پدیده فسفرسانس و فلوئورسانس

فسرسانس و فلوئورسانس پدیده هایی هستند که در آنها یک ماده خاص که بطور عام به آن فسفر گفته میشود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیر مرئی یا حرارت ( تحریک شده ) این انرژی را در خود ذخیره می کند و سپس آن انرژی را بصورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می کند . . اگر این بعنوان شباهت این دو پدیده باشد تفاوت آنها در اختلاف زمانی بین این دو دریافت و تابش یا به عبارت گر دوام تابش است . اگر زمان تحریک کمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد، این پدیده را Fluorescent می نامیم و اگر زمان تحریک بیش از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد آن را Phosphorescent می نامیم.به عبارتی در فسفرسنس تحریک طولانی تر و تشعشع طولانی تری داریم و در فلوئورسنس تحریک کوتاهتر تر و تشعشع کوتاهتری تری داریم.در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا” بلافاصله بعد از قطع نور تمام میشود . در حالی که در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه میدهد که مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده می تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد . در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز اصلی با انرژی های E1,E2 اتفاق می افتد که جابجایی بین أنها کاملا” أزاد است .الکترون با دریافت انرژی بر انگیخته شده وبه تراز E2 می رود وپس از ۸تا ۱۰ ثانیه دوباره به تراز اول بر می گردد و فتونی با انرژی E2-E1 تابش می کند اما در فسفرسانس ماجرابدلیل وجود یک تراز میانی کمی پیچیده تر است این تراز که مابین تراز پایه و برانگیخته قرار دارد تراز نیمه پایدار می باشد و مانند یک دام برای الکترونها عمل میکند به خاطر شرایط خاص این تراز انتقال الکترون از أن به سایر ترازها ممنوع واحتمال أن بسیار کم است بنابراین چنانچه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه پایدار بیافتد انجا می ماند تا زمانی که به طریقی دیگر مجددا” برانگیخته شود وبه تراز E2 برگردداین اتفاق می تواند تحت تاثیر جنبشهای گرمایی اتمها یا مولکولهای مجاور ویا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع أن بسیار کم است به همین دلیل چنین الکترونهایی تا مدتها در تراز میانی می مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی) وهمین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده است.تحریک این ماده ها به گونه های مختلف انجام می شوند: بمباران فوتونی، الکترونها، یونهای مثبت، واکنشهای شیمیایی، گرما و گاهی اوقات ( مخصوصاً در جانداران ) تنش های مکانیکی… راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.
برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش ان زیاد باشد.برای مثال دو فسفری که این ویژگی ها را دارند مثل ( Zinc Sulfide ) و ( Strontium Aluminate ). که ( Strontium Aluminate ) بهتر است برای طول تابش بیشتر.
این مواد با پلاستیک مخلوط میکنند و مواد درخشنده در تاریکی را میسازند.
بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببینید که میدرخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند!یکی از ان مثالها بروی عقربه های ساعتهای گران قیمت است.درانها فسفر با یک عنصر رادیو اکتیو مخلوط شده (مثل رادیوم- radium) که ان عنصر با انتشار رادیو اکتیو فسفر را مرتبا با انرژی میکند.
شرحی از نحوه ی کار لامپ های فلوئورسنت :

در این لامپها یک تخلیه ی الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی ( مانند آرگون ) انجام می شود. بخار جیوه بر اثر این تخلیه ی انرژی و جذب این انرژی، شروع به تشعشع می کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدوده ی طیف UV ( فرا بنفش ) است.

از دیگر سوی، دبواره ی داخلی لامپ را با مواد فسفرسنتی پوشش می دهند و این مواد توسط اشعه ی UV تحریک شده، نور مرئی تابش می کنند.
در دهه ی ۱۹۴۰ این پوشش Zn2SiO4 (سیلیکات زیرکونیم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده می کردند. بعدها یک محلول فسفاتی به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion – که Sb3+ion یعنی یون ۳ بار مثبت آنتیموان – استفاده شد که Activator ان، Sb ( آنتیموان ) بود.

چه موادی این گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگی دارد؟

شماره – ماده ی زمینه – Activator – رنگ تشعشع – کاربرد
————————————————————– ( زمان عملکرد کوتاه )
۱ – CaWO4 – بدون Activator – آبی – لامپ آبی
۲ – Pb – CaWO4 – آبی کم رنگ – لامپ آبی
۳ – Pb – BaSi2O5 – فرا بنفش – لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش
۴ – Mn – Zn2SiO4 – سبز – لامپ سبز
۵ – Pb3Mn – CaSiO3 – بین زرد و نارنجی – لامپ رنگی با کیفیت بالا
۶ – Mn – Cd2B2O5 – نارنجی / زرد – لامپ ترنر
————————————————————– ( زمان عملکرد طولانی )
۱ – Mn – Zn2SiO4 – زرد سبز – رادار و اسیلوگراف
۲ – Pb3Mn – CaSiO3 – نارنجی – رادار
۳ – Mn – (Zn,Be).SiO4 – سفید – تلویزیون های دقیق

منبع : سایت جهان تاب