفر فسفری"، صادر شده 25/02/1994 
  7. ^ abcdefg پیتر دبلیو هاکس (1 اکتبر 1990). پیشرفت در الکترونیک و فیزیک الکترون. مطبوعات دانشگاهی. ص 350–. شابک 978-0-12-014679-6. بازیابی شده در 9 ژانویه 2012 .
  8. ^ بیزاری، جی؛ Moine، B (2005). "در مورد مکانیسم تخریب فسفر: اثرات عملیات حرارتی". مجله لومینسانس . 113 (3–4): 199. Bibcode :2005JLum..113..199B. doi :10.1016/j.jlumin.2004.09.119.
  9. ^ لاکشمنان، ص. 171.
  10. ↑ تانو، هیروآکی؛ فوکاساوا، تاکایوکی؛ ژانگ، شوکسیو؛ شینودا، تسوتائه; کاجیما، هیروشی (2009). "بهبود مادام العمر BaMgAl 10 O 17 :Eu 2 + فسفر توسط درمان پلاسمای هیدروژن". مجله ژاپنی فیزیک کاربردی . 48 (9): 092303. Bibcode :2009JaJAP..48i2303T. doi :10.1143/JJAP.48.092303. S2CID  94464554.
  11. ^ Ntwaeaborwa، OM; هیلی، KT; Swart، HC (2004). "تجزیه پودرهای فسفر Y 2 O 3 :Eu". وضعیت فیزیکی سولیدی سی . 1 (9): 2366. Bibcode :2004PSSCR...1.2366N. doi :10.1002/pssc.200404813.
  12. ^ وانگ، چینگ وو؛ Sheu، Tong-Ji; سو، یان کوین؛ یوکویاما، میسو (1997). تله‌های عمیق و مکانیسم تخریب روشنایی در دستگاه‌های الکترولومینسانس با لایه نازک ZnS دوپ شده با منگنز که توسط رسوب بخار شیمیایی فلز-آلی رشد کرده‌اند. مجله ژاپنی فیزیک کاربردی . 36 (5A): 2728. Bibcode :1997JaJAP..36.2728W. doi :10.1143/JJAP.36.2728. S2CID  98131548.
  13. ↑ لکشمنان، ص ۵۱، ۷۶
  14. ^ "ارائه PPT به زبان لهستانی (پیوند به نسخه به دست آمده؛ سایت اصلی موجود نیست)". Tubedevices.com. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2013-12-28 . بازیابی 2016-12-15 .{{cite web}}: CS1 maint: ربات: وضعیت URL اصلی ناشناخته ( پیوند )
  15. ^ "منابع نور خلاء - برگه داده منابع نور استروبوسکوپی با سرعت بالا" (PDF) . Ferranti ، Ltd. اوت 1958. بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 20 سپتامبر 2016 . بازبینی شده در 7 مه 2017 .
  16. ^ لهنر، پی. استودینگر، سی. بوریسف، اس ام. کلیمانت، ل. (2014). "سنسورهای اکسیژن نوری فوق العاده حساس برای توصیف سیستم های تقریبا بدون اکسیژن". ارتباطات طبیعت . 5 : 4460. Bibcode :2014NatCo...5.4460L. doi : 10.1038/ncomms5460. PMC 4109599 . PMID  25042041. 
  17. ↑ حمزه پور، ا. روچلین، سی. تائو، ی. لیو، CH; تیتی، اچ ام. Perepichka، DF (2022). "فسفرسانس کارآمد در دمای اتاق چارچوب های آلی کووالانسی از طریق دوپینگ کووالانسی هالوژن". شیمی طبیعت . 15 (1): 83-90. doi :10.1038/s41557-022-01070-4. PMID  36302870. S2CID  253183290.
  18. ^ زی، ز. ما، ال. دکرافت، KE؛ جین، ا. لین، دبلیو (2010). "پلیمرهای هماهنگ کننده فسفری متخلخل برای سنجش اکسیژن". J. Am. شیمی. سوسیال​ 132 (3): 922-923. doi : 10.1021/ja909629f. PMID  20041656.
  19. ↑ مشاهده باندهای فسفر بر روی تمبرهای بریتانیا آرشیو شده در 19-10-2015 در Wayback Machine .
