AT164504B

AT164504B - Luminiszierender Stoff, insbesondere für elektrische Entladungsröhren und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: AT164504B
Authority: AT
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1942-07-22
Filing date: 1947-09-27
Publication date: 1949-11-25

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Luminiszierender Stoff, insbesondere für elektrische Entladungsröhren und Verfahren zu seiner Herstellung 
Neben den bereits bekannten blau fluorszierenden Stoffen, unter denen Calciumwolframat und mit Silber aktiviertes Zinksulfid die wichtigsten sind, besteht insbesondere bei Entladungsröhren Bedarf nach einem Leuchtstoff, der die Energie aufprallender Elektronen mit grosser Nutzwirkung in blaues Licht umzuwandeln vermag. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch einen im wesentlichen aus Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd und Titanoxyd aufgebauten Stoff, dessen Verhältnisse derart sind, dass, in Mol gerechnet, die Menge Titanoxyd gegenüber der Summe der Mengen Titanoxyd und Siliciumoxyd zwischen 0-001 und 0-40 und die Menge Magnesiumoxyd gegenüber der Summe der Mengen Siliciumoxyd und Titanoxyd zwischen 1-4 und   0. 25 liegt.   



   Die Summenformel eines solchen Stoffes kann wie folgt geschrieben werden : X Mgo. Y   Spi0,.   
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 
1-4 und 0-25 liegt. 



   Der oben beschriebene Stoff ist als ein gemischtes Silikattitanat des Magnesiums aufzufassen. 



   Es wurde bereits ein fluoreszierender Stoff bekannt, der dadurch erzeugt wird, dass ein inniges Gemisch von etwa zwei Teilen Magnesiumoxyd und einem Teil Titanoxyd bis zu einer bestimmten Temperatur erhitzt wird und dem man die Bezeichnung Magnesiumorthotitanat geben kann. Dieser Stoff sendet bei Bestrahlung mit einem Teil des Quecksilberspektrums rotes Licht aus. Er ist also in Gasentladungsröhren brauchbar, die mit Quecksilberdampf gefüllt sind und derart betrieben werden, dass sie die bestimmten Teile des Spektrums, welche die Fluoreszenz hervorrufen können, mit hinreichender Intensität erzeugen. Die Wellenlänge des vom fluoreszierenden Stoff ausgesandten roten Lichtes liegt dabei zwischen 6800 und   7100 A.   



   Ferner sind Stoffe bekannt, die aus einem Ge- misch von Magnesiumoxyd, Titandioxyd und gegebenenfalls einem bestimmten Prozentsatz von
Berylliumoxyd bestehen. Diese Stoffe senden bei Bestrahlung mit kurzwelligem Licht rotes
Licht mit einer Wellenlänge zwischen 6800 A und 7100 A aus. In beiden Fällen ist Mangan als aktivierender Stoff vorhanden. 



   Weiter ist ein Verfahren zur Bereitung eines gelbaufleuchtenden Stoffes beschrieben worden, der aus Magnesiumorthosilikat mit einer geringen Menge Vanadium besteht. Ebenfalls sind rot aufleuchtendes Magnesiumorthosilikat und - metasilikat mit Mangan als aktivierendem Stoff bekannt. 



   Als blau aufleuchtender fluoreszierender Stoff ist   Magnesiummetasilikat   bekannt ; auch am Titandioxyd ist eine blaue Luminiszenz wahrgenommen worden. Die Lichtausbeute dieser blau aufleuchtenden Stoffe ist aber gering. 



   Gegenüber diesen bereits bekannten Stoffen hat der   erfindungsgemäss   zusammengesetzte den wichtigen Vorzug, dass die Umwandlung der Energie aufprallender Elektronen in blaues Licht mit grosser Nutzwirkung erfolgt. 



   Ein in einer Entladungsröhre nach der Erfindung verwendeter Stoff enthält Mischkristalle von Magnesiumsilikat-Titanat, die die gleiche Struktur (Klino-Enstatitstruktur) wie Magnesiummetasilikat in seiner stabilen Form aufweisen. 



  Dieses Magnesiumsilikat emittiert unter Elektronenbeschuss aber nur schwach. 



   In der nachfolgenden Tafel sind die Netzflächenabstände, die aus dem Ablenkungswinkel der Reflexionen auf Röntgendiagrammen nach Debye-Scherrer berechnet worden sind, in der ersten Spalte dargestellt. Durch Ersetzung eines Teiles des Siliciums durch Titan ändern sich die Gitterkonstanten nicht ; nur die Intensitäten der verschiedenen Diffraktionslinien, die in der Spalte 2-5 der Tafel angegeben sind, erfahren einige Änderungen. In der zweiten Spalte ist die Intensität der verschiedenen Linien des Magnesiummetasilikates nach Wahrnehmungen von W. Büssem und C. Schusterius und in der dritten Spalte die nach den Wahrnehmungen der Erfinder angegeben. In der vierten Spalte ist die 

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 EMI2.1 
 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> 



  MgSiO3 <SEP> klinoenstatit
<tb> # <SEP> MgSiO3- <SEP> MgSiO3d=# <SEP> MgTiO3 <SEP> MgTiO3
<tb> # <SEP> ### <SEP> # <SEP> nach <SEP> Bussem <SEP> nach <SEP> den <SEP> 90-10 <SEP> Mol% <SEP> 80-20 <SEP> Mol%
<tb> Schusterius <SEP> Erfindern
<tb> 4-97-4 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> 4-42 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 4-07 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 3-50 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 5
<tb> 3-30 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 3. <SEP> 18 <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 2-98 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 6
<tb> 2-88 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 6
<tb> 2-76 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 5
<tb> 2-54 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 2-45 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> 2-21 <SEP> 3-5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 2-12 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 2. <SEP> 02 <SEP> 3.

