DE1614228B2 - Rot aufleuchtender Leuchtstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung - Google Patents
Rot aufleuchtender Leuchtstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen VerwendungInfo
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Description
entspricht, in der χ zwischen den Werten 5 · 10 3
und 2 · 10-· liegt.
5. Verfahren zur Herstellung des rot aufleuchtenden Leuchtstoffes nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Europiumoxyd mit mindestens einem der Oxyde
der Metalle der Gruppe B zusammen mit wasserfreien Oxyden der Elemente der Gruppe A oder mit
Verbindungen der Elemente der Gruppe 4, die sich zu Oxyden zersetzen, in den für die Bildung der rot
lumineszierenden Komponente mit der Formel AB(I-D Eu^O2 geeigneten Gewichtsmengen in einer
trockenen Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 900° und 12000C erhitzt wird.
6. Verwendung des Leuchtstoffs nach Anspruch 1,2,3 oder 4 in Bildschirmen von Elektronenstrahlröhren
zur Wiedergabe von Farbbildern, insbesondere Farbfernsehbildern.
Die Erfindung bezieht sich auf einen bei Anregung rot aufleuchtenden Leuchtstoff, der aus einer mit dreiwertigem
Europium aktivierten Verbindung besteht. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zur Herstellung eines derartigen rot aufleuchtenden Leuchtstoffes und auf die Verwendung dieses Leuchtstoffes
in Bildschirmen von Elektronenstrahlröhren, zur Wiedergabe von Farbbildern, z. B. Farbfernsehbildern.
Es ist bekannt, in Leuchtstoffen als Aktivator mindestens ein Metall der Seltenen Erden zu verwenden.
Insbesondere wurde versucht, Leuchtstoffe zu erhalten, die bei Elektronenanregung tiefrot aufleuchten. Derartige
Stoffe sind nämlich für die Verwendung in Elektronenstrahlröhren zur Wiedergabe von Farbbildern,
insbesondere Farbfernsehbildern, von besonderer Bedeutung. Wenn die Stoffe auch mit Ultraviolettstrahlung
angeregt werden können, können sie gegebenenfalls zur Farbverbesserung des von Gasentladungslampen,
insbesondere Quecksilberdampfentladungslampen, ausgesandten Lichtes benutzt werden.
Dieses Licht weist häufig nämlich einen großen Mangel an roter Strahlung auf, wodurch mit den Lampen keine
befriedigende Farbwiedergabe erzielt werden kann.
Bei den Untersuchungen, die zu den bekannten Veröffentlichungen geführt haben, wurde insbesondere
ein hoher Umwandlungsgrad, eine gute Temperaturabhängigkeit und ein tiefrotes Aufleuchten angestrebt.
Es hat sich herausgestellt, daß diese Eigenschaften oft in Kombination mit Leuchtstoffen mit unter» -Redlichen
Grundgittern erzielt werden können, w·· sie
ίο das Metall der Seltenen Erde Europium in dreiwertiger
Form enthalten. Dies wurde z. B. für mit Europ.um aktiviertes Gadoliniumoxyd und Yttriumvanadat beschrieben.
Wegen ihres bei Anregung tiefroten Aufleuchtens sind diese Stoffe besonders für die Anwen-
is dung in Elektronenstrahlröhren zur Wiedergabe von
Farbbildern geeignet. Die ausgesandte Strahlung dieser Verbindungen weist ein Intensitätsmaximum zwischen
600 und 625 nm auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leucht-
ao stoffe mit einem Energiewirkungsgrad zu schaffen, der erheblich höher als der der meisten bekannten mit
Europium aktivierten Stoffe ist, was besonders für die Erzeugung lichtstarker Bilder in Elektronenstrahlröhren
von großer Bedeutung ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen bei Anregung rot aufleuchtenden Leuchtstoff gelöst,
der aus einer mit dreiwertigem Europium aktivierten Verbindung besteht und dadurch gekennzeichnet ist,
daß er der Formel AB(, χ]Ε\ΐχΟ2 entspricht, in der A
mindestens ein Alkalimetall und B mindestens ein Metall der dreiwertigen Metalle Yttrium, Gadolinium,
Lutetium, Lanthan, Scandium, Indium sind und in der χ größer als 10 4 und kleiner als 4 · 10 4 ist.
