DE2805914A1

DE2805914A1 - Gadoliniumoxid-leuchtstoff

Info

Publication number: DE2805914A1
Application number: DE19782805914
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Rer Nat Degenhardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1978-02-13
Publication date: 1979-08-23

Description

Gadoliniumoxid-Leuchtstoff
Ein Gadoliniumoxid-Leuchtstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bereits aus der Zeitschrift "Journal of Electrochemical Society" 111 (1964), Seiten 311 bis 317 bekannt.
Nach der genannten Literaturstelle haben seltene Erdmetall(SE)-Oxid-Leuchtstoffe eine Zusammensetzung aus dem betreffenden Oxid, dem 5 mol % eines anderen SE-Oxids als Aktivator zugesetzt sind. Unter Verwendung teurer SE-Zusätze hergestellte Leuchtstoffe ergeben aber Fluoreszenzspektren, die für die übliche Anwendung, d.h.
zur Erzeugung sichtbaren Lichtes, zu weit im kurzwelligen Bereich liegen.
Aus "Journal of Chemical Physics" 48 (1) (1968), Seiten 218 bis 222 sind Leuchtstoffe bekannt, die aus Yttriumoxid (Y2O3) bzw. SE-Salzen, wie Vanadaten (V02), Niobaten (NBO4), Woliramaten (wo4) und Oxihalogeniden des Yttriums und Lanthans bestehen und mit Wismut (Bi) aktiviert sind. Im Gegensatz zu obengenannten SE-Oxid-Leuchtstoffen, die 5 mol % Aktivator enthalten, soll hierbei das Bi nur in einer Menge von 1 mol % verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gadoliniumoxid-LeuchtstofP gemäß Patentanspruch 1 anzugeben, bei dem ein billiger Aktivator verwendet ist und der unter Anregung mit Röntgen- oder W-Strahlen viel sichtbares, insbesondere weißes, Licht abgibt.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Gadoliniumoxid Gd203 mit nur 1 bis 0,1, insbesondere 0,3 mol O/o Wismut als Aktivator wird gegenüber den bekannten ein Leuchtstoff erhalten, der insbesondere unter Anregung mit W hell weiß strahlt.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gadoliniumoxid-Leuchtstoffes besteht darin, die gemäß der gewünschten Zusammensetzung abgewogenen Oxide (Gd203 und Bi203) zusammen mit einem Borax (Na2B407)-Zusatz von 1 bis 20, insbesondere 10 %, ihres Gewichts in einer Kugelmühle zu vermahlen, anschließend das Gemisch zu glühen und daß nach Vermahlen des Glühkuchens eine brauchbare Leuchtstoffkorngröße ausgesiebt wird.
Für Anregung mit Röntgenstrahlen hat sich eine solche von größer als 5/um und für Anregung eine von möglichst kleiner als 1/um als zweckmäßig erwiesen.
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Aus-Sührungsbeispiele weiter erläutert.
Dabei ist in der Fig. 1 schematisch die Durchführung der vorgenannten Verfahren gezeichnet, in der Fig.2 eine Prüfvorrichtung für den Leuchtstoff und in der Fig. 3 die Spektralkurve eines nach der Erfindung hergestellten Leuchtstoffes.
Bei dem in der Fig. 1 angedeuteten Verfahren werden in eine Kugelmühle 1, wie durch Pfeile 2 bis 4 angedeutet, die entsprechenden Oxide eingefüllt. Nach dem durchmischenden Mahlen wird die Mischung, wie mit dem Pfeil 5 angedeutet, in einen Tiegel G gebracht. Dieser wird anschließend in einen Ofen 7 gestellt und zur Überführung in den Leuchtstoff geglüht. Anschließend wird nach Überführung gemäß der Andeutung durch einen Pfeil 8 der Glühkuchen in einer Mühle 9 gebrochen und schließlich, wie durch den weiteren Pfeil 10 angedeutet, in ein Sieb 11 gebracht.