  20. ↑ گروه‌های فسفر آرشیو شده 17/03/2017 در ماشین راه‌اندازی .
  21. ↑ «ژورنال سطح قمری آپولو» (PDF) . بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 2016-12-21 . بازیابی شده در 2017-02-12 .
  22. ^ XTECH، NIKKEI. "شارپ برای استفاده از LED سفید با استفاده از Sialon". NIKKEI XTECH . بازیابی شده 2019-01-10 .
  23. ^ پارک یون گون؛ و همکاران "درخشندگی و وابستگی دمایی فسفر β-SiAlON". شرکت سامسونگ الکترو مکانیک بایگانی شده از نسخه اصلی در 2010-04-12 . بازیابی شده در 2009-09-24 .
  24. ↑ Hideyoshi Kume، Nikkei Electronics (15 سپتامبر 2009). "شارپ برای استفاده از LED سفید با استفاده از Sialon". بایگانی شده از نسخه اصلی در 2012-02-23.
  25. ↑ نائوتو، هیروساکی؛ و همکاران (2005). "سیالون فسفر جدید و ال ای دی سفید". اویو بوتسوری 74 (11): 1449. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2010-04-04.
  26. ^ فودین، ام اس؛ و همکاران (2014). "ویژگی های فرکانس مواد فسفر ال ای دی مدرن". مجله علمی و فنی فناوری اطلاعات، مکانیک و اپتیک . 14 (6): 71. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2015-06-26.
  27. ↑ بوش، استیو (14 مارس 2014). "بحث فسفرهای روشنایی LED".
  28. ↑ Setlur، Anant A. (1 دسامبر 2009). "فسفرها برای روشنایی حالت جامد مبتنی بر LED" (PDF) . رابط انجمن الکتروشیمیایی . 18 (4): 32-36. doi :10.1149/2.F04094IF . بازبینی شده در 5 دسامبر 2022 .
  29. ^ لوین، آلبرت کی. پالیلا، فرانک سی (1964). "یک فسفر کاتدولومینسانس جدید و بسیار کارآمد با ساطع قرمز (YVO 4 :Eu) برای تلویزیون رنگی". نامه های فیزیک کاربردی . 5 (6): 118. Bibcode :1964ApPhL...5..118L. doi :10.1063/1.1723611.
  30. ^ فیلدز، RA; بیرنباوم، ام. فینچر، CL (1987). "لیزر انتهای پمپ شده با لیزر دیود-لیزر Nd: YVO4 بسیار کارآمد". نامه های فیزیک کاربردی . 51 (23): 1885. Bibcode :1987ApPhL..51.1885F. doi : 10.1063/1.98500 .
  31. ^ abcd لاکشمنان، ص. 54.
  32. ↑ شیونویا، شیگئو (1999). "VI: فسفر برای لوله های پرتو کاتدی". کتابچه راهنمای فسفر . بوکا راتون، فلوریدا: مطبوعات CRC. شابک 978-0-8493-7560-6.
  33. ↑ یانکوویاک، پاتریک. "فسفرهای لوله اشعه کاتدی" (PDF) . bunkerofdoom.com. بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 19 ژانویه 2013 . بازیابی شده در 1 مه 2012 .[ منبع نامعتبر؟ ]
  34. ↑ abcdefghijklmnopqrstu "لامپ های فلورسنت اسرام سیلوانیا". بایگانی شده از نسخه اصلی در 24 ژوئیه 2011 . بازیابی شده در 2009-06-06 .
  35. ↑ کلر، پیتر (1991). لوله پرتو کاتدی: فناوری، تاریخچه و کاربردها . مطبوعات پالیزید. ص 17. شابک 0963155903.
  36. ↑ "VFD｜Futaba Corporation". 27 فوریه 2021.
  37. ^ لاگوس سی (1974) "فسفر استرانسیوم آلومینات فعال شده توسط سریم و منگنز" ثبت اختراع ایالات متحده 3836477

کتابشناسی

لینک های خارجی

فسفر را در ویکی‌واژه، فرهنگ لغت رایگان جستجو کنید .