固體發(fā)光材料的化學成分

雖然氣體和液體也有許多引人注目的發(fā)光現(xiàn)象，但只有固體才具有照明的實用價值。

人們最先了解的固體發(fā)光材料，是那些在日光或陽光的照射后能顯現(xiàn)出發(fā)光的材料。這種材料屬于堿土金屬的硫化物。當時這種材料的人工制造方法當然是相當原始的。直到有了適宜的紫外線能源和實驗方法后，才取得適當?shù)倪M展。后來了解到，不少天然礦石也是發(fā)熒光的，并可以通過人工合成，制成較純的并能保持其原有晶體結構的高效率熒光粉。后來，許多具有各式各樣晶體形狀的熒光粉均能以人工合成，有些合成的結構往往在已知的礦物中并不存在，即或存在也可能是一種不能發(fā)光的礦物。晶體結構的特征是固體無機熒光材料幾乎不可缺少的性質(zhì)，人們曾以X射線對這方面進行過廣泛的研究。

固體無機熒光材料的一個共同的特點，就是它們都含有少量的摻雜元素稱為激活劑(activators)。這些激活劑對于熒光材料的發(fā)光十分重要，應用最廣的一種激活劑就是過渡金屬--錳。

硅鋅礦-即含有微量錳的正硅酸鋅，曾經(jīng)是一種重要熒光材料,因為它能將短波紫外線轉(zhuǎn)變成綠光。這是克魯克斯(Crookes)最初研究放電管時所用的一種材料。合成硅酸鋅的含錳量是適量控制的，它比摻差不齊的礦石標本當然可靠一些，因此合成硅酸鋅迄今還是一種重要的熒光材料。廿世紀30年代的后半期，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在制備這種熒光材料時，加入少量的鈹化合物，可以產(chǎn)生從綠到黃，再到黃橙，甚至達到品紅等一系列的熒光。這種以錳激活的硅酸鋅鈹，曾一度是生產(chǎn)熒光燈的主要材料。

一般來說，燈用熒光粉幾乎毫無例外地都是含氧的材料，例如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽等。其中某些材料也能用于陰極射線管和β燈。有些雙元素材料，如硫化物，有關的硒化物和碲化物以及氟化物，在這方面也有很重要的應用。如有某些以氟化鎂為基料的錳激活熒光粉，余輝相當長，用于雷達上很有價值。有些硫化物熒光粉還有其它方面的用途，例如雖有不少材料表現(xiàn)出場致發(fā)光的特性，但只有硫化鋅的使用價值比較大，發(fā)光顏料也主要是以硫化物為基礎的。

醫(yī)用x射線，最初系利用氰亞鉑酸鋇熒光屏將射線變成可見光，現(xiàn)在則廣泛使用硫化鋅鎘熒光屏。藍色的鎢酸鈣熒光屏可與膠片接觸使用，能使x射線的攝影作用得到提高。

有發(fā)光特性的并不限于無機的固體材料，“白晝發(fā)光”型的廣告漆就是一種熟知的有機發(fā)光材料，以某些含有象若丹明(rhodamine)一類有機染料的發(fā)光材料沉積在具有一定粒度的合成塑料中，便可制成適用的顏料，它能依靠紫色和紫外輻射的作用而顯出自然日光色。還有些無色有機染料能在紫外線的作用下現(xiàn)出藍色的熒光，可作為洗滌劑中的熒光增白劑,而用于白色紡織品和紙張的生產(chǎn)中,它顯出藍色或淡紫色熒光,可抵銷纖維帶來的淺黃色,從而產(chǎn)生一種“亮白色”。類似的材料還有用來制造紙張或卡片的“密跡”，最新式的郵票印上發(fā)光染料，即可采用高速機器對郵件進行自動分類。

很少有發(fā)光材料在幾種不同形式的激發(fā)下都同樣有效。而且一般來說，每種熒光粉的成分與結構，均必須與所需的特定激發(fā)能源相適應。