DE1055724B - Apatite-like fluorophosphate phosphor - Google Patents
Apatite-like fluorophosphate phosphorInfo
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Description
3 EKANNTMACHUNG
ER ANMELDUNG
UND AUSG-VBE DER
AUSLEGESCHRIFT: 23. A P R I L 1 9 5 93 E NOTIFICATION
ER REGISTRATION
AND AUSG-VBE THE
EDITORIAL: 23 APRIL 1 9 5 9
Halogenphosphat-Leuchtstoffe sind im allgemeinen dem natürlichen Mineral Apatit mehr oder weniger analoge Verbindungen. Ein solcher Leuchtstoff entspricht etwa der FormelHalogen phosphate phosphors are generally more or less analogous to the natural mineral apatite Links. Such a phosphor corresponds roughly to the formula
3 M3(PO4J2 -(M' L + RL),3 M 3 (PO 4 J 2 - (M 'L + RL),
in der L Halogen oder eine Mischung von Halogenen, R ein oder mehrere Aktivatormetalle und M und M' entweder gleiche oder verschiedene zweiwertige Metalle oder Gemische solcher Metalle darstellen.in which L is halogen or a mixture of halogens, R is one or more activator metals and M and M ' represent either identical or different divalent metals or mixtures of such metals.
Gegenstand der Erfindung ist ein Halogenphosphat, dessen Halogen Fluor ist, insbeondere ein Calciumfluorphosphat, in einer apatitartigen Zusammensetzung, das als Aktivator entweder Antimon allein oder eine Mischung aus Antimon und Mangan enthält.The invention relates to a halogen phosphate, the halogen of which is fluorine, in particular a calcium fluorophosphate, in an apatite-like composition, the activator either antimony alone or a mixture contains from antimony and manganese.
Gemäß der Erfindung wird ein Leuchtstoff bestimmter kritischer Zusammensetzung hergestellt, um eine maximale Fluorescenz zu erzielen.According to the invention, a phosphor of a certain critical composition is produced in order to achieve a maximum To achieve fluorescence.
Halogenphosphat-Leuchtstoffe werden im allgemeinen nach einem Verfahren hergestellt, bei dem Verbindungen der gesamten Bestandteile zusammengemischt und bei erhöhten Temperaturen von etwa 1100 bis 13000C geglüht werden, um eine Umsetzung zu bewirken. Die Verbindungen können beispielsweise saures Calciumphosphat, Calciumcarbonat, Calciumfluorid, Mangancarbonat und Antimonoxyd sein.Halophosphate phosphors are generally produced by a process in which compounds of the entire constituents are mixed together and calcined at elevated temperatures of about 1100 to 1300 ° C. in order to bring about a reaction. The compounds can be, for example, acidic calcium phosphate, calcium carbonate, calcium fluoride, manganese carbonate and antimony oxide.
Nach einem verbesserten Verfahren zur Herstellung von Halogenphosphat-Leuchtstoffen werden zunächst aus verschiedenen Bestandteilen vorgebildete apatitartige Zusammensetzungen bei wesentlich niedrigeren Temperaturen, als zur Bildung des Leuchtstoffs erforderlich sind, hergestellt, diese Zusammensetzungen dann in geeigneten Anteilen zusammengemischt und das Gemisch bei erhöhten Temperaturen zwischen 1100 und 13000C zur Bildung des Leuchtstoffs geglüht. Durch ein derartiges Verfahren ist eine äußerst sichere Regelung der Luminescenzeigenschaften möglich.According to an improved process for the production of halophosphate phosphors, preformed apatite-like compositions from various constituents are first produced at significantly lower temperatures than are required to form the phosphor, these compositions are then mixed together in suitable proportions and the mixture at elevated temperatures between 1100 and 1300 Annealed to 0 C to form the phosphor. Such a method enables extremely reliable regulation of the luminescence properties.
