Catodoluminescentie

Catodoluminescentie, afgekort CL, is luminescentie die ontstaat wanneer een materiaal wordt bestraald met een bundel hoogenergetische elektronen. De elektronen bezorgen energie aan luminescentiecentra, defecten of dopanten in het kristal, waarna terugvallen van geëxciteerde toestanden fotonen opleveren. Het uitgestraalde licht valt doorgaans in het zicht- tot nabij-infraroodgebied en kan zowel ruimtelijk als spectraal worden geanalyseerd.

Instrumentatie: CL wordt vaak toegepast in combinatie met elektronenmicroscopie (CL-SEM, CL-TEM). Een optisch systeem verzamelt het CL-licht en voert dit naar een spectrometer en detectoren zoals een fotomultiplicator of een CCD-camera. CL-imaging levert emissie- en kleurkaarten op nanometer- tot micrometer-schalen; CL-spectroscopy onthult de aanwezigheid van activators en defecten door hun emissiespectra.

Toepassingen: In geologie en mineralogie helpt CL bij identificatie van mineralen op basis van hun emissiepatronen en textuur (zoning). In materialenwetenschap en elektronica wordt CL gebruikt om dopantverdeling, kristalfasen en defecten in keramica, halgeleiders en fosforen te karakteriseren. Het is ook een hulpmiddel in archeologie en kunstwetenschap voor karakterisering van pigmenten en verflagen onder microscopie.

Voordelen en beperkingen: CL biedt hoge ruimtelijke resolutie en gevoeligheid voor dopanten en defecten, maar vereist vacuüm en elektronenbombardement, wat schade kan veroorzaken aan gevoelige monsters. De kwantumopbrengst varieert per materiaal en complicaties in kwantumefficiëntie maken kwantitatieve vergelijkingen uitdagend.