Die der obenerwähnten Formel entsprechenden Verbindungen können mit Elektronen, kurzwelliger
Ultraviolettstrahlung und Röntgenstrahlung angeregt werden Sie lassen sich daher in Elektronenstrahlröhren,
Röntgenschirmen und in Kombination mit Gasentladungslampen, z. B. Quecksilberdampfentladungslampen,
verwenden.
Das Emissionsspektrum der der obenerwähnten Formel und den obenerwähnten Bedingungen entsprechenden
Stoffe weist ein einziges sehr schmales Band mit einem zwischen 610 und 615 nm liegenden
Maximum auf. Im Gegensatz z. B. zu dem bekannten mit Europium aktivierten Yttriumvanadat weist das
Emissionsspektrum der Verbindungen nach der Erfindung bei Wellenlängen über 625 nm keine Linien auf.
Außerdem weist der grüne Teil des Spektrums nahezu keine Emissionslinien auf, wie sie bei anderen mit
Europium aktivierten Verbindungen häufig auftreten.
Ein wesentlicher Vorteil der Leuchtstoffe nach der
Erfindung besteht weiter darin, daß ihre Farbe weiß ist. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Verwendung
in Elektronenstrahlröhren. Wenn ein Leuchtstoff auf dem Schirm einer derartigen Röhre nicht weiß, sondern
z. B. gelb ist, wie dies bei den bis vor kurzem sehr häufig verwendeten mit Silber aktivierten Zink-Kadmium-Sulfiden
der Fall ist, ergibt sich der Nachteil, daß die Farbe des beobachteten Bildes nicht nur
durch die aufleuchtende Farbe des Leuchtstoffes, sondern auch durch die Leuchtstoffarbe selbst bestimmt
wird, weil von außen her auf den Schirm Licht auffällt und in Richtung auf den Beobachter reflektiert
wird. Wenn der die rot aufleuchtende Farbe des Schirmes bildende Leuchtstoff gelb gefärbt ist, wie dies
bei den obenerwähnten Sulfiden der Fall ist, tritt infolge des auffallenden am Schirm reflektierten Lichtes
eine Verschiebung in der beobachteten Farbe in Richtung
auf Orange auf. Ist der Leuchtstoff weiß gefärbt, wie der rot aufleuchtende Leuchtstoff nach der Erfindung,
so kann keine Farbverschiebung mehr auftreten. Es wird dann zwar eine etwas weniger gesättigte Farbe
beobachtet, die aber wesentlich weniger störend als eine Farbverschiebung ist.
Vorzugsweise enthält der Leuchtstoff nach der Ergndung
als A Natrium und/oder Lithium und als B mindestens eines der Elemente Yttrium, Gadolinium
und Lutetium. Bei Anwendung dieser Elemente werden nämlich die höchsten Energiewirkungsgrade
erzielt, im allgemeinen sind Verbindungen, in denen die Menge an Europium derart groß ist, daß χ zwischen
2 · 10~l und 5 · 10~s liegt, vorzuziehen, da dann die
höchsten Quantenwirkungsgrade erzielt werden. Eine besonders geeignete Verbindung, die daher bevorzugt
wird, ist NaGd(J-T)Eu1O1, wobei χ zwischen 5 · 10~3
und 2 · 10-l liegt.
Die Herstellung der Verbindungen erfolgt vorzugsweise durch Erhitzen eines Gemisches aus mindestens
einem der Oxyde der mit B bezeichneten Metalle und mindestens einem der wasserfreien Oxyde der Alkalimetalle
zusammen mit Europiumoxyd. Die Erhitzung wird in einer trockenen Atmosphäre bei einer zwischen
900 und 12000C liegenden Temperatur durchgeführt. Statt der wasserfreien Oxyde der Alkalimetalle lassen
sich auch wasserfreie Verbindungen verwenden, die sich bei der Erhitzungstemperatur zu den Oxyden 7ersetzen.
Insbesondere werden bei diesem Verfahren Verbindungen, die sich ohne Wasserbildung zersetzen,
z. B. Karbonate, benutzt.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Beispiels für die Herstellung der Verbindung
NaGd^95Eu0105O2
näher erläutert.
Beispiel
Es wird von einem Gemisch von
Es wird von einem Gemisch von
12,7 g wasserfreiem Na2CO3,
34.4 g wasserfreiem Gd.O3,
1,76 g wasserfreiem Eu2O3
34.4 g wasserfreiem Gd.O3,
1,76 g wasserfreiem Eu2O3
ίο ausgegangen. Dieses Gemisch, in dem zur Förderung
einer großen Ausbeute der Reaktion ein Überschuß von etwa 20% Soda vorhanden ist, wird in einem
Mörser gründlich gemischt. Dann wird das Gemisch nochmals in einem Va.kuumexsiccator über Silikagel
getrocknet. Danach wird das Gemisch 4 Stunden in einem Ofen auf etwa 90O0C in einem trockenen Sauerstoffstrom
erhitzt. Nach Abkühlung wird das Reaktionsgemisch wiederum in einem Mörser feingemahlen
und dann im Vakuumexsiccator getrocknet. Dann wird wieder 4 Stunden bei einer Temperatur ve η etwa
HOO0C im trockenen Sauerstoffstrom erhitzt. Da? auf
diese Weise erhaltene Reaktionsprodukt wird feingemahlen und erforderlichenfalls gesiebt und ist dann
fertig zur Anwendung für einen Leuchtschirm. Der
»5 Stoff kann mit kurzweiliger Ultraviolettstrahlung mit
einer Wellenlänge von 253,7 nm und mit Elektronen angeregt werden.
Verbindungen mit anderen Alkalimetallen und/oder dreiwertigen Elementen können durch entsprechende
Verfahren hergestellt werden, bei denen die Mengen der zu mischenden Ausgangskomponenten entsprechend
dem im Rot aufleuchtenden Leuchtstoff gewünschten Molverhältnis gewählt werden.
In der nachstehenden Tabelle sind Eigenschaften verschiedener Verbindungen nach der Erfindung, deren molare Zusammensetzung in der ersten Spalte angegeben ist, aufgeführt.
In der nachstehenden Tabelle sind Eigenschaften verschiedener Verbindungen nach der Erfindung, deren molare Zusammensetzung in der ersten Spalte angegeben ist, aufgeführt.
| Zusammensetzung | Spektralverteilung | Intensitäten | grün | tief rot | Wirkungsgrad | Quanten |
| Wellenlänge | sehr schwach | λ > 625 nm | Bei Elektronan | wirkungsgrad bei | ||
| der stärksten | sehr schwach | sehr schwach | strahlanregung | Ultraviolett | ||
| roten Linie | sehr schwach | sehr schwach | anregung | |||
| sehr schwach | sehr schwach | λ =-= 253,7 nm | ||||
| orange | abwesend | sehr schwach | in % | |||
| in nm | schwach | abwesend | sehr schwach | in % | 60 | |
| NaGd0i99Eu0i01O2 | 611 | schwach | abwesend | abwesend | 9 | 80 |
| NaGd0i96Eu0i05O2 | 611 | schwach | abwesend | abwesend | 7 | 70 |
| NaGd0i9Eu0ilO2 | 611 | schwach | abwesend | abwesend | 6 | 30 |
| NaY0196Eu0105Oa | 612 | schwach | abwesend | 2 | 60 | |
| LiGd0i95Eu0i05O2 | 613 | schwach | 4 | 40 | ||
| LiY0195Eu0105O2 | 614 | schwach | 2 | 40 | ||
| LiLu0195Eu0i05O2 | 613 | schwach | 4 | 20 | ||
| LiIn0r95Eu0,05Oä | 613 | schwach | 1 | 20 | ||
| LiSc0.95Eu0,05O2 | 613 | 2 | ||||
Claims (4)
1. Bei Anregung rot aufleuchtender Leuchtstoff, der aus einer mit dreiwertigem Europium aktivierten
Verbindung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff der Formel AB(J-X)EUxOj, entspricht, in der A mindestens
ein Alkalimetall und B mindestens ein Metall der dreiwertigen Metalle Yttrium, Gadolinium, Lutetium,
Lanthan, Scandium, Indium sind und in der χ größer als 10~4 und kleiner als 4 · 10"l ist.
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß A Natrium und/oder Lithium
und B mindestens ein Element aus der Gruppe Yttrium, Gadolinium und Lutetium sind.
3. Leuchtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß χ zwischen 5 · 10*s und
2 · 10-l liegt.
4. Leuchtstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er der Formel
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