b) Mạng tinh thể nền là H, đưa thờm chất hoạt hoỏ A và chất tăng nhạy S.
4.3.1.2Mẫu toạ độ hỡnh thế (configuration coordinate)
Biểu diễn đồ thị sự phụ thuộc thế năng của trạng thỏi cơ bản và trạng thỏi kớch thớch của electron ở tõm chất phỏt quang vào toạ độ tổng quỏt (thường là khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử). Hỡnh 187 trỡnh bày sự phụ thuộc đú của trạng thỏi cơ bản. Đường cong thế năng cho phộp đỏnh giỏ định tớnh sự thay đổi thế năng phụ thuộc khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử. Đường cong đi qua cực tiểu ứng với đại lượng cõn bằng nào đú của độ dài liờn kếtre. Trong trạng thỏi cơ bản của electron đú chỉ cú thể cú những trạng thỏi dao động giỏn đoạn khỏc nhau của ion ứng với cỏc mức năng lượng V0, V1… Đường cong thế năng trờn hỡnh 187 tương ứng với mỗi trạng thỏi electron của tõm phỏt quang.
r Thế năng Khoảng cỏch cỏc nguyờn tử e1 VV01 V2 Hỡnh 187. Sự thay đổi thế năng của trạng thỏi cơ bản của tõm phỏt quang phụ thuộc vào khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử trong tinh thể ion
Hỡnh 188 mụ tả vị trớ điển hỡnh cỏc đường cong thế năng của trạng thỏi cơ bản và của trạng thỏi kớch. Sử dụng hỡnh 188 để giải thớch một số nột đặc biệt của chất phỏt quang.
Trước hết, quỏ trỡnh kớch thớch là chuyển tõm hoạt động từ mức năng lượng A của trạng thỏi cơ bản lờn một trong cỏc mức dao động cao hơn. Vớ dụ mức B của trạng thỏi kớch thớch. Sau đú trong quỏ trỡnh tớch thoỏt (relaxation) nhanh ở trạng thỏi kớch thớch sẽ chuyển về mức năng lượng thấp C và xảy ra sự tỏch ly một phần năng lượng. Năng lượng mất đi dưới dạng nhiệt. Cuối cựng tõm hoạt động quay về trạng thỏi cơ bản của mỡnh (lờn mức A, hoặc mức D) và phỏt ra ỏnh sỏng. Vỡ rằng năng lượng kớch hoạt chuyển từ A đến B cao hơn năng lượng phỏt ra khi chuyển từ C đến D, nờn bức xạ phỏt ra được đặc trưng bằng súng dài hơn so với bức xạ kớch hoạt.
Hỡnh 188 cú thể giải thớch hiện tượng tắt nhiệt xảy ra khi ở một nhiệt độ cao nào đú thỡ sự phỏt sỏng của chất phỏt quang giảm đi rừ rệt.
Hỡnh 188 cho thấy ở điểm E đường cong thế năng của trạng thỏi cơ bản và đường cong thế năng của trạng thỏi kớch thớch giao nhau. Như vậy, ở điểm này ion ở trạng thỏi kớch thớch cú thể chuyển về trạng thỏi cơ bản ở cựng mức năng lượng. Như vậy điểm E là điểm di chuyển đặc biệt. Nếu ion chuyển vào trạng thỏi kớch thớch cú đủ năng lượng và đạt điểm E thỡ nú cú thể rơi lờn một trong những mức dao động của trạng thỏi cơ bản. Nếu điều này xảy ra thỡ tất cả năng lượng tỏch ra được thoỏt ra dưới dạng năng lượng dao động và khụng cú sự phỏt sỏng. Bởi vậy năng lượng ứng với điểm E được gọi là năng lượng tới hạn. Mức tới hạn như vậy của năng lượng cú thể đạt được bằng cỏch đun núng vỡ rằng khi đú năng lượng nhiệt của ion tăng lờn và khả năng chuyển lờn mức dao động cao hơn.
Hỡnh 188.
Sự thay đổi thế năng của trạng thỏi cơ bản và trạng thỏi kớch thớch của tõm chất chất phỏt quang phụ thuộc vào khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử
Điều trỡnh bày trờn đõy để giải thớch hiện tượng tắt nhiệt kiểu chuyển tức là một trong cỏc vớ dụ của sự chuyển khụng bức xạ. Trong những quỏ trỡnh chuyển như vậy ion kớch thớch mất năng lượng dư của mỡnh bằng cỏch truyền năng lượng dao động ra xung quanh trong mạng lưới của tinh thể nền. Ở trường hợp này, ion kớch thớch cú thể quay lại mức năng lượng thấp mà khụng phỏt ra bức xạ điện (nghĩa là ỏnh sỏng). Trạngtháicơbảncủa chất tăngnhậy Trạng thái cơ bảncủachất hoạt hoá Kích thích bứcxạ chuyển năng l−ợng thếnăng Hỡnh 189.
Chuyển năng lượng khụng bức xạ trong chất huỳnh quang cú chứa chất tăng nhậy
Một kiểu khỏc của sự chuyển khụng bức xạ liờn quan đến trường hợp chất phỏt quang chứa chất tăng nhạy gọi là sự chuyển năng lượng khụng bức xạ (hỡnh 189). Sự chuyển năng lượng khụng bức xạ được thực hiện nếu:
+ Mức năng lượng của chất hoạt hoỏ và chất tăng nhạy ở trạng thỏi kớch thớch gần nhau. + Ion chất hoạt hoỏ và chất tăng nhạy chiếm vị trớ gần nhau trong mạng lưới tinh thể nền. Trong trường hợp như vậy, dưới tỏc dụng của chiếu sỏng kớch thớch, trước hết chuyển tất cả cỏc ion của chất tăng nhạy lờn trạng thỏi kớch thớch. Sau đú mới xảy ra sự chuyển năng lượng lờn ion của chất hoạt hoỏ bờn cạnh. Lỳc này quỏ trỡnh chuyển khụng xảy ra sự mất năng lượng (hoặc chỉ mất một phần năng lượng khụng đỏng kể), cũn ion của chất tăng nhạy lại chuyển về trạng thỏi cơ bản. Cuối cựng cỏc ion hoạt hoỏ chuyển sang trạng thỏi cơ bản và phỏt ra ỏnh sỏng.
Sự chuyển khụng bức xạ năng lượng là cơ sở của tỏc dụng nhiễm độc do một số tạp chất. Cơ chế của tỏc dụng nhiễm độc là việc chuyển năng lượng từ chất tăng nhạy hoặc chất hoạt hoỏ sang nguyờn tử tạp chất. Lỳc này năng lượng khuếch tỏn trong mạng lưới tinh thể của chất nền chuyển thành năng lượng dao động. Khi điều chế cỏc tinh thể lõn quang cần phải loại
hết cỏc ion cú khuynh hướng gõy ra sự chuyển khụng bức xạ về trạng thỏi cơ bản (vớ dụ Co2+, Fe2+, Ni2+).