   <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 1-97 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> 1-93 <SEP> 3-5 <SEP> 4 <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> 1-86 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> 1-75 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 1-65 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 1-61 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> 1-53 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 1-49 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 1-47 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 1-37 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> 4
<tb> 1-36 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3
<tb> 1-32 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> l. <SEP> 26 <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 
 Hiebei bedeutet :

   
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> sehr <SEP> sehr <SEP> schwach <SEP> 4 <SEP> mässig
<tb> 2 <SEP> sehr <SEP> schwach <SEP> 5 <SEP> stark
<tb> 3 <SEP> schwach <SEP> 6 <SEP> sehr <SEP> stark
<tb> 
 
Vorzugsweise wird nach der Erfindung ein lumineszierender Stoff verwendet, dessen Ver- 
 EMI2.4 
 
 EMI2.5 
 wirkung bei der Umwandlung der Elektronenenergie in Licht auf. 



   In der Zeichnung ist die spektrale Verteilung des ausgesandten Lichtes für einen Stoff angegeben, dessen Verhältnis X : Y : Z gleich 100 : 75 : 25 ist. 
Der   erfindungsgemässe   blau fluoreszierende Stoff kann gebenenfalls mit anderen lumineszierenden Stoffen gemischt sein, die in einem anderen Teil des Spektrums, z. B. rotes Licht, emittieren. 



   Bei einem Verfahren zur Herstellung des neuen Stoffes wird ein Gemisch von Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd und Titanoxyd oder von Verbindungen, aus denen diese Oxyde durch Erhitzung entstehen können, in einem nicht reduzierenden Mittel erhitzt. Zweckmässig findet die Erhitzung in einer oxydierenden Atmosphäre, z. B. Luft oder Sauerstoff statt. Die Temperatur, auf die erhitzt wird, kann dabei sowohl unterhalb, als auch oberhalb des Schmelzpunktes des lumineszierenden Stoffes liegen. 



   Ein vorzügliches Erzeugnis wird z. B. durch Erhitzen von 100 Grammolen MgO, 90 Gram- 
 EMI2.6 
 atmosphäre oder an der Luft erhalten. Zum Zusatz des Siliciumdioxydes wird    zweckmässig in   Alkohol gelöster Äthylsilikatester verwendet.
Die zwei nachfolgenden    Ausführungsbeispiele   des   erfindungsgemässen   Verfahrens erläutern die Bereitung der fluoreszierenden Stoffe. 



   Ausführungsbeispiel I : Eine Lösung von 50 MgO in verdünnter Essigsäure wird mit 30-6   cm3   einer salzsauren Lösung von reinem Titanhydroxyd (Gehalt   65#3g   Titanoxyd pro Liter) und 42-3 cm3 einer Lösung von Äthylsilikat in Alkohol (Gehalt   141'8   Silicium pro Liter) gemischt. Dieses Gemisch wird in Ammoniak ausgegossen, das erhaltene Reaktionsgemisch auf einem Wasserbade trockengedampft und der dabei erhaltene trockene Stoff während einiger Stunden an der Luft auf 500   C erhitzt. 



  Darauf wird der Stoff noch während einiger Stunden in Sauerstoff auf etwa 13500 C erhitzt. 



   Ausführungsbeispiel II : Eine kolloidale Lösung von 1g frisch gefälltem reinem Titandioxyd in Eisessig wird mit einer Lösung von 
 EMI2.7 
 Gemisch wird in Ammoniak ausgegossen, auf einem Wasserbad zur Trockene eingedampft und das trockene Erzeugnis während einiger Stunden auf eine Temperatur von   500   C   an der Luft erhitzt. Das dabei erhaltene Produkt wird noch während einiger Stunden an der Luft auf etwa 1350  C erhitzt. 

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Lumineszierender Stoff, insbesondere für elektrische Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, dass er im wesentlichen aus Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd und Titanoxyd besteht, wobei in Mol gerechnet, die das Verhältnis der Menge Titanoxyd gegenüber der Summe der Mengen Titanoxyd und Siliciumoxyd zwischen 0-001 und 0-40 und das Verhältnis der Menge Mag- <Desc/Clms Page number 3> nesiumoxyd gegenüber der Summe der Mengen Siliciumoxyd und Titanoxyd zwischen 1-4 und 0-25 liegt.

2. Lumineszierender Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zusammensetzung derart gewählt wird, dass, in Mol ge- rechnet, das Verhältnis der Menge Titanoxyd zur Summe der Mengen Siliciumoxyd und Titanoxyd zwischen 0-05 und 0-30 liegt und dass das Verhältnis der Menge Magnesiumoxyd zur Summe der Mengen Siliciumoxyd und Titanoxyd zwischen 1-0 und 0-8 liegt.

3. Lumineszierender Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er 100 Mol Magnesiumoxyd auf 90 Mol Siliciumoxyd und 10 Mol Titanoxyd enthält.

4. Verfahren zur Herstellung eines lumineszierenden Stoffes nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Magnesiumoxyd, Siliciumoxyd und Titanoxyd oder von Stoffen, aus denen diese Oxyde durch Erhitzung entstehen können, während einiger Stunden in einem nicht reduzierenden Mittel erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des Gemisches in einer oxydierenden Atmosphäre, z. B. Luft oder Sauerstoff, auf eine dicht unterhalb des Schmelzpunktes des lumineszierenden Stoffes liegenden Temperatur erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Gemisches in einer oxydierenden Atmosphäre, z. B. Luft oder Sauerstoff, auf eine oberhalb des Schmelzpunktes des lumineszierenden Stoffes liegenden Temperatur vorgenommen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das anwesende Siliciumoxyd aus in Alkohol zur Lösung gebrachten Äthylsilikatester erhalten wird.