Elektroluminiscence

Elektroluminiscence ir luminiscences veids, kuru izraisa elektriskais lauks, ierosinot atomus un molekulas elektriskā izlādē. To novēro gāzēs un cietās vielās. Plašāk pazīstama elektriskā izlāde gāzēs.

Gāzes kļūst elektrovadošas, ja tās ir jonizētas. Ja jonizāciju veic ārējs avots, tad novēro nepatstāvīgo gāzizlādi, kas beidzas, ja pārtrauc ārējā jonizatora darbību. Par ārējo jonizatoru var kalpot dabiskā radioaktivitāte, kosmiskie stari, intensīvs gaismas starojums. Nepatstāvīgās izlādes forma ir nepatstāvīgā lavīnizlāde.

Ja gāzizlāde turpinās arī pēc ārējā jonizatora darbības beigšanās, tad tā ir patstāvīgā gāzizlāde, kuras formas ir koronas izlāde, dzirksteles izlāde, mirdzizlāde, lokizlāde, augstfrekvences izlāde un impulsa izlāde. Dabā sastopamās gāzizlādes ir Svētā Elma ugunis — koronas izlādes forma, līnijveida zibens, kas ir dzirksteles izlādes veids atmosfērā, un lodveida zibens, kura daba vēl tiek intensīvi pētīta. Zibens rašanās apstākļus un īpašības aplūkosim nedaudz vēlāk.

Svētā Elma ugunis — elektriskā izlāde atmosfērā, kas atgādina mirdzošas liesmiņas. Dažkārt tās var novērot uz augstu priekšmetu asām detaļām. Nosaukumu šīs izlādes forma guvusi viduslaikos no Svētā Elma baznīcas vārda Itālijā, kuras torņa smailēs laiku pa laikam sāka mirdzēt zilganas liesmas, kas liecināja par negaisa tuvošanos. Šī neparastā dabas parādība, protams, cēla baznīcas popularitāti. Tagad zināms, ka Svētā Elma ugunis veidojas atmosfērā, ja elektriskā lauka intensitāte sasniedz 500 V/cm un vairāk.

Seni nostāsti liecina, ka pirms vairāk nekā 2000 gadiem kartāgiešu karavadonis Hanibals (247. - 183. g. p.m.ē.) vedis savu karaspēku pāri Alpiem ļoti grūtos apstākļos. Kaujas garu padotajos Hanibalam palīdzējis saglabāt neparasts notikums. Nakts pārgājiena laikā karavīru šķēpa gali sākuši spoži mirdzēt. Sākumā visi izbijušies. Hanibals šo parādību izmantojis un pārliecinājis karavīrus, ka tā ir zīme tuvai uzvarai. Līdzīgs gadījums noticis kādā romiešu karagājiena laikā, ko vadīja Jūlijs Cēzars (101. — 44. g. p.m.ē.).

Cietvielu luminiscenci 1923. gadā atklāja O. Losevs silīcija karbīdā (SiC), bet 1936. gadā franču zinātnieks Ž. Destrio — ar varu un alumīniju aktivizētos cinka sulfīda (ZnS) kristālos. Pirmajā gadījumā novēroja inžekcijas elektrisko izlādi, kasi ir raksturīga līdzspriegumam pieslēgtai SiC un GaP paraugu p-n pārejai. Tad n rajonā tiek ievadīti papildu caurumi, bet p apgabalā — elektroni. Mirdzums rodas elektronu un caurumu rekombinācijā. ZnS pulverī, kas aktivizēts ar varu vai alumīniju, novēro pirmscaursites elektroluminiscenci, ja tas ievietots dielektriķī starp kondensatora klājumiem. Ja kondensatoram uzlikts maiņspriegums, tad katrā pusperiodā cinka sulfīda kristālos rodas stipra elektriskā lauka rajons tajā pusē, kas vērsta pret katodu. Elektroni, kas no kristāla virsmas nonāk šajā laukā, paātrinās un jonizē kristāla režģa atomus. Veidojas caurumi, ko uztver luminiscences centri. Nākamajā pusperiodā lauks vērsts pretējā virzienā, un elektroni atgriežas luminiscences centros, kur notiek to rekombinācija ar caurumiem. Tādējādi rodas izspīdēšana — Destrio efekts. Destrio efektu izmanto dažāda veida indikatoros, kuru pamatā ir elektroluminiscējošais kondensators, attēlu pārveidotājos un atmiņas iekārtās. Elektroluminiscenci izmanto arī pusvadītāju lāzeros.

Luminiscence