Es wurde nun gefunden, teilweise auf Grund eines derart verbesserten Herstellungsverfahrens, daß die nur fluoridhaltigen Halogenphosphate wesentlich verbessert werden, wenn die Metallhalogenidkomponente apatitartiger Zusammensetzung auf eine kritische Menge von weniger als 1 Mol je 3 Mol Tricalciumorthophosphatkomponente begrenzt wird. Ein solcher Leuchtstoff entspricht der FormelIt has now been found, in part due to such an improved manufacturing process, that the only fluoride-containing halophosphates can be significantly improved if the metal halide component is apatite-like Composition to a critical amount of less than 1 mole per 3 moles of tricalcium orthophosphate component is limited. Such a phosphor corresponds to the formula
3 Ca3(POJ2 · χ (CaF2 + MnF2 + 0,67 SbF3),3 Ca 3 (POJ 2 χ (CaF 2 + MnF 2 + 0.67 SbF 3 ),
η der χ eine Zahl unter 1, vorzugsweise etwa 0,90 ist.η the χ is a number below 1, preferably about 0.90.
Durch Erkennen dieser kritischen Beziehung, die durch das verbesserte Herstellungsverfahren auf Grund der genau durchzuführenden Kontrolle möglich war, wurde des weiteren gefunden, daß verbesserte Ergebnisse auch Apatitartiger Fluorphosphat-LeuchtstorfBy recognizing this critical relationship created by the improved manufacturing process due to the precise control was possible, it was further found that improved results also Apatite-like fluorophosphate luminescent peat
Anmelder:Applicant:
iheral Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)iheral Electric Company,
Schenectady, NY (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher, Patentanwalt,
Köln I1 DeichmannhausDipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher, patent attorney,
Cologne I 1 Deichmannhaus
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. Juli 1953Claimed priority:
V. St. v. America 6 July 1953
John Franklin Ross, Shaker Heights, Ohio,
und Harold William Sloyer, Willoughby,John Franklin Ross, Shaker Heights, Ohio,
and Harold William Sloyer, Willoughby,
Ohio (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt wordenOhio (V. St. A.),
have been named as inventors
erhalten werden, wenn die nur Fluoride enthaltende Zusammensetzung nach dem bisher angewandten Verfahren hergestellt wird und dabei die Metallhalogenidkomponente auf den nachfolgend beschriebenen kritischen Bereich beschränkt wird.obtained when the composition containing only fluorides is produced according to the previously used process and thereby the metal halide component is restricted to the critical range described below.
Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung sei nachfolgend die Herstellung von aus verschiedenen Bestandteilen vorgebildeten apatitartigen Zusammensetzungen nach dem bevorzugten Herstellungsverfahren beschrieben. Die Mischungen der besonderen Bestandteile werden bei den angeführten Temperaturen eine ausreichende Zeitlang geglüht (die Zeit variiert zwischen einigen Minuten und etwa einer Stunde und hängt von der Größe des Ansatzes ab), um die ReaktionFor a better understanding of the subject matter of the invention, the following is the production of various Components preformed apatite-like compositions according to the preferred manufacturing process described. The mixtures of the special ingredients are made at the stated temperatures annealed for a sufficient time (the time varies between a few minutes and about an hour and depends on the size of the approach) to the reaction
4-5 zu vollenden, was durch die Entfernung von flüssigen Verbindungen, wie Wasser, und Kohlendioxyd angezeigt wird.4-5 to complete what is achieved by removing liquid Compounds such as water, and carbon dioxide will appear.
Calciumfluorapatit — Ca3(POJ2 · 0,9 CaF2 Calcium fluorapatite - Ca 3 (POJ 2 · 0.9 CaF 2
CaHPO4 6 Mol ►CaHPO 4 6 moles ►
CaCO3 3 „CaCO 3 3 "
CaF2 0,9 „CaF 2 0.9 "
gemischt und geglüht bei 900 bis 950° C.mixed and annealed at 900 to 950 ° C.
909 507/526909 507/526
Manganfluorapatit — 3 Ca3(POJ2 · 0,9 MnF2 Manganese fluorapatite - 3 Ca 3 (POJ 2 · 0.9 MnF 2
Ca3(POJ2 3 MolCa 3 (POJ 2 3 mol
MnCO3 0,9 „MnCO 3 0.9 "
NH4HF2 0,9 ,,NH 4 HF 2 0.9 ,,
Das Gemisch wird zuerst auf etwa 2250C zur Bildung von MnF2 erhitzt und dann bei 9000C geglüht.The mixture is first heated to about 225 0 C to form MnF 2, and then annealed at 900 0 C.
