En fósforos y centelleadores , el activador es el elemento añadido como dopante al cristal del material para crear el tipo deseado de no homogeneidades.
En la luminiscencia , sólo una pequeña fracción de átomos, llamados centros de emisión o centros de luminiscencia , emiten luz. En los fósforos inorgánicos, estas inhomogeneidades en la estructura cristalina se crean generalmente por la adición de una cantidad traza de dopantes , impurezas llamadas activadores . (En casos raros, las dislocaciones u otros defectos del cristal pueden desempeñar el papel de la impureza). La longitud de onda emitida por el centro de emisión depende del átomo en sí, su configuración electrónica y la estructura cristalina circundante.
Los activadores prolongan el tiempo de emisión (resplandor). A su vez, se pueden utilizar otros materiales (como el níquel ) para extinguir el resplandor y acortar la parte de decaimiento de las características de emisión del fósforo.
La configuración electrónica del activador depende de su estado de oxidación y es crucial para la emisión de luz. La oxidación del activador es uno de los mecanismos comunes de degradación del fósforo. La distribución del activador en el cristal también es de gran importancia. La difusión de los iones puede provocar la pérdida de activadores en el cristal, con la consiguiente pérdida de eficiencia. Este es otro mecanismo de degradación del fósforo.
El proceso de centelleo en materiales inorgánicos se debe a la estructura de banda electrónica que se encuentra en los cristales . Una partícula entrante puede excitar un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción o a la banda de excitones (ubicada justo debajo de la banda de conducción y separada de la banda de valencia por un espacio de energía ). Esto deja un agujero asociado atrás, en la banda de valencia. Las impurezas crean niveles electrónicos en el espacio prohibido . Los excitones son pares electrón-hueco débilmente unidos que deambulan por la red cristalina hasta que son capturados en su totalidad por centros de impurezas. Estos últimos luego se desexcitan rápidamente emitiendo luz de centelleo (componente rápido). En el caso de los centelleadores inorgánicos , las impurezas activadoras se eligen típicamente de modo que la luz emitida esté en el rango visible o cerca del UV donde los fotomultiplicadores son efectivos. Los agujeros asociados con los electrones en la banda de conducción son independientes de esta última. Esos agujeros y electrones son capturados sucesivamente por centros de impurezas que excitan ciertos estados metaestables no accesibles a los excitones. La desexcitación retardada de esos estados de impureza metaestables, retardada por la dependencia del mecanismo prohibido de baja probabilidad , nuevamente da como resultado la emisión de luz (componente lento).
El activador es el factor principal que determina la longitud de onda de emisión del fósforo. Sin embargo, la naturaleza del cristal anfitrión también puede influir en cierta medida en la longitud de onda.
Se pueden utilizar más activadores simultáneamente.
Ejemplos comunes de activadores son:
Un activador recientemente descubierto es el samario (II), añadido al fluoruro de calcio. El Sm(II) es uno de los pocos materiales que ofrece una centelleación eficiente en la región roja del espectro, en particular cuando se enfría con hielo seco. [1]