En fósforos y centelleadores , el activador es el elemento que se agrega como dopante al cristal del material para crear el tipo deseado de no homogeneidades.
En la luminiscencia , sólo una pequeña fracción de átomos, denominada centros de emisión o centros de luminiscencia , emiten luz. En los fósforos inorgánicos, estas faltas de homogeneidad en la estructura cristalina se crean generalmente mediante la adición de una pequeña cantidad 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 mismo, de su configuración electrónica y de la estructura cristalina circundante.
Los activadores prolongan el tiempo de emisión (resplandor). A su vez, se pueden utilizar otros materiales (como el níquel ) para apagar el resplandor y acortar la parte de descomposición de las características de emisión de 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. También es de gran importancia la distribución del activador en el cristal. La difusión de los iones puede provocar el agotamiento del cristal de los activadores 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 bandas electrónicas que se encuentran 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 detrás, en la banda de valencia. Las impurezas crean niveles electrónicos en la brecha prohibida . Los excitones son pares de electrones y huecos débilmente unidos que deambulan a través de la red cristalina hasta que son capturados como un todo por los centros de impurezas. A continuación, estos últimos se desexcitan rápidamente emitiendo luz centelleante (componente rápido). En el caso de los centelleadores inorgánicos , las impurezas activadoras generalmente se eligen de modo que la luz emitida esté en el rango visible o cerca del UV, donde los fotomultiplicadores son efectivos. Los huecos asociados a los electrones en la banda de conducción son independientes de estos últimos. Esos huecos 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 metaestable, retardada por la dependencia del mecanismo prohibido de baja probabilidad , nuevamente resulta en una emisión de luz (componente lento).
El activador es el principal factor que determina la longitud de onda de emisión de fósforo. Sin embargo, la naturaleza del cristal huésped también puede influir hasta cierto punto 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. Sm(II) es uno de los pocos materiales reportados que ofrece un centelleo eficiente en la región roja del espectro, particularmente cuando se enfría con hielo seco. [1]