Antimonfluorapatit — 3Ca3(POJ2 · 0,9 (0,67 SbF3)Antimony fluorapatite - 3Ca 3 (POJ 2 0.9 (0.67 SbF 3 )
Ca3(POJ2 3 Mol % Ca 3 (POJ 2 3 mol %
Sb2O3 0,3 „Sb 2 O 3 0.3 "
NH4HF2 0,9 „NH 4 HF 2 0.9 "
Das Gemisch wird zuerst auf etwa 225° C zur Bildung von SbF3 erhitzt und dann bei 11000C geglüht.The mixture is first heated to 225 ° C e twa to the formation of SbF 3 and then annealed at 1100 0 C.
Ein geeigneter Leuchtstoff kann durch Glühen bei einer Temperatur von etwa 11600C einige Minuten bis etwa 1 Stunde lang, wobei die Zeit von der Ansatzgröße abhängt, eines Gemisches der vorgebildeten Bestandteile der apatitartigen Zusammensetzungen in den nachfolgend angeführten Anteilen hergestellt Werden ·A suitable phosphor can be obtained by annealing at a temperature of about 1160 0 C for a few minutes to about 1 hour, the time depends on the batch size, a mixture of the pre-formed components of the apatite-like compositions are prepared in the listed below proportions ·
3Ca3(POJ2
3Ca3(POJ3 3Ca 3 (POJ 2
3Ca 3 (POJ 3
0,9 CaF2 0.9 CaF 2
0,9 (0,67 SbF3)0.9 (0.67 SbF 3 )
MolteileMolar parts
0,775 0,22500.775 0.2250
Gewichtsteile Parts by weight
776 233776 233
Ein Leuchtstoff mit relativ geringem Mangangehalt kann durch Glühen der vorgebildeten apatitartigen Zusammensetzungen in dem folgenden Verhältnis hergestellt werden:A phosphor with a relatively low manganese content can be produced by annealing the preformed apatite-like Compositions can be made in the following ratio:
3 Ca3(POJ2-0,9 CaF2 3 Ca 3 (POJ 2 -0.9 CaF 2
3 Ca3(POJ2-0,9 MnF2 3 Ca 3 (POJ 2 -0.9 MnF 2
3 Ca3(POJ2 · 0,9 (0,67 SbF3) .3 Ca 3 (POJ 2 x 0.9 (0.67 SbF 3 ).
MolteileMolar parts
0,6176 0,1574 0,22500.6176 0.1574 0.2250
Gewichtsteile Parts by weight
618 160 233618 160 233
Ein Leuchtstoff mir relativ hohem Mangangehalt wird erhalten durch Glühen vonA phosphor having a relatively high manganese content is obtained by annealing
3 Ca3(POJ2 -0,9 CaF2 3 Ca 3 (POJ 2 -0.9 CaF 2
3 Ca3(POJ2-0,9 MnF2 3 Ca 3 (POJ 2 -0.9 MnF 2
3 Ca3(POJ2-0,9 (0,67 SbF3).3 Ca 3 (POJ 2 -0.9 (0.67 SbF 3 ).
MolteileMolar parts
0,42500.4250
0,3500 0,22500.3500 0.2250
Gewichtsteile Parts by weight
425 355 233425 355 233
Wie vorstehend angeführt, werden die verbesserten Ergebnisse auch erhalten, wenn das nur Fluorid enthaltende Halogenphosphat durch gleichzeitiges Glühen der Ausgangsstoffe hergestellt wird. In der nachfolgenden Tabelle werden 16 Leuchtstoffe angeführt, die unter Verwendung der angeführten Gewichtsanteile der Bestandteile und durch Glühen des Gemisches bei einer Temperatur zwischen etwa 1100 und 13000C, vorzugsweise etwa 11600C, hergestellt wurden.As stated above, the improved results are also obtained when the fluoride-only halophosphate is prepared by simultaneously calcining the starting materials. The table below lists 16 phosphors which were produced using the stated proportions by weight of the constituents and by annealing the mixture at a temperature between about 1100 and 1300 ° C., preferably about 1160 ° C.
CaHPO4
CaCO3 ..
CaF2 .. .
Sb2O3 ...CaHPO 4
CaCO 3 ..
CaF 2 ...
Sb 2 O 3 ...
136 47,0 9,7 3,0136 47.0 9.7 3.0
HP 1173HP 1173
CaCO3
CaF2 .
MnCO3
Sb2O3 .CaCO 3
CaF 2 .
MnCO 3
Sb 2 O 3 .
HP 1174HP 1174
CaHPO4
CaCO3 ..
CaF2 ...
MnCO3 .
Sb2O3 .. .CaHPO 4
CaCO 3 ..