Der so erhaltene Leuchtstoff wird zur Prüfung in bekannter Weise zu einem Leuchtschirm verarbeitet. Ein solcher ist in Fig. 2 mit 12 bezeichnet; er besteht aus einem gläsernen Träger 13 und der eigentlichen Fluoreszenzschicht 14. Er ist im Strahlenaustritt einer W-Quelle 15 angebracht. Das UV-Licht löst in der Leuchtschicht 14 Licht aus, welches durch den Träger 11 hindurch, wie durch Pfeile 16 angedeutet, in eine Meßsonde 17, ein Selenphotoelement, gelangt. Dort wird aus dem Licht ein elektrisches Signal erhalten. Dieses wird dann im Meßwandler 18 in ein sichtbares Signal, etwa durch den Ausschlag eines Zeigers 19, umgewanzelt. Ebensogut könnte die Anzeige aber auch mittels einer Schreibeinrichtung od.dgl. vorgenommen werden, so daß direkt eine Meßkurve erhalten wird. Von dem erfindungsgemäßen Leuchtstoff aufgenommene Kurven sind in der Fig. 3 dargestellt.
In spezieller Ausführung wird nach dem oben allgemein dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gadoliniumoxid-Leuchtstoff der Formel Gd203:Bi erhalten, indem in eine Kugelmühle 361,8 g Gadoliniumoxid (Gd203), , darunter 4,66 g Wismutoxid (Bi203) und als Schmelzmittel 36,zog Natriumborat (Borax = Na2B407) eingefüllt und 12 Stunden gemahlen werden. Die so erhaltene Mischung wird dann in einen Tiegel aus Aluminiumoxid (Al203) eingefüllt und 1 Stunde bei +11000C geglüht. Der Sinterkuchen wird anschließend in einer Kugelmühle auf eine gewünschte Korngröße vermahlen, die dann durch ein Sieb entsprechender Maschenweite, z.B. 35/um, ausgesondert werden kann. Eine Korngröße kleiner oder gleich 35/um ist wichtig, weil größere Teilchen bei der Schirmanfertigung stören und schlechtere Lichtausbeute ergeben.
Der so erhaltene Leuchtstoff zeigt unter Anregung mit UV intensives weißes Leuchten. Dieses geht auch aus der in der Fig. 3 dargestellten Spektralkurve hervor.
Der Hauptpeak liegt bei etwa 420 nm mit breitem Ausläufer bis 600 nm, woraus sich das weiße Leuchten erklärt, das bei Anregung mit kurzwelligem W-von 254 nm bis langwelligem W bei 366 nm erhalten wird.

Claims

Patentansprüche 1. Gadoliniumoxid-Leuchtstoff, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Gadoliniumoxid (Gd203) mit Wismut (Bi) aktiviert ist entsprechend Gd203:Bi, wobei das aktivierende Wismut (Bi) in einer Konzentration von 0,1 bis 1 at %, insbesondere 0,3 ae at%, benutzt ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die gemäß der gewünschten Zusammensetzung abgewogenen Oxide (Gd203) zusammen mit einem Borax (Na2B407)-Zusatz von 1 bis 20 %, insbesondere 10 , ihres Gewichts in einer Kugelmühle vermahlen, anschließend geglüht und nach Vermahlen des Glühkuchens ein Leuchtstoff gew£inschter Korngröße ausgesiebt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß 361,8 g Gd203, 4,66 g Bi203 und 36,00 g Na2B407 vermengt und zwölf Stunden in einer Kugelmühle vermahlen, anschließend eine Stunde lang bei 11000C geglüht und anschließend nach Zerkleinern durch ein Sieb mit 35/um Maschenweite gesiebt werden.
4. Leuchtschirm, d a d u r c h g e k e n n z e i chn e t , daßseine Fluoreszenzschicht einen Leuchtstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.