Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть II. Вторичные процессы. Васильев А.Н - 206 стр.

UptoLike

ïðî áå ãà
a
-÷à ñ òè öû äî îñòà íîâ êè (êîã äà ýíåð ãèÿ òå ðÿ åò ñÿ äî
íóëÿ) ïðè ìåð íî â òà êîå æå ÷èñ ëî ðàç ìå íü øå, ÷åì äëè íà ïðî -
áå ãà ýëåê ò ðî íà.
 ðå çó ëü òà òå ðå ëàê ñà öèè ýíåð ãèè âòî ðè÷ íûõ âîç áóæ äå -
íèé ìî æåò âîç íè êàòü ëþ ìè íåñ öåí öèÿ. Åñëè ýòà ëþ ìè íåñ öåí -
öèÿ äî ñòà òî÷ íî áû ñò ðàÿ, âñå âîç áóæ äå íèÿ ïî ñëå èîíè çà öèè
êðè ñ òàë ëà áû ñò ðîé ÷à ñ òè öåé ìî ãóò óñïåòü ïðî ðå êîì áè íè ðî -
âàòü äî òîãî, êàê ñëå äó þ ùàÿ ÷à ñ òè öà âëå òèò â êðè ñ òàëë. Ýòîò
ïðî öåññ èç âå ñòåí êàê ñöèí òèë ëÿ öèÿ, êîã äà â ðå çó ëü òà òå ïî ïà -
äà íèÿ êàæ äîé ÷à ñ òè öû â êðè ñ òàëë âîç íè êà åò èì ïóëüñ ëþ ìè -
íåñ öåí öèè.  §11 óïî ìè íà ëîñü, ÷òî ýíåð ãå òè ÷å ñêèé âû õîä ëþ -
ìè íåñ öåí öèè äëÿ âû ñî êî ý íåð ãå òè÷ íî ãî âîç áóæ äå íèÿ ïî ñòî ÿ -
íåí. Ýòîò âû õîä íå ìî æåò áûòü áî ëü øå
hE E
g
eh
, ãäå
h
êâàí òî âûé âû õîä ëþ ìè íåñ öåí öèè äëÿ îä íî ãî ýëåê ò ðîí íî ãî
âîç áóæ äå íèÿ, à
E
eh
ñðåä íÿÿ ýíåð ãèÿ ñî çäà íèÿ ýëåê ò ðîí -
íî-äû ðî÷ íîé ïàðû (
E E
eh
g
» 2
äëÿ øè ðî êî çîí íûõ äè ý ëåê ò ðè -
êîâ è
E E
eh
g
» ¸( )3 4
äëÿ ïî ëó ïðî âîä íè êîâ. Òåì ñà ìûì èí -
òåí ñèâ íîñòü ñöèí òèë ëÿ öèé äàåò èí ôîð ìà öèþ îá ýíåð ãèè
èîíè çè ðó þ ùåé ÷à ñ òè öû. ×èñ ëî ôî òî íîâ ëþ ìè íåñ öåí öèè, ñî -
çäà âà å ìûõ áû ñò ðîé ÷à ñ òè öåé, ïî ðÿä êà
b » E E
eh
. Ïî ñêî ëü êó
ôëóê òó à öèè ýòî ãî ÷èñ ëà âî êðóã
b
ïî ðÿä êà
b
1 2
, ýíåð ãå òè ÷å ñêîå
ðàç ðå øå íèå íå ìî æåò áûòü ëó÷ øå, ÷åì
( )E E
eh
1 2
.
Ñâîé ñò âà ëþ ìè íåñ öåí öèè ïðè âû ñî êî ý íåð ãå òè÷ íîì âîç -
áóæ äå íèè äîë æíû áûòü òà êè ìè æå, ÷òî è ïðè âîç áóæ äå íèè â
îá ëà ñ òè ôóí äà ìåí òà ëü íî ãî ïî ãëî ùå íèÿ. Îä íà êî íå êî òî ðûå
îò ëè ÷èÿ íà áëþ äà þò ñÿ. Ìû îá ñó äèì ïðî ÿâ ëå íèå ýòèõ ðàç ëè -
÷èé íà ïðè ìå ðå êè íå òè êè ëþ ìè íåñ öåí öèè.
Î÷åíü ÷à ñ òî çà òó õà íèå ëþ ìè íåñ öåí öèè ïî ñëå èì ïó ëü ñíî -
ãî âîç áóæ äå íèÿ ôî òî íîì âû ñî êîé ýíåð ãèè íå ìî æåò áûòü
ïðåä ñòàâ ëå íî â âèäå ïðî ñòî ãî çà êî íà: èìå åò ñÿ íå ýê ñ ïî íåí öè à -
ëü íàÿ íà ÷à ëü íàÿ ñòà äèÿ è îä íî ýê ñ ïî íåí öè à ëü íûé «õâîñò»,
õà ðàê òåð íîå âðåìÿ êî òî ðî ãî ðàâ íî èëè ïî ðÿä êà ðà äè à öè îí íî -
ãî âðå ìå íè
t
r
öåí ò ðà ñâå ÷å íèÿ. Êè íå òè êà òà êî ãî òèïà îá íà ðó -
æè âà ëàñü â ñâå ÷å íèè àâ òî ëî êà ëè çî âàí íûõ ýê ñè òî íîâ [92, 93],
êðîñ ñëþ ìè íåñ öåí öèè èç-çà îñ òîâ íî-âà ëåí ò íûõ ïå ðå õî äîâ ïðè
âîç áóæ äå íèè ðåíò ãå íîâ ñêèì èç ëó ÷å íè åì [94] èëè ÂÓÔ-ôî òî -
íîì [95], è íå êî òî ðûõ âè äîâ ñîá ñò âåí íîé è ïðè ìåñ íîé ëþ ìè -
