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Infrarotstrahler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Infrarotstrahler und auf eine einen solchen Infrarotstrahler enthaltende Vorrichtung.
Im Gebiet der lumineszierenden Stoffe sind ausgedehnte Untersuchungen mit Sulfiden, Seleniden und auch wohl Telluriden von Zink und Kadmium als Basisstoff durchgeführt. In der Literatur findet man eingehende Beschreibungen der Emissionen, welche man mit verschiedenen Aktivatoren in diesen Basisstoffen erzeugen kann. Es zeigt sich, dass man im wesentlichen das ganze Spektrum durch eine geeignete Wahl der Aktivatoren und die Wahl der Menge des Aktivators umfassen kann. Auch kann man durch bestimmte Kombinationen von Kationen und Anionen im Basisstoff verschiedene Emissionen erhalten. Die Anregung dieser lumineszierenden Stoffe kann nahezu immer sowohl durch elektromagnetische, z. B. ultraviolette, als auch durch korpuskulare Strahlung, z. B. Elektronen, stattfinden.
Ein Infrarotstrahler nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verbindung von wenigstens einem Element der durch die Elemente Zink und Kadmium gebildeten Gruppe und wenigstens einem der Elemente der durch die Elemente Schwefel, Selen und Tellur gebildeten Gruppe enthält, aktiviert mit 10-2 - 10-6 Grammatomen Vanadium je Mol Verbindung.
Es hat sich gezeigt, dass Vanadium in Sulfiden, Seleniden und Telluriden als Aktivator wirken kann und dann eine Emission im weiten Infrarot mit einem Maximum zwischen 1, 8 und 2, 4 u verursacht. Die Anregung dieser mit Vanadium aktivierten Verbindungen kann sowohl durch elektromagnetische Strahlung, z. B. Licht oder ultraviolette Strahlung, als auch durch korpuskulare Strahlung, z. B. Elektronen, stattfinden. Die Emission findet in einem schmalen Wellenlängenband statt, was für viele Verwendungen von Bedeutung ist. Durch die Erfindung steht nämlich eine Quelle langwelliger Infrarotstrahlung zur Verfügung, welche sich nicht auf das Ausfiltrieren der erwünschten Strahlung aus einem breiten Spektrum gründet.
Die Absorption der anregenden Strahlung und die Ausbeute der Umsetzung kann noch dadurch ver-
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fluss auf die Spitze der Emission.
Der Aktivator- und Koaktivatorgehalt wird vorzugsweise zwischen 5. 10 -5 und 5. 10 -4 Grammatomen je Mol Verbindung gewählt. Bei diesen Gehalten wird nämlich die stärkste Emission erhalten.
Die Verbindungen für den Infrarotstrahler nach der Erfindung können auf eine Weise, welche im wesentlichen den bekannten Herstellungsverfahren für andere Sulfide, Selenide und Telluride entspricht, hergestellt werden. Zur Erläuterung dient untenstehendes Beispiel zur Herstellung von Zinksulfiden mit Vanadium als Aktivator und Silber als Koaktivator.
Beispiel: Ein Gemisch von 100 g reinem ZnS, 20 ml einer Lösung von Ammoniummetavanadat, welche 0,525 g Vanadium pro Liter enthält, und 20 ml einer Lösung von Silbernitrat, welche 1, 11 g Silber pro Liter enthält, wird hergestellt. Nachdem dieses Gemisch gut gerührt ist, wird es bei einer Temperatur zwischen 800C und 150 C getrocknet. Das trockene Produkt wird in ein Quarzschiffchen gebracht und dann während zwei Stunden auf 11000C in einer Atmosphäre von trockenem Schwefelwasserstoff er-
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hitzt. Nachdem das gebrannte Produkt gekühlt ist, wird es gemahlen und homogenisiert. Das homogene Produkt wird dann aufs neue unter den gleichen Bedingungen und während derselben Zeit erhitzt. Nach dem Abkühlen des erhaltenen Produktes wird nötigenfalls gemahlen und gesiebt.
Der erhaltene infrarotstrahlende Stoff ist dann fertig zur Verwendung.