CaF 2 ...
MnCO 3 .
Sb 2 O 3 ...
HalogenphosphatHalophosphate
Die vorstehend angeführten verschiedenen Modifikationen enthalten Fluor in den nachfolgenden molaren Anteilen:The various modifications listed above contain fluorine in the molar amounts below Shares:
Die gesamten Α-Proben enthaltenThe entire Α samples included
1,0 Mol F auf 6MoIPO4; die gesamten B-Proben enthalten1.0 mole of F on 6MoIPO 4 ; contain all of the B samples
0,95 Mol F auf 6MoIPO4; die gesamten C-Proben enthalten0.95 moles of F on 6MoIPO 4 ; contain all of the C samples
0,90 Mol F auf 6MoIPO4; die gesamten D-Proben enthalten0.90 moles of F on 6MoIPO 4 ; contain all of the D samples
0,85 Mol F auf 6MoIPO4; die gesamten Ε-Proben enthalten0.85 moles of F on 6MoIPO 4 ; contain the entire Ε samples
0,80 Mol F auf 6MoIPO4; die gesamten F-Proben enthalten0.80 moles of F on 6MoIPO 4 ; contain all of the F-samples
0,75 Mol F auf 6MoIPO4.0.75 moles of F on 6MoIPO 4 .
Die Erfindung sei des weiteren an Hand der Zeichnungen erläutert.The invention is further explained with reference to the drawings.
Fig. 1 bis 3 sind Spektroradiometerkurven der Spektralemissionen verschiedener Leuchtstoffe beim Bestrahlen mit ultraviolettem Licht von 2537 Ä.1 to 3 are spectroradiometer curves of the spectral emissions of various phosphors upon irradiation with ultraviolet light of 2537 Å.
Die Kurven in Fig. 4 erläutern die relative Energie von sieben Leuchtstoffzusammensetzungen mit verschiedenen Fluoridgehalten.The curves in Fig. 4 illustrate the relative energies of seven phosphor compositions with different Fluoride levels.
Aus den Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, daß die optimale Helligkeit bei dem blauen Halogenphosphat (HP 1172; Fig. 1) erhalten wird, wenn der Fluoridgehalt innerhalb des Bereiches zwischen 0,7 (oder sogar noch weniger) und 0,9 Mol je 6 Mol PO4 liegt. Bei dem Leuchtstoff mit relativ geringem Mangangehalt (HP 1173; Fig. 2) und bei dem Leuchtstoff mit relativ hohem Mangangehalt (HP 1174; Fig. 3) liegt der optimale Fluoridgehalt zwischen 0,85 und 0,95 Mol je 6 Mol PO4.It can be seen from FIGS. 1 to 3 that the optimum brightness for the blue halophosphate (HP 1172; FIG. 1) is obtained when the fluoride content is within the range between 0.7 (or even less) and 0.9 mol 6 moles of PO 4 each. In the case of the phosphor with a relatively low manganese content (HP 1173; FIG. 2) and the phosphor with a relatively high manganese content (HP 1174; FIG. 3), the optimum fluoride content is between 0.85 and 0.95 mol per 6 mol of PO 4 .
Die aktivierenden Elemente Antimon und Mangan werden in etwa den gleichen Anteilen wie bisher bei Halogenphosphat-Leuchtstoffen verwendet. So kann der Antimonfluorapatit in einer optimalen Menge von etwa 22,5 Molprozent verwendet werden, aber auch in Anteilen von etwa 10 bis 40 Molprozent. Der Manganfluorapatit kann in Anteilen von 0 bis etwa 50 Molprozent verwendet werden. Nach Gewichtsprozent berechnet entsprechen diese Anteile etwa 0,75 bis 3°/0 Sb und 0 bis 2,4 % Mn. Mangan kann jedoch auch in wesentlich grö(3eren Anteilen,The activating elements antimony and manganese are used in roughly the same proportions as previously in halogen phosphate phosphors. Thus, the antimony fluorapatite can be used in an optimal amount of about 22.5 mol percent, but also in proportions of about 10 to 40 mol percent. The manganese fluoroapatite can be used in proportions from 0 to about 50 mole percent. Calculated by weight percent of these components correspond approximately to 0.75 to 3 ° / 0 Sb and 0 to 2.4% Mn. However, manganese can also be used in significantly larger proportions,
z. B. 4 Gewichtsprozent der Gesamtmasse oder sogar noch wesentlich mehr, verwendet werden.z. B. 4 percent by weight of the total mass or even significantly more can be used.
