Скотофор — это материал, демонстрирующий обратимое потемнение и обесцвечивание при воздействии определенных типов излучения. Название означает « носитель темноты» , в отличие от фосфора , который означает «носитель света» . [1] Скотофоры демонстрируют тенебресценцию (обратимый фотохромизм ) и темнеют при воздействии интенсивного излучения, такого как солнечный свет . Минералы, демонстрирующие такое поведение, включают гакманит, содалит , сподумен и тугтупит . Некоторые чистые галогениды щелочных металлов также демонстрируют такое поведение.
Скотофоры могут быть чувствительны к свету , излучению частиц (например, электронному пучку – см. катодохромизм), рентгеновским лучам или другим стимулам. Индуцированные полосы поглощения в материале, вызванные F-центрами , созданными электронной бомбардировкой, могут быть возвращены в их непоглощающее состояние, обычно под действием света и/или нагревания.
Скотофоры, чувствительные к электронному излучению, могут использоваться вместо фосфора в электронно-лучевых трубках для создания поглощающего, а не испускающего свет изображения. Такие дисплеи видны при ярком свете, и изображение сохраняется до тех пор, пока не будет стерто.
Изображение сохранялось до тех пор, пока не было стерто путем затопления скотофора высокоинтенсивным инфракрасным светом или электротермическим нагревом. Используя обычную схему отклонения и формирования растра , можно было создать на мембране двухуровневое изображение, которое сохранялось даже при отключении питания ЭЛТ.
В Германии трубки скотофора были разработаны Telefunken как blauschrift-röhre («трубка с темным следом»). Нагревательный механизм представлял собой слой слюды с прозрачной тонкой пленкой вольфрама . Когда изображение должно было быть стерто, ток подавался на слой вольфрама ; даже очень темные изображения могли быть стерты за 5–10 секунд. [2]
Скотофорам обычно требуется более интенсивный электронный луч для изменения цвета, чем люминофорам для излучения света. Поэтому возможны экраны со слоями скотофора и люминофора, где люминофор, залитый специальной широколучевой электронной пушкой низкой интенсивности , производит подсветку для скотофора и, при желании, выделяет выбранные области экрана, если бомбардируется электронами с более высокой энергией, но все еще недостаточной для проникновения через люминофор и изменения состояния скотофора. [3]
Основное применение скотофоров было в плановых указателях положения , специализированных военных радарных дисплеях. Достигаемая яркость позволяла проецировать изображение на большую поверхность. [4] Возможность быстрой записи стойкого следа нашла свое применение в некоторых осциллографах .
Хлорид калия используется в качестве скотофора с обозначением P10 в ЭЛТ с темным следом (также называемых трубками с темным следом , трубками с цветовым центром , катодохромными дисплеями или трубками скотофора ), например, в Skiatron . Этот ЭЛТ заменил обычный светоизлучающий фосфорный слой на лицевой стороне экрана трубки скотофором, таким как хлорид калия (KCl). Хлорид калия обладает тем свойством, что при попадании электронного луча на кристалл это пятно меняет цвет с полупрозрачного белого на темно- пурпурный . [ требуется ссылка ] При подсветке такого ЭЛТ белой или зеленой круглой люминесцентной лампой полученное изображение будет выглядеть как черная информация на зеленом фоне или как пурпурная информация на белом фоне. Преимущество, помимо полупостоянного хранения отображаемого изображения, заключается в том, что яркость полученного изображения ограничивается только источником освещения и оптикой. Однако F-центры имеют тенденцию к агрегации, и для полного стирания изображения экран необходимо нагреть.
Изображение на KCl может быть сформировано путем нанесения заряда более 0,3 микрокулона на квадратный сантиметр электронным лучом с энергией обычно 8–10 кэВ. Стирание может быть достигнуто менее чем за секунду путем нагрева скотофора до 150 °C. [3]
KCl был наиболее распространенным скотофором. Другие галогениды демонстрируют то же свойство; бромистый калий поглощает в синеватой части спектра, что приводит к коричневому следу, хлорид натрия дает след, окрашенный ближе к оранжевому. [5]
Другой скотофор, используемый в ЭЛТ с темным следом, представляет собой модифицированный содалит , обожженный в восстановительной атмосфере или имеющий некоторые хлориды, замещенные сульфатными ионами. Его преимущество перед KCl заключается в более высокой скорости записи, меньшей усталости, а также в том, что F-центры не агрегируются, поэтому можно существенно стереть экран только светом, без нагревания. [6]