Spectres d'émission de produits électroluminescents à activateurs multiples

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Spectres d’émission de produits électroluminescents à

activateurs multiples

Georges Destriau

To cite this version:

13.

SPECTRES

D’ÉMISSION

DE PRODUITS

ÉLECTROLUMINESCENTS

A ACTIVATEURS MULTIPLES

Par GEORGES DESTRIAU

_(1),

Laboratoire de Luminescence de la Faculté des Sciences de Paris.

Sommaire. -

L’auteur montre que, dans les substances électroluminescentes à plusieurs activateurs,

chaque activateur se _{trouve associé à la présence de bandes spectrales dont l’intensité relative dépend}

de l’intensité efficace du _champ excitateur et de sa _fréquence. Pour ces substances _complexes les

spectres de fluorescence _peuvent être très différents des _spectres d’électroluminescence et ces derniers subissent eux-mêmes des _{perturbations profondes qaund} on modifié les conditions d’excitation.

Certaines substances à un seul activateur se _{comportent parfois} de _façon similaire, les diverses régions

spectrales d’une même bande ne _{sont pas émises} simultanément et _réagissent de manière différente

aux variations d’intensité ou de _fréquence du _champ.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME

₁₃₁

JANVIER

1954,

PAGE

Introduction. - J’ai

_déjà

montré avec Lou-dette

_[1]

_{que, pour} des sulfures mixtes de zinc et

de

cadmium,

les

_spectres

d’émission de

fluores-cence

(excitation

en lumière de

_Wood)

étaient

différents des

_spectres

d’émission obtenus _par

élec-troluminescence. Nous avions de même montré que les bandes d’émission d’électroluminescence se

déformaient

_{progressivement lorsqu’on}

accroissait

l’intensité efficace du

_champ

excitateur.

Ces résultats ont été _{confirmés par} Luke

Tho-rington [2]

tandis que, dans leurs

_produits,

G.

_Payne,

E. L.

_Mager

et C. W. Jerôme

_[3]

ont

_signalé

une

légère

modification des bandes d’émission

d’électro-luminescence

_lorsque

la

_fréquence

du

_champ

exci-tateur

croît;

de son côté J. P.

_{Waymouth [4]}

a

signalé

des modifications

_profondes

de

coloration,

suivant la

_fréquence,

pour des ZnS activés au

_plomb

et au cuivre.

J’ai

_repris

cette _{étude pour certaines substances à}

activateurs

_multiples

avec

_lesquelles

les modifi-cations des bandes d’émission

_peuvent

_provoquer des

_changements

de coloration sensibles à l’oeil nu. Etude

_{spectrographique. - Quelques}

résultats

sont

_consignés

sur les

_spectres

réunis sur la

_figure

i.

Avec un sulfure de zinc activé au

_manganèse

et au

cuivre les bandes

_jaune

du

_manganèse

et bleue du

cuivre évoluent

_d’une

manière

_quasi

_{indépendante.}

Excitée en lumière de Wood la substance fournit une fluorescence

_jaune,

excitée par

électrolumi-nescence à la

fréquence

de

5o p/s

avec des

_champs

élevés la luminescence est

jaune (spectre b);

à la

fréquence

de 5oo

_{p js}

la luminescence devient bleutée par suite de

l’apparition

de la bande bleue du cuivre

(spectre c)

et,

malgré

la

_présence

du

_manganèse,

(1) Je tiens à remercier la _Westinghouse Electric

Corpo-ration (Laboratoire de _{Bloomfield, New-Jersey) qui} s’est

intéressée à ce travail et m’a fourni du matériel et des pro-duits purs de base. Je remercie également les établissements

Derby and Co de Londres _qui m’ont remis _quelques-uns de leurs échantillons.

cette bande se

_présente

dans la même

_région

spec-trale que cefle

_qui

est obtenue avec un sulfure de zinc électroluminescent activé seulement au cuivre

(spectre a).