Die drei Kurven in der unteren Hälfte der Fig. 4 mit den Bezeichnungen HP 1172, HP 1172, und HP 1174 stammen jeweils von Reihen von Leuchtstoffzusammen-Setzungen, die vorstehend angeführt und gleich bezeichnet sind. Die vier Kurven der oberen Hälfte der Fig. 4 m;t den Bezeichnungen HP 1135, HP 1136, HP 1137 und HP 1138 stammen jeweils von Reihen von Leuchtstoffen, die durch Glühen der nachfolgend angeführten Gemische vorgebildeter Bestandteile hergestellt wurden.The three curves in the lower half of FIG. 4 with the designations HP 1172, HP 1172, and HP 1174 each originate from series of phosphor compositions which are given above and which are identified identically. The four curves in the upper half of FIG. 4 m; t, designated HP 1135, HP 1136, HP 1137 and HP 1138, each come from series of phosphors which were produced by annealing the mixtures of preformed constituents listed below.
ABCDEFABCDEF
HP 1135 (ohne Mn)HP 1135 (without Mn)
3Ca3(PO4)2 3Ca3(PO4), 3Ca3(POJ2 3Ca3(PO4),3Ca 3 (PO 4 ) 2 3Ca 3 (PO 4 ), 3Ca 3 (POJ 2 3Ca 3 (PO 4 ),
3 Ca3(POJ2 · 3 Ca3(PO4), ■ 3 Ca3(PO4), · 3 Ca3(PO4), ■ 3 Ca3(PO4), ■3 Ca 3 (POJ 2 • 3 Ca 3 (PO 4 ), ■ 3 Ca 3 (PO 4 ), • 3 Ca 3 (PO 4 ), ■ 3 Ca 3 (PO 4 ), ■
3Ca3(PO4), 3Ca3(POJ2 3Ca3(PO4), 3Ca3(PO4), 3 Ca3(PO4), ■3Ca 3 (PO 4 ), 3Ca 3 (POJ 2 3Ca 3 (PO 4 ), 3Ca 3 (PO 4 ), 3 Ca 3 (PO 4 ), ■
■ (1,0CaF2) ....■ (1,0CaF 2 ) ....
• (0,7 CaF2) ....• (0.7 CaF 2 ) ....
• (0,3 CaF2) ....• (0.3 CaF 2 ) ....
■ (0,67SbF3)■ (0.67SbF 3 )
985985
233233
786 195786 195
233233
583 394583 394
233233
382382
590590
233233
181181
786786
233233
HP 1136 (geringer Mn-Gehalt)HP 1136 (low Mn content)
(1,0CaF2) (0,7 CaF2) (0,3 CaF2) ., (1,0MnF2) , (0,67 SbF3)(1.0CaF 2 ) (0.7 CaF 2 ) (0.3 CaF 2 )., (1.0MnF 2 ), (0.67 SbF 3 )
HP 1137 (mittlerer Mn-Gehalt)HP 1137 (medium Mn content)
(1,0CaF2) . (0,7 CaF2) . (0,3 CaF2) ., (1,0MnF2) , (0,67 SbF3)(1.0CaF 2 ). (0.7 CaF 2 ). (0.3 CaF 2 )., (1.0MnF 2 ), (0.67 SbF 3 )
HP 1138 (hoher Mn-Gehalt)HP 1138 (high Mn content)
3Ca3(PO4),- (1,0CaF2) . 3 Ca3(PO4), ■ (0,7CaF2) 3Ca3(POJ2- (0,3CaF2) 3Ca3(POJ2- (1,0MnF2) 3 Ca3(POJ2-(0,67 SbF3)3Ca 3 (PO 4 ), - (1.0CaF 2 ). 3 Ca 3 (PO 4 ), ■ (0.7CaF 2 ) 3Ca 3 (POJ 2 - (0.3CaF 2 ) 3Ca 3 (POJ 2 - (1.0MnF 2 ) 3 Ca 3 (POJ 2 - (0.67 SbF 3 )
Claims (3)
britische Patentschrift Nr. 578 192.French Patent No. 938 856;
British Patent No. 578 192.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US1055724XA | 1953-07-06 | 1953-07-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1055724B true DE1055724B (en) | 1959-04-23 |
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ID=22306576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1055724B (en) |
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