Techniklexikon

Lumineszenz

Zusammenfassender Begriff für alle Fälle von Lichtemission (Emission), die nicht, jedenfalls nicht allein auf die Temperatur eines Stoffes zurückzuführen sind. Ursache der L. ist vielmehr irgendeine andere Art von »Anregung«. Fällt diese weg, hört auch die L. nach einer gewissen »Abklingzeit« (Abklingen) auf. Nach Art der Anregung lassen sich unterscheiden: Photol. -Anregung durch Licht Kathodol. - Anr. durch Elektronen Chemol. -Anr. durch Energie, die aus ehem. Reaktionen stammt Biol. -Anr. innerhalb von Lebewesen (z. B. Leuchtkäfer) Elektrol. -Anr. durch elektrische Felder Thermol. - Anr. durch Temperaturerhöhung. In der Elektronik: Emission elektromagnetischer Wellen (Strahlung, optische) durch kalte Strahlung. Außer der Temperaturstrahlung, die durch Schwingungen der Atome bei Zuführung von Wärmeenergie erzeugt wird, umfaßt die L. alle anderen Arten der Erzeugung optischer Strahlung. In Strahlungssendern der Optoelektronik, insbesondere in Anzeigebauelementen, wird die Elektro-L. genutzt. Sie entsteht in pn-Übergängen bestimmter Halbleitermaterialien (LED) infolge Rekombination nach Anregung durch elektrische Felder oder Injektion. L. mit Nachleuchteffekt wird als Phosphoreszenz bezeichnet. In der Fotografietechnik: (Kaltes Leuchten) Lichtstrahlung, die nicht auf der hohen Temperatur der Strahlungsquelle beruht, sondern auf eine Erregerstrahlung (z. B. Ultraviolett- oder Röntgenstrahlung) oder auf einen chemischen bzw. kernphysikalischen Primärprozeß zurückzuführen ist. Die für die Fotografie wichtigste Strahlungsart aus dem Bereich der Photolumineszenz ist die Ultra-violett-Fluoreszenz. Optik, von E. Wiedemann 1889 eingeführte Bezeichnung für alle Leuchterscheinungen, bei der im Gegensatz zur Temperaturstrahlung absorbierte erregende Strahlung nicht bzw. nicht nur dem Wärmevorrat des Körpers zugeführt, sondern in mehr oder weniger kurzer Zeit ganz oder teilweise wieder ausgestrahlt wird. Daraus folgt, dass die Lumineszenz bei konstanter Temperatur nach Abschalten der Anregung aufhören muss, wobei allerdings Abklingzeiten bis hin zu Monaten beobachtet werden können. I.a. lässt sich das Vorhandensein von Lumineszenz schon dann mit Sicherheit erkennen, wenn die emittierte Intensität bei irgendeiner Wellenlänge grösser als die eines schwarzen Körpers bei gleicher Temperatur ist. Nach Art der vorausgegangenen Anregung unterscheidet man folgende Arten der Lumineszenz: Photolumineszenz (mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht), Röntgenlumineszenz (mit Röntgen- oder Gammastrahlung), Kathodenlumineszenz (mit Elektronen) oder Radiolumineszenz (mit radioaktiver Strahlung). Daneben können aber auch chemische Vorgänge (Chemolumineszenz.), das Einwirken elektrischer Felder (Elektrolumineszenz), die mechanische Zerkleinerung (Tribolumineszenz) und die Erhöhung der Temperatur (Thermolumineszenz) die Ursache von Lumineszenz sein.

Je nach der speziellen physikalischen Natur der Lumineszenz unterscheidet man zwischen der Phosphoreszenz und der Fluoreszenz.

Eine weitere Unterscheidung lässt sich danach treffen, ob zwischen der elektronischen Anregung und der anschliessenden Strahlungsemission bei Rückkehr in den Grundzustand noch ein Aufenthalt der Elektronen in Speicherniveaus erfolgt, z. B. in metastabilen Zuständen oder Fallen in Bändern. In Kristallen liegen diese sogenannten Fallen (Traps) in der verbotenen Energielücke.

Die theoretisch-physikalische Bedeutung der Lumineszenz ist sehr gross, da sie zur Erforschung von Elektronenprozessen in Atomen, Molekülen, Flüssigkeiten und Festkörpern eingesetzt werden kann.

Lumineszenz: Termschema (A: durch Störstellen erzeugtes Anlagerungsband).