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Ertl, Michael Hauptseminar AC V 22.01.2012 1. * Die (kurze) Renaissance der Glühbirne * Die Quecksilberentladungslampe * Phosphore * Konfigurationskoordinaten-Diagramm.

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1 Ertl, Michael Hauptseminar AC V

2 * Die (kurze) Renaissance der Glühbirne * Die Quecksilberentladungslampe * Phosphore * Konfigurationskoordinaten-Diagramm * Aktivator-Sensibilisator Systeme * Verlustprozesse * Einfluss des Wirtsgitters: YPO 4 :Ce – Y 3 Al 5 O 12 :Ce * Synthese fluoreszierender Mineralien - Y 2 O 3 :Eu 3+ * Ausblick * Quellen 2

3 3 2009: Beginn des Ausphasen der Glühbirne Emission gemäß Planck`schem Strahlungsgesetz 2010: Wiederauftreten der Glühbirne als Heatball

4 44 Termschema und Emissionsspektrum einer Niederdruckentladungslampe

5 55 Phosphore als Wellenlängen-Wandler

6 6 r: Abstand Metall-Ligand S: Huang-Rhys-Faktor Charakteristische Lumineszenz optische Übergänge beinhalten nur Zustände eines Ions Thermische Löschung vergrößert sich mit zunehmendem ΔR (= r e – r g ) Franck-Condon Prinzip Bevorzugung bestimmter Übergänge

7 7 Keine bzw. schwache Elektron–Phonon Wechselwirkung 4f-4f Übergänge Linienspektrum Mittlere Elektron-Phonon Wechselwirkung 4f-5d Übergänge schmale Banden Starke Elektron-Phonon Wechselwirkung ns 2 -n 1 s 1 Übergänge; CT Übergänge breite Banden

8 8 1.Eu 3+ Eu 3+ ** (CT) 2.Eu 3+ ** Eu 3+ * (Relaxation) 3.Eu 3+ * Eu 3+ (4f-4f) 1.Eu 2+ Eu 2+ ** (4f-5d) 2.Eu 2+ ** Eu 2+ * (Relaxation) 3. Eu 2+ * Eu 2+ (5d-4f)

9 9 S: Sensibilisator A: Aktivator ET: Energietransfer S* + A S + A* Coulomb-Wechselwirkungen

10 10 Sensibilisator Aktivator

11 11 LaPO 4 :Ce Absorption: f-d Emission : d-f LaPO 4 :Tb Absorption: f-d Relaxation Emission: f-f

12 12 Kombination der Dotierungen Ce 3+ und Tb 3+ Ce 3+ (Ce 3+ )* : 4f-5d (Ce 3+ )* + Tb 3+ Ce 3+ + (Tb 3+ )*: ET (Tb 3+ )* Tb 3+ : 4f-4f

13 13 Absorbierte Energie erreicht den Aktivator nicht Strahlungslose Relaxation des Aktivators Reabsorption der lumineszierenden Strahlung Verlustprozesse begründet im Wirtsgitter und dessen Wechselwirkung mit dem Aktivator

14 14 Verzerrt dodekaedrisch R (P-O) = 2.24Å D größer Verzerrt dodekaedrisch R (Al-O) = 2.30Å und 2.44Å D kleiner

15 15

16 16

17 17 Kristallfeldaufspaltung ̴ cm -1 großer 4f – 5d Abstand Emissionsbande bei 335 & 355 nm Kristallfeldaufspaltung ̴ cm -1 geringer 4f – 5d Abstand Emissionsbande bei 560 nm

18 18 hervorragende fluoreszierende Eigenschaften Konventionelle Methode: Festkörperreaktion der gemahlenen Oxide bei hohen Temperaturen heutiger Standard: Verbrennungssynthese, Hydrothermaler Prozess, Synthese unter Mikrowellenbestrahlung

19 19 Verbrennungssynthese:

20 20 Sol-Gel Verfahren: Y2O3Y2O3 Eu 2 O 3 Verdünnte Salpetersäure transparente Flüssigkeit Chelatbildner Erhitzen transparente Flüssigkeit transparentes Gel Trocknen + Sintern Y 2 O 3 :Eu 3+ Phosphor

21 21 LMU: Eu-dotierte Nitridosilicate mit hoher Effizienz FH Münster: Entwicklung von Phosphoren für Bio-Assays Effizienzsteigerung durch Kern-Schale Partikel

22 22 Luminescence – From Theory to Apllications, Wiley – VCH, 2008 Untersuchungsmethoden in der Chemie, Wiley-VCH, 2002 Luminescence and its applications, Sunil Sachdev, 1997 https://www.fh-muenster.de/fb1/personal/professoren/juestel/inkohaerentelichtquellen.php yox-Y2O3-Eu-.html


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