Ces résultats sont à

_rapprocher

de ceux

Fig. i. - Divers

spectres d’émission obtenus

avec difiérents modes d’excitation de _{plusieurs produits.}

a. ZnS _(Cu) bande bleue par électroluminescence;

ZnS _(Cu + Mn) :

b. Bande jaune du Mn par électroluminescence à la fré-quence de 5o Hz;

c. Bandes _jaune du Mn et bleue du Cu par électroluminescence

à la _fréquence de 5oo Hz;

ZnS (Cu) avec centres bleus et centres verts : d. Excitation par électroluminescence _{(bande bleue);}

e. Excitation en lumière de Wood (bande bleue _prolongée par la bande verte);

Mélange ZnS + ZnO _{(Cu) :}

f. Excitation par électroluminescence; g. Excitation en lumière de Wood.

14

qui

ont été

_déjà

_{obtenus par} divers auteurs

_ayant

étudié l’action de la

_fréquence

et de l’intensité du

champ

sur les sulfures de zinc à un seul activateur

manganèse

ou cuivre. Les sulfures à base de

inan-ganèse

fournissent une émission d’électrolumines-cence dont l’intensité ne croît que très faiblement avec la

_fréquence

mais

_qui

_par contre croît très

rapidement

avec l’intensité du

_champ

excitateur.

Les sulfures de zinc à base de cuivre

_{(bande bleue)}

ont une émission

_qui

est au contraire très

avan-tagée

lorsque

l’on accroît la

_fréquence.

Le sulfure de zinc activé simultanément au cuivre et au manga-nèse

_présente

les deux bandes d’émission

_jaune

et

bleue et leurs évolutions

_respectives

sont

sensi-blement _{les mêmes que pour les sulfures} de zinc à un seul activateur

_manganèse

ou cuivre.

Des résultats

_analogues

sont obtenus avec des

sulfures de zinc activés

_uniquement

au cuivre mais

présentant

simultanément des centres bleus et des

centres verts. La bande bleue

_apparaît

_pratiquement

seule _par électroluminescence

_{(spectre d)}

tandis _que les deux bandes bleue et verte

_apparaissent

simul-tanément dans la

fluorescence

excitée par

l’ultra-violet

_{(spectre e).}

Divers auteurs

_[5]

ont

précisé-ment

_signalé

_{récemment que la} lumière de

fluores-cence des sulfures de zinc activés au cuivre était moins bleutée _{que la} lumière émise _par

électrolu-minescence.

Enfin,

un

_{mélange d’oxyde}

et de sulfure de zinc

activé

par du cuivre fournit une bande

_{large plus}

dense dans le bleu si l’excitation est faite _par élec-troluminescence

_(spectre

_{f )}

et

_plus

dense dans le

jaune

si l’excitation est faite en lumière de Wood

(spectre g).

Dans un travail

_récent

J. F.

_Waymouth,

C. W.

Jérômé et W. C.

Gungle

_[6]

montrent

_{précisément}

que la

déformation

des bandes d’émission de leurs

produits,

quand

la

_fréquence

_croît,

doit être

attri-buée à l’accroissement

_inégal

de trois

_composantes

d’une bande d’émission

_complexe.

Bien _{que la}

composition

de leurs

_produits

ne _{soit pas}

_indiquée,

il y a tout lieu de _penser

_{qu’il s’agit}

de substances

à activateurs

_multiples

dont les bandes _propres d’émission varient différemment en intensité d’une

manière

_identique,

bien

_{qu’atténuée,}

à celle

qu’il-lustrent les

_exemples

_que

_je

viens de

_signaler.

Etude

_{oscillographique"}

- Cette

_{indépendance}

dans les émissions des bandes

_jaune

et bleue d’un

sulfure de zinc activé au

_manganèse

et au cuivre

se retrouve d’une autre manière dans les

déca-lages inégaux

de ces émissions par

_rapport

au

_champ

excitateur.

A la

_fréquence

_{de 5oo p}

_/s

les ondes de brillance

_(2),

dans les émissions des bandes _par

électrolumi-(2) Ondes de brillance : Courbes _qui donnent les variations

de la brillance en fonction du temps dans l’intervalle d’une

période.

nescence, se

_présentent,

suivant les

activateurs,

avec des

_décalages

en avant

_plus

ou moins

impor-tants sur l’onde de tension. Si la lumière totale tombe sur le

multiplicateur

d’électrons les ondes de brillance

_{présentent. l’aspect}

de la

_figure

2 a. Si la lumière est filtrée de manière à ne laisser passer

qu’ne

tranche

_{spectrale comprise}

entre

o,430

et

_{0,500 fJ-}

c’est-à-dire de manière à éliminer la

bande

_jaune

du

_manganèse

on obtient

_l’aspect

de la

_figure

2 b. Si au contraire la lumière est filtrée

Fig. 2. - ZnS activé

par Cu et Mn.

