Инверсия относительных вероятностей f–f- и f–d-переходов в ионах лантанидов (Ln$^{3+}$) при их радио- и соновозбуждении по сравнению с фотовозбуждением

Проанализированы результаты работ по измерению эффективностей образования электронно-возбужденных состояний ионов лантанидов (Ln$^{3+}$) в водных растворах в процессах радиолюминесценции и многопузырьковой сонолюминесценции. В обоих случаях электронное возбуждение происходит в результате неупругих столкновений: ионов Ln$^{3+}$ с заряженными ионизирующими частицами в жидкости — для радиолюминесценции и ионов Ln$^{3+}$ с частицами, обладающими высокой кинетической энергией, преимущественно свободными электронами, в газовой фазе кавитационных пузырьков — для многопузырьковой сонолюминесценции. В обоих процессах соблюдается общая закономерность — эффективности возбуждения ионов, люминесцентные состояния которых возникают при $4f$–$5d$-переходах (Ce$^{3+}$, Pr$^{3+}$), существенно (на порядок и более) ниже, чем эффективности возбуждения ионов, люминесцентные состояния которых возникают при $4f$–$4f$-переходах (Gd$^{3+}$, Tb$^{3+}$). Сделан вывод о меньшей вероятности $f$–$d$-переходов по сравнению с вероятностью $f$–$f$-переходов в ионах лантанидов в процессах возбуждения при столкновениях с заряженными частицами и об инверсии относительных вероятностей этих переходов в данных процессах по сравнению с фотовозбуждением.