íåñ öåí öèè (íà ïðè ìåð, â
CeF
3
, [96, 97]), ò.å. â ñëó ÷à ÿõ, êîã äà
ïðî ñòûå ìî äå ëè ïðî öåñ ñà ïðåä ñêà çû âà þò îä íî ýê ñ ïî íåí öè à ëü -
íîå çà òó õà íèå.
206
ïðîáåãà a-÷àñòèöû äî îñòàíîâêè (êîãäà ýíåðãèÿ òåðÿåòñÿ äî
íóëÿ) ïðèìåðíî â òàêîå æå ÷èñëî ðàç ìåíüøå, ÷åì äëèíà ïðî-
áåãà ýëåêòðîíà.
     ðåçóëüòàòå ðåëàêñàöèè ýíåðãèè âòîðè÷íûõ âîçáóæäå-
íèé ìîæåò âîçíèêàòü ëþìèíåñöåíöèÿ. Åñëè ýòà ëþìèíåñöåí-
öèÿ äîñòàòî÷íî áûñòðàÿ, âñå âîçáóæäåíèÿ ïîñëå èîíèçàöèè
êðèñòàëëà áûñòðîé ÷àñòèöåé ìîãóò óñïåòü ïðîðåêîìáèíèðî-
âàòü äî òîãî, êàê ñëåäóþùàÿ ÷àñòèöà âëåòèò â êðèñòàëë. Ýòîò
ïðîöåññ èçâåñòåí êàê ñöèíòèëëÿöèÿ, êîãäà â ðåçóëüòàòå ïîïà-
äàíèÿ êàæäîé ÷àñòèöû â êðèñòàëë âîçíèêàåò èìïóëüñ ëþìè-
íåñöåíöèè.  §11 óïîìèíàëîñü, ÷òî ýíåðãåòè÷åñêèé âûõîä ëþ-
ìèíåñöåíöèè äëÿ âûñîêîýíåðãåòè÷íîãî âîçáóæäåíèÿ ïîñòîÿ-
íåí. Ýòîò âûõîä íå ìîæåò áûòü áîëüøå hE g E eh , ãäå h —
êâàíòîâûé âûõîä ëþìèíåñöåíöèè äëÿ îäíîãî ýëåêòðîííîãî
âîçáóæäåíèÿ, à E eh — ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ ñîçäàíèÿ ýëåêòðîí-
íî-äûðî÷íîé ïàðû (E eh » 2E g äëÿ øèðîêîçîííûõ äèýëåêòðè-
êîâ è E eh » (3 ¸ 4)E g äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Òåì ñàìûì èí-
òåíñèâíîñòü ñöèíòèëëÿöèé äàåò èíôîðìàöèþ îá ýíåðãèè
èîíèçèðóþùåé ÷àñòèöû. ×èñëî ôîòîíîâ ëþìèíåñöåíöèè, ñî-
çäàâàåìûõ áûñòðîé ÷àñòèöåé, ïîðÿäêà b » E E eh . Ïîñêîëüêó
ôëóêòóàöèè ýòîãî ÷èñëà âîêðóã b ïîðÿäêà b1 2 , ýíåðãåòè÷åñêîå
ðàçðåøåíèå íå ìîæåò áûòü ëó÷øå, ÷åì (E eh E)1 2 .
    Ñâîéñòâà ëþìèíåñöåíöèè ïðè âûñîêîýíåðãåòè÷íîì âîç-
áóæäåíèè äîëæíû áûòü òàêèìè æå, ÷òî è ïðè âîçáóæäåíèè â
îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëîùåíèÿ. Îäíàêî íåêîòîðûå
îòëè÷èÿ íàáëþäàþòñÿ. Ìû îáñóäèì ïðîÿâëåíèå ýòèõ ðàçëè-
÷èé íà ïðèìåðå êèíåòèêè ëþìèíåñöåíöèè.
    Î÷åíü ÷àñòî çàòóõàíèå ëþìèíåñöåíöèè ïîñëå èìïóëüñíî-
ãî âîçáóæäåíèÿ ôîòîíîì âûñîêîé ýíåðãèè íå ìîæåò áûòü
ïðåäñòàâëåíî â âèäå ïðîñòîãî çàêîíà: èìååòñÿ íåýêñïîíåíöèà-
ëüíàÿ íà÷àëüíàÿ ñòàäèÿ è îäíîýêñïîíåíöèàëüíûé «õâîñò»,
õàðàêòåðíîå âðåìÿ êîòîðîãî ðàâíî èëè ïîðÿäêà ðàäèàöèîííî-
ãî âðåìåíè tr öåíòðà ñâå÷åíèÿ. Êèíåòèêà òàêîãî òèïà îáíàðó-
æèâàëàñü â ñâå÷åíèè àâòîëîêàëèçîâàííûõ ýêñèòîíîâ [92, 93],
êðîññëþìèíåñöåíöèè èç-çà îñòîâíî-âàëåíòíûõ ïåðåõîäîâ ïðè
âîçáóæäåíèè ðåíòãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì [94] èëè ÂÓÔ-ôîòî-
íîì [95], è íåêîòîðûõ âèäîâ ñîáñòâåííîé è ïðèìåñíîé ëþìè-
íåñöåíöèè (íàïðèìåð, â CeF3 , [96, 97]), ò.å. â ñëó÷àÿõ, êîãäà
ïðîñòûå ìîäåëè ïðîöåññà ïðåäñêàçûâàþò îäíîýêñïîíåíöèàëü-
íîå çàòóõàíèå.


                             206