Zur Verbesserung der Kristallstruktur der gebrannten Produkte kann man Stoffe verwenden, welche an sich als Schmelzmittel bekannt sind, z. B. Chloride oder Fluoride der Alkalimetalle.
Der Aktivator kann auch in einer andern Verbindung dem Ausgangsgemisch zugeführt werden, z. B. als Vanadiumpentoxyd. Gegebenenfalls kann man die Verbindungen, welche die Aktivatoren und Koaktivatoren enthalten, als trockene Stoffe mit dem Zinksulfid mischen.
Zur Herstellung von Seleniden, Telluriden oder gemischten Verbindungen der Elemente Zink und Kadmium, kann man auf ganz entsprechende Weise vorgehen. Bei Kadmiumselenid wählt man die Erhitzungstemperatur vorzugsweise etwa 950 C.
Die Selenide werden vorzugsweise in einer Atmosphäre von Selenwasserstoff, dem eine Menge Wasserstoff oder Stickstoff hinzugefügt worden ist, erhitzt. Die Telluride werden vorzugsweise in einer At- mesphäre von Wasserstoff oder Stickstoff erhitzt.
Die Emission verschiedener Verbindungen wird jetzt an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 die Emissionskurven von Zinksulfid mit verschiedenen Aktivatoren und Koaktivatoren, Fig. 2 die Emissionskurven von Kadmiumsulfid mit verschiedenen Aktivatoren und Koaktivatoren, Fig. 3 die Emissionskurven von Zinkselenid mit verschiedenen Aktivatoren und Koaktivatoren und Fig. 4 die Emissionskurven von Kadmiumselenid mit verschiedenen Aktivatoren und Koaktivatoren zeigt.
In den Figuren ist auf der Abszisse sowohl die Wellenlänge in Mikron als auch die Photoenergie in eV aufgetragen. Auf der Ordinate der Darstellungen ist die Intensität der emittierten Strahlung aufgetragen.
Für alle Figuren ist die Intensität hinsichtlich des gleichen Standards bei Zimmertemperatur gemessen.
Der Gehalt an Aktivator und gegebenenfalls Koaktivator war in allen Verbindungen, von denen die Emissionskurven in den Figuren gezeigt sind, 2. 10-4 Grammatome je Mol Verbindung.
In Fig. 1 zeigt Kurve 1 die Emission von Zinksulfid aktiviert mit Vanadium, Kurve 2 die Emission von Zinksulfid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Silber. Kurve 3 zeigt die Emission von Zinksulfid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Kupfer.
In Fig. 2 zeigt Kurve 1 die Emission von Kadmiumsulfid aktiviert mit Vanadium, Kurve 2 die Emis- sion von Kadmiumsulfid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Silber, Kurve 3 die Emission von Kadmiumsulfid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Kupfer und Kurve 4 die Emission von Kadmiumsulfid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Gold.
In Fig. 3 zeigt Kurve 1 die Emission von Zinkselenid aktiviert mit Vanadium, Kurve 2die Emission von Zinkselenid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Silber und Kurve 3 die Emission von Zinkselenid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Kupfer.
In Fig. 4 zeigt Kurve 1 wieder die Emission von Kadmiumselenid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Silber, Kurve 2 die Emission von Kadmiumselenid aktiviert mit Vanadium und koaktiviert mit Kupfer und Kurve 3 die Emission von Kadmiumselenid aktiviert mit Vanadium.
Ein Infrarotstrahler nach der Erfindung eignet sich besonders-zur Verwendung in einer Anzeigevorrichtung oder in einem Schalter in Kombination mit photoempfindlichem Bleisulfid, da dies eine maximale Erregung bei 2,5 11 hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Infrarotstrahler, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Verbindung von wenigstens einem Element der durch die Elemente Zink und Kadmium gebildeten Gruppe und wenigstens einem der Elemente der durch die Elemente Schwefel, Selen und Tellur gebildeten Gruppe enthält, welche Verbindung mit 10-2 bis 10-6 Grammatomen Vanadium je Mol Verbindung aktiviert ist.