磷光体

磷光体是一种表现出发光现象的物质； 当暴露于某种类型的辐射能时，它会发光。 该术语用于在暴露于紫外线或可见光时发光的荧光或磷光物质，以及在阴极射线管中被电子束（阴极射线）撞击时发光的阴极发光物质。

当磷光体受到辐射时，其分子中的轨道电子被激发到更高的能级； 当它们回到原来的水平时，它们会以某种颜色的光的形式发出能量。 磷光体可分为两类：当激发辐射关闭时立即发射能量并停止发光的荧光物质，以及延迟发射能量的磷光物质，因此在辐射关闭后它们仍然发光， 亮度在几毫秒到几天的时间内衰减。

荧光材料用于连续激发磷光体的应用：阴极射线管 (CRT) 和等离子视频显示屏、荧光屏、荧光灯、闪烁传感器和白色 LED，以及用于黑光艺术的夜光涂料。 磁性发光材料用于需要持久光的地方，例如在黑暗中发光的表盘和飞机仪表，以及雷达屏幕，以允许目标“光点”在雷达波束旋转时保持可见。 CRT 荧光粉在第二次世界大战前后开始标准化，并由字母 P 后跟数字指定。

磷光体是一种发光化学元素，磷光体就是以这种元素命名的，它通过化学发光而不是磷光发光。

无机材料的闪烁过程是由于晶体中发现的电子能带结构。 进入的粒子可以将电子从价带激发到导带或激子带（位于导带正下方并通过能隙与价带分开）。 这在价带中留下了一个相关的空穴。 杂质在禁区内产生电子能级。 激子是松散结合的电子-空穴对，它们在晶格中游荡，直到它们作为一个整体被杂质中心捕获。 后者然后通过发射闪烁光（快分量）快速去激发。 在无机闪烁体的情况下，通常选择活化剂杂质，以便发射的光在可见光范围或近紫外光范围内，光电倍增管在这些范围内是有效的。 导带中与电子相关的空穴独立于后者。 那些空穴和电子被杂质中心连续捕获，激发激子无法达到的某些亚稳态。 那些亚稳杂质态的延迟去激发，由于依赖于低概率禁止机制而减慢，再次导致光发射（慢分量）。

镭光体通常是各种过渡金属化合物或稀土化合物。 在无机磷光体中，晶体结构中的这些不均匀性通常是通过添加痕量掺杂剂（称为活化剂的杂质）产生的。 （在极少数情况下，位错或其他晶体缺陷会起到杂质的作用。）发射中心发射的波长取决于原子本身和周围的晶体结构。

镭光体通常由合适的主体材料和添加的活化剂制成。 最著名的类型是铜活化硫化锌 (ZnS) 和银活化硫化锌（硫化锌银）。

主体材料通常是锌、镉、锰、铝、硅或各种稀土金属的氧化物、氮化物和氮氧化物、硫化物、硒化物、卤化物或硅酸盐。 活化剂延长发光时间（余辉）。 反过来，可以使用其他材料（例如镍）来淬灭余辉并缩短磷光体发射特性的衰减部分。

许多荧光粉是在低温工艺中生产的，例如溶胶-凝胶，通常需要在约 1000 °C 的温度下进行后退火，这对于许多应用来说是不受欢迎的。

然而，适当优化生长过程可以让制造商避免退火。

用于荧光灯的磷光体需要一个多步骤的生产过程，具体细节因特定的磷光体而异。 必须研磨大块材料以获得所需的粒度范围，因为大颗粒会产生质量差的灯涂层，而小颗粒产生的光较少并且降解更快。 在磷光体的焙烧过程中，必须控制工艺条件以防止磷光体活化剂氧化或工艺容器受到污染。 研磨后，可洗涤磷光体以去除少量过量的活化剂元素。 加工过程中不得让挥发性元素逸出。