Loisteaine

Loisteaine on aine, jossa esiintyy luminesenssi-ilmiö. Loisteaineita ovat sekä fosforenssiaineet, joiden valovoima heikkenee hitaasti (> 1 ms), että fluoresenssiaineet, joissa valoemissio vaimenee kymmenissä nanosekunneissa. Fosforenssiaineita käytetään tutkanäytöissä ja pimeässä hohtavissa materiaaleissa, kun taas fluoresenssiaineet ovat yleisiä kuvaputkissa, plasmanäytöissä, loisteputkissa, antureissa ja valkoisissa loistediodeissa.

Loisteaineet ovat usein siirtymäalkuaineiden tai harvinaisten maametallien yhdisteitä. Niiden yleisimpiä käyttökohteita ovat kuvaputket ja loisteputket. Kuvaputkien loisteaineet standardisoitiin toisen maailmansodan alussa, ja ne merkittiin P-kirjaimella ja sen perässä olevalla luvulla.

Alkuaine fosfori on saanut nimensä siitä, että vapaana alkuaineena, valkoisena fosforina esiintyessään se säteilee valoa, joka kuitenkin syntyy Kemiluminesenssilla. Tämän vuoksi fosforia ei lueta loisteaineisiin kuuluvaksi.^[1]

Kiderakenteeltaan epähomogeeniset epäorgaaniset loisteaineet tehdään yleensä lisäämällä vähäinen määrä lisäaineita, aktivaattoreiksi kutsuttuja epäpuhtauksia. Epäpuhtauksina voidaan joskus harvoin käyttää dislokaatioita tai muita kidevirheitä. Säteily-ytimen säteilyn aallonpituus riippuu atomista itsestään ja ympäröivästä kiderakenteesta.

Epäorgaanisten aineiden tuikeprosessi johtuu kiteiden sähköisestä vyörakenteesta. Saapuva hiukkanen voi virittää elektronin valenssivyöltä joko johtavuusvyölle tai eksitonivyölle, joka sijaitsee hieman johtavuusvyön alapuolella ja on energia-aukon verran erillään valenssivyöstä. Tämä jättää liittyvän aukon taakseen, valenssivyölle. Epäpuhtaudet luovat sähköisiä tasoja kiellettyyn aukkoon. Eksitonit ovat löyhästi sidoksissa elektroni-aukkopareihin jotka vaeltavat kidehilan läpi kunnes epäpuhtauskeskukset sieppaavat ne kokonaan. Sen jälkeen jälkimmäisen viritystila purkautuu nopeasti, ja se lähettää tuikevaloa (nopean osan). Epäpuhtausaktivaattorit valitaan epäorgaanisten tuikelevyjen tapauksessa yleensä siten, että aineen säteilemä valo on näkyvän valon alueella tai lähellä UV-säteilyä, jolloin valonvahvistimet ovat tehokkaita. Johtavuusvyön elektronien yhdistämät aukot ovat riippumattomia jälkimmäisestä. Epäpuhtauskeskukset, jotka ovat virittyneenä metastabiilissa tilassa eivätkä eksitonien saavutettavissa, sieppaavat nämä aukot ja elektronit peräkkäin. Metastabiilien epäpuhtauksien viivästynyt viritystilan purkautuminen, jonka hidastus johtuu riippuvuudesta matalan todennäköisyyden kiellettyihin mekanismeihin, lähettää taas tuikevaloa (hitaan osan).

1. ↑ The Shocking History of Phosphorus. Macmillan, 2000. ISBN 978-0-330-39005-7.