Enregistrements simultanés pour chaque cliché :

en haut : onde de champ;

en bas : ohde de brillance.

a. Lumière totale tombant sur le _{multiplicateur} d’électrons.

b. Tranche _{spectrale comprise} entre _o,43o et o,5oo p..

c. » » » _{» o,54o} et _{0,640 p..}

de manière à ne laisser _{passer que,}

la

tranche spec-trale

_comprise

entre

o,54o

et

_{0,640 p.}

_qui

élimine

en

_{majeure partie}

la bande bleue du cuivre on

obtient

_l’aspect

de la

_figure

2 c. Les deux ondes de

brillance 2 b et 2 c, en lumière

filtrée,

se

_présentent

donc avec des

_décalages

différents sur l’onde de

tension ce

_qui

montre bien _que, sous cet

_aspect

encore, les émissions des deux bandes du cuivre et

du

_manganèse

se

_présentent

de manière tout à fait

indépendantes.

Ces résultats

_paraissent,

sinon

infirmer,

du moins

obliger

à réviser

_{l’hypothèse}

des transferts

électrolumi-15

nescent activé simultanément au

_manganèse

et au cuivre. J’ai pu moi-même me rendre

compte

du rôle

_avantageux

des traces de cuivre dans

l’exci-tation,

par électroluminescence à basse

_fréquence,

de la bande d’émission

_jaune

du

_manganèse

mais ce rôle

_avantageux

est très atténué

_lorsqu’on

accroît

l’intensité du

_champ

excitateur ou sa

_fréquence.

Nous avons vu

_plus

_{haut que, même dans} le cas

des substances

électroluminescentes

à un seul

acti-vateur,

la

_{composition spectrale}

de la lumière émise

pouvait changer

avec le mode d’excitation.

L’ana-logie

de ces dernières’ substances avec les

_composés

à activateurs

_multiples

_peut

être

_prolongée

à l’in-térieur même de la bande

_unique

si les diverses

régions spectrales

de cette bande ne sont _{pas émises}

simultanément. C’est bien ce

_qui

se _{passe pour} certains

_produits,

avec de telles substances les ondes de brillance n’affectent

_{plus toujours}

tout à fait la même allure suivant les

_régions

_spectrales

observées,

la

_figure

3 en donne un

_exemple

assez

frappant,

les relevés

_{oscillographiques}

sont,

dans ce

cas, assez différents

_lorsque

la lumière traverse des filtres

_optiques

divers avant de tomber sur la

fenêtre du

_{multiplicateur ,}

d’électrons. Il est à noter que les déformations de la

figure

3

s’interprêtent

précisément,

comme dans la

_figure

_2‘,

_par un

_léger

retard dans l’émission des

_{plus grandes longueurs}

d’onde.

Conclusion. - Dans

l’émission,

par

électrolu-minescence,

des substances

_complexes

à activateurs

multiples,

le

_spectre

émis

_peut

se

_décomposer

en tranches

_spectrales

associées chacune à la

_présence

de l’un des activateurs. Ces bandes

_spectrales

évoluent à peu

près indépendamment

les unes des autres à mesure _{que croissent} l’intensité du

_champ

excitateur et sa

_fréquence;

en

outre,

ces bandes ne sont _{pas émises} simultanément dans le

_temps.

Fig. 3. - ZnS

(Cu).

Enregistrements simultanés pour chaque cliché :

en haut : onde de _champ;

en bas : onde de brillance.

a. Tranche spectrale comprise entre _o,43o et _o,5oo y. b. » » » » _0,50o et o,550 _tL.

c. » » » _o,540 et _{o,64o li.,}

Ces résultats

_peuvent

être

_parfois

étendus aux diverses tranches

_spectrales

de la bande

_unique

de certaines substances à un seul activateur..

Manuscrit reçu le

29

septembre 1953.

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