DE2910827A1 - Wellenlaengenumsetzer fuer einen strahlungsenergieempfaenger - Google Patents
Wellenlaengenumsetzer fuer einen strahlungsenergieempfaengerInfo
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Description
2y 10827
Patentanwälte
Dip!-Int] Dipl-Chem. Dipl-lncj
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
E iii'ilH'rgpislriis.'if to
8 München 60
Philippe GRAVISSE 20. März 1979
18-20, rue de Presles
75015 Paris / Frankreich
75015 Paris / Frankreich
Unser Zeichen: G 1455
Wellenlängenunisetzer für einen Strahlungsenergieempfänger
(Zusatz zur Patentanmeldung P 27 14 477.0-33)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des Wellenlängenumsetzers des Hauptpatents. Ein solcher
Wellenlängenumsetzer, der insbesondere für ein Photoelement oder einen Empfänger geeignet ist und kumulativ kurzwellige
Energie mittels mehrerer szintillierender Substanzen mit hoher Quantenausbeute empfängt, die kaskadenartig wirken,
was bedeutet, daß sich mit Ausnahme der am kurzwelligen Ende der Kaskade liegenden Substanz das Absorptionsspektrum
einer der Substanzen und das Emissionsspektrum einer anderen Substanz überlappen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die
szintillierenden Substanzen in einer einzigen Matrix aus synthetischem Harzmaterial homogen verteilt sind und abhängig
von der Jeweiligen Substanz in einer Konzentration zwischen 2·10"; und 10"' Mol/kg Harzmaterial in der Matrix
Dr.Ha/Ma 909839/0912
enthalten sind, wobei die höchste Konzentration der am Kaskadenbeginn befindlichen Substanz entspricht. Dabei
sind die szintillierenden Substanzen vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe.
Unter den zur Herstellung der Matrix verwendeten Harzen werden genannt die Silikone und die nicht gegen UV behandelten
Polymethylmethacrylate, d.h. feste organische Matrices.
Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Verbesserungen betreffen sowohl die Matrices, die hier nicht mehr gleichzeitig
fest und organischer Natur sind, sowie die im Innern dieser Matrices dispergierten Elemente, welche die Kaskade
bewirken, deren Prinzip in den französischen Patentschriften 73 21890 und 76 09321 beschrieben ist.
Genauer ausgedrückt zeichnet sich der erfindungsgemäße Wellenlängenumsetzer dadurch aus, daß die Matrix entweder
organischer Natur und flüssig ist und organische Elemente dispergiert enthält, oder anorganischer Natur, und zwar
fest oder flüssig ist, wobei die dispergierten Elemente dann organisch oder anorganisch sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die anorganische
feste Matrix aus einem transparenten amorphen Körper, z.B. einem üblichen Glas und/oder extrem rasch
abgekühlten transparenten chemischen Elementen oder Legierungen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die flüssige anorganische Matrix aus Wasser.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
So ist gemäß einer ersten Ausführungsform die Matrix anorganisch und fest und besteht vorzugsweise aus einem mineralischen
Glas.
Vorzugsweise verwendet man Phosphatgläser, wie sie besonders auf dem Gebiet der Lumineszenz bekannt sind, mit diesbezüglich
besseren Eigenschaften als die Silicatgläser.
Außer üblichen Gläsern kann man die Matrix auch ausgehend von transparenten chemischen Elementen oder Legierungen herstellen,
die extrem rasch durch sogenanntes "Spritzkühlen" abgekühlt wurden.
Unter den geeigneten Gläsern seien auch die Borsilicatgläser genannt, und in diesem Fall hat sich die Einverleibung von
Lithium als günstig erwiesen, welches die Lumineszenz noch verbessert. Hingegen vermeidet man zweckmäßig in den obengenannten
Gläsern Elemente wie Antimon, Arsen, Tantal, Tellur, Germanium,, Blei, Wismuth, Titan sowie ganz allgemein die
Schwermetalle.
Was die in den Gläsern dispergierten Elemente anbelangt, so
werden diese derart ausgewählt, daß sich ein Kaskadensystem ausbildet, wie dies in den genannten französischen Patentschriften
beschrieben ist. In diesem System sind bekanntlich zwei oder mehr Elemente in der homogenen Matrix dispergiert,
wobei diese Elemente sich überlappende Absorptions- und Emissionsspektren aufweisen, so daß man die gewünschte
Energieübertragung erzielt.
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Diese Elemente müssen auch mit der Matrix, in welcher sie
dispergiert sind, verträglich sein; deshalb wird zusammen mit den vorstehend genannten mineralischen Gläsern mindestens
ein Element aus der Lanthanidenreihe gewählt. Je nach der gewählten Variante sind die zwei oder drei die
Kaskade (mit zwei bzw. drei Ebenen) bildenden Elemente alles Lanthanide oder eines dieser Elemente ist das Uran/..
ion (U(^) + r wahrend das oder die anderen Elemente Lanthan
sind.
Es folgen verschiedene Beispiele für Kaskaden, die Jedoch.
nicht begrenzend sind.
. Praseodym - Neodym
. Samarium - Neodym
. Europium - Neodym.
. Uranylion - Neodym
Kaskade mit drei Ebenen
Uranylion - Samarium - Neodym
. Uranylion: - Praseodym - Neodym
. Uranylion: - Praseodym - Neodym
verschiedenen Elemente sind in dem Glas ■=,! 0^2 Mr
5 "ievf.% zugegen» Es wurde auch gefunden» daß eine luiüerun^
bezüglich der Konzentration dieser Elemente eins ferschiet« -j.
undi/odier ¥erfore£tenmg: dies Emissionsspektrums dieser lets«: --en
und somit; die? M&jglichfeeit mit sich bringt, auf die Kaskade
über· die KoiOKemtrationen einzuwirken.
Diese festen» anorganischen Matrices werden auf zv/sd y-sger.
erhalten..
Bei einer ersten Methode werden die das Glas bildenden Bestandteile vor ihrem Schmelzen mit den vorstehend genannten
Elementen gemischt, dann wird das Ganze zur Homogenisierung des Gemische durchgearbeitet und das Gemisch wird
dann geschmolzen, abgekühlt und vergossen.
Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man getrennt mehrere Mischungen herstellt, wobei jede Mischung die das Glas bildenden
Bestandteile und eines der vorstehend genannten Elemente enthält; in einer zweiten Verfahrensstufe werden diese verschiedenen
Mischungen vereinigt, durchgemischt, dann erneut geschmolzen, wobei die Menge jeder verwendeten Mischung von
der gewünschten Endkonzentration abhängt.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Matrix eine organische oder anorganische Flüssigkeit.
Nachstehend werden einige Beispiele für eine organische flüssige Matrix und für die darin dispergierten Elemente
gegeben.
Matrix: Methanol
Elemente: Diphenyloxazol, Uranin S, Rhodamin B
Matrix: Toluol
Elemente: Diphenyloxazol, Anthracen, Pentacen
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Matrix: Tetrachlorkohlenstoff
Elementes Diphenyloxazol, Uvitex MD (blaufärbend), Naphtacen
Matrix: Dibutylphtalat
Elemente: Uvitex MD, Gelb 8G, Rot GG.
Ebenso wurden verschiedene Versuche, ausgehend von anorganischen flüssigen Matrices, d.h. im wesentlichen mit wäßrigen
Phasen, durchgeführt; in diesem letzteren Falle kann man
entweder organische Elemente, z.B. Uranin S (oder Fluorescein) und das Gelb 8G, oder anorganische Elemente, wie sie für die
festen anorganischen Matrices vorstehend beschrieben sind, verwenden, d.h. von denen mindestens eins in die Lanthanidenreihe
gehört.
Vorzugsweise werden diese Elemente in Form eines ihrer Salze (Nitrat, Chlorid, Fluorid, z.B.) verwendet. Die Matrix ist
dann Wasser, in welcher diese Salze besonders gut löslich sind; das Wasser besitzt vorzugsweise vor Zugabe der Elemente
einen sauren pH-Wert.
Die Erfindung findet Anwendung als Energieempfänger und dessen Behandlung zur Erzielung einer Energie mit gewünschter Wellenlänge
.
909833/0312
Claims (8)
- Patentar »walteDipl-lntj Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. LeiserErtüibertjerstrasse 118 München 60Philippe GRAVISSE 20. März 197918-20, rue de Presles
75015 Paris / FrankreichUnser Zeichen: G 1455PatentansprücheM. Wellenlängenumsetzer für einen Strahlungsenergieempfänger, " (Zusatz zur Patentanmeldung P 27 14 477.0-33) mit einer Matrix, in welcher homogen mindestens zwei kaskadenartig wