DE2234968A1 - Leuchtmasse - Google Patents

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Dr. F. Zurnsleln senf. - Dr\ E. Ässrnartrt Dr. R. KoerUgsberger - Dfpfc-Phys. R, Höfelsäuier - Pr* F. Ztimstein

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Case 47P034-3

Tokyo Shibaura Electric Co.,Ltdr, Kawasaki-shi/Japan

Leuclitmasse

Die Erfindung betrifft eine neue Art einer Leuchtmasse, die beispielsweise bei Lichtpunktabtast- und elektronischen Videoaufzeichnungsvorrichtungen verwendet werden kann.

Leuchtmassenmaterialien dieser Art, die bis heute bekannt sind, umfassen beispielsweise Calcium-Magneslumsilieat,: das mit Cer aktiviert ist, und Yttriumsilicat,, das ebenfalls mit Cer aktiviert ist. Für diese Leuchtmassenmaterialien besteht das praktische Bedürfnis, daß sie für elite sehr kurze Zeit ein Nachleuchten beibehalten sollen und daß sie eine deutliche Lumineszenz anzeigen*

Alle bekannten Leuchtstoffmaterialien besitzen die Nachteile, daß sie, wenn sie praktisch als leuchtender Bildschirm verwendet werden, beispielsweise in einem Lichtpunktabtaster, durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen in ihres·

Qualität nachteilig beeinflußt werden. Es besteht daher ein großer Bedarf für Leuchtstoffmassen, die fähig sind, eine intensive Lumineszenz zu emittieren.

Gegenstand der Erfindung ist eine neue Art von Leuchtmassenmaterial,, hergestellt aus Cer(HI)-aktiviertem Lutetium-Yttriumsilicat. Mit der erfindungsgemäßen Masse erhält man eine wesentlich licht-stärkere bzw. hellere Lumineszenz als mit den bekannten Leuchtstoffmaterial!en.

Das erfindungsgemäße Material zeigt nur während extrem kurzer Zeit ein Nachleuchten und es besitzt einen lumineszierenden Bereich, der sich von den ultravioletten Strahlen zu den kürzeren ¥ellenstrahlen des sichtbaren Lichts erstreckt und der beispielsweise in gutem Einklang steht mit der S-4-photoelektrischen Oberfläche, was eine hohe Lumineszenzwirksamkeit anzeigt. Das erfindungsgemäße Leuchtmassenmaterial ist somit nicht nur für die Verwendung in Lichtpunktabtastern und elektronischen Videoaufzeichnungsvorrichtungen geeignet, sondern ebenfalls für fluoreszierende Lampen für spezielle Anwendungen und für Röntgenröhren.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Kurvendiagramm des Lumineszenzspektrums dargestellt, das von einem erfindungsgemäßen Leuchtstoffmaterial emittiert wird.

Das erfindungsgemäße Leuchtmassenmaterial wird hergestellt, indem man zuerst Lutetiumoxyd, Kieselsäureanhydrid und Yttriumoxyd als Rohmaterialien mit Verbindungen des Cer(lII) als Aktivierungsmittel vermischt. Verbindungen von Cer(lll) umfassen beispielsweise CerClIIJ-chlorld, Cer(IIl)-hydroxyd und Cer(III)-nitrat. Die Mischung wird dann mehrere Stunden bei einer bestimmten Temperatur in einer reduzierend wirkenden oder sauerstofffreien Atmosphäre gebrannt. Das so hergestellte Leuchtstoffmaterial wird dann weiter mehrere Stunden bei dieser Temperatur ge-

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brannt, wobei man das gewünschte Produkt erhält.

Wird das Leuchtstoffmaterial, das aus Cer-aktiviertem Lutetium-Yttriumsilicat auf erfindungsgemäße Weise hergestellt wurde, durch Elektronenstrahlen oder.ultraviolette Strahlen, die beispielsweise Wellenlängen von 3650 2 und 2537 & besitzen, angeregt, so emittiert es eine intensive bläulich- violette Lumineszenz.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

Das Molverhältnis, in dem Lutetiumoxyd und Yttriumoxyd in diesem Beispiel 1 vermischt wurden, entspricht dem Fall, wo der Koeffizient X der Molverhältnisse 0,4 beträgt, wobei der Koeffizient χ in der späteren Tabelle angegeben wird.

Die folgenden Materialien wurden in den angegebenen Teilen verwendet.

Lutetiumoxyd (Lu₂O₃) 6,37 g

Yttriumoxyd (Y₂O₃) 5,42 g

wasserfreie Kieselsäure (SiOp) 3,60 g Cer(IIl)-chlorid-

heptahydrat (CeCl₃·7H₂O) 0,298g

Die obigen Materialien wurden durch Zugabe von destilliertem Wasser gut vermischt. Nachdem man die Masse getrocknet hatte, wurde sie in einen Siliciumdioxyd-Schmelziiegel gegeben und mit einem Deckel 4 Stunden bei einer Temperatur von 135O°C gebrannt, wobei man eine geringe Menge an Kohlenstoffpulver auf die Oberfläche der gemischten 'Masse gestreut hatte. Danach wurde die Masse abgekühlt und weitere 3 Stunden auf ähnliche Weise bei einer Tempe-

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ratur von 1350 C gebrannt. Wurde ein Leuchtstoffmaterial' hergestellt aus Cer-aktiviertem Lutetium-Yttriumsilicat, erhalten gemäß den oben erwähnten Bedingungen, mit Elektronenstrahlen ( Beschleunigungsspannung bzw. Anodenspannung 10 kV, Stromdichte 1 /uA/cm ) bestrahlt, dann emittierte die erfindungsgemäße Masse eine starke bläulich-violette Lumineszenz.

Man fand, daß die Intensität der Lumineszenz um höher war, wie in der Spalte χ = 0,4 in Tabelle III, die später gegeben wird, gezeigt wird, als die Lumineszenz eines bekannten Cer-aktivierten Calcium-Magnesiumsilieat Leuchtstoffs (bezeichnet als Nr. P-16 von Joint Electron Device Engineering Council). Das erfindungsgemäße Material besitzt, wie aus Tabelle I ersichtlich ist, im wesentlichen das gleiche LumineszenzSpektrum wie die bekannten Leuchtstoffmaterial!en ähnlicher Art. Die Eigenschaften des Spektrums sind in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Die folgende Tabelle I zeigt die Peak-Werte des Lumineszenzspektrums und die Lumineszenz-Grenzwerte auf der Seite mit längeren Wellen der bekannten Leuchtstoffmaterialien und der erfindungsgemäßen Leuchtstoffmaterialien.

Tabelle I

Lumineszenz-Eigenschaften nach Anregung durch Elektronenstrahlen

Leuchtstoffmaterialien	Lutetiumsilicat Lutetium-Yttrium- silicat Calcium-Magnesium- silj cat (P-16) Yttriumsilicat	Peak-Werte(nm) d.Lumineszenz spektrums	Lumineszenz- Grenzwerte auf d Seite d.längeren Wellen
C er akti viert	388 394 391 395	485 520 465 532

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Das Molverhältnis, in dem die Rohmaterialien des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs miteinander vermischt werden, ist in der folgenden Tabelle II angegeben.

Tabelle II Molverhältnis der Rohmaterialien

Rohmaterial Molverhältnis

Lutetiumoxyd ' 2x

Yttriumoxyd · 2(1-x)

Kieselsäureanhydrid (Siliciumdioxyd) . 3 Cer(III)-chlorid-heptahydrat 0,04

In Tabelle II bedeutet χ eine Zahl, die größer als 0, aber kleiner als 1 ist.

Beispiel 2

Proben von Leuchtstoffmaterialien wurden hergestellt, indem man die gleiche Reihenfolge der Stufen wie in Beispiel 1 beschrieben durchführte, wobei man aber die Werte des Koeffizienten x, der in der vorhergehenden Tabelle II angegeben ist und der das Molverhältnis bezeichnet, auf ii 0,8, 0,6, 0,4, 0,2, 0,1, 0, 05 und 0 änderte. Wenn χ 1 bedeutet, wurde das Leuchtstoffmaterial nur aus Lutetiumoxyd allein hergestellt. Bedeutet χ 0, wurde das Leuchtstoff material nur allein aus Yttriumoxyd hergestellt. Daraus folgt, daß diese Leuchtstoffmaterialien nur als Vergleichsbeispiele hergestellt wurden.

Die Leuchtstoffproben, die hergestellt wurden, indem man die Werte des Koeffizienten x, wie oben beschrieben, änderte, wurden mit Elektronenstrahien angeregt (Anodenspannung 10 kV, Stromdichte 1/uA/cm ) und außerdem mit ultravioletten Strahlen {3650 Ä) angeregt. Die Lumineszehzintensität der Proben wurde mit einer S-4-Photokathode

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für jeden Anregungszustand gemessen, und die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen III und IV dargestellt.

Tabelle III

Lumineszenzeigenschaften nach der Anregung mit Elektronenstrahlen

Wert von
χ

Relative Lumineszenzintensität im Vergleich mit P-16-Leuchtstoff(%)

Peakwert des Lumineszenz spektrums (nm)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,1

0,05

136 143 146 151 131 128 123 87

388 392 393 394 394 394

394 395

Tabelle IV

Lumineszenzeigenschaften nach d.Anregung mit ultravioletten

Strahlen

Werte von X	Relative Lumineszenz intensität im Vergleich mit P-16-Leuchtstoff(%).	Peakwert des Lumineszenz spektrums (nm)
1	350	388
0,8	457	401
0,6	449	399
0,4	476	401
0,2	435	400
0,1	410	400
0,05	350	400
O	302	400

Aus den in den Tabellen III und IV angegebenen Werten kann man allgemein ableiten, daß die erfindungsgemäßen Leuchtstoffmaterialien bessere Lumineszenzeigenschaften besitzen, als Vergleichsproben aus Cer-aktiviertem Lutetiumsilicat (x = 1) und Cer-aktiviertem Yttriumsilicat (x = 0). Wurde

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ein erfindungsgemäßes Leuchtstoffmaterial, das durch Vermischen der Rohmaterialien in einem Molverhältnis, bei dem der Koeffizient χ 0,4 betrug, auf erfindungsgemäße Weise hergestellt, so zeigte dies, wenn es durch Elektronenstrahlen angeregt wurde, wie aus Tabelle III ersichtlich ist, eine Lumineszenzintensität, die um 151% höher war als die eines bekannten Leuchtstoffmaterials Pt16. Aus den Tabellen III und IV ist ersichtlich, daß die Werte des Koeffizienten χ vorzugsweise im Bereich zwischen
0,05 und 0,8 liegen, d.h. daß das Molverhältnis von
Lutetiumsiliöat zu Yttriumsilicat in dem erfindungsgemäßen Leuchtstoffmaterial wünschenswerterweise größer
als 0,05s: aber, kleiner oder gleich 4 ist.

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Claims (2)

1. — ο —

   Patentansprüche

   (λ 4 Leuchtstoffmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß

   es hergestellt wird, indem man eine Matrix, die Lutetium- und Yttriumsilicate enthält, mit Cer(lII) aktiviert.
2. 2. Leuchtstoffmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Lutetiumsilicat zu Yttriumsilicat. größer als 0,05, aber kleiner als 4 oder gleich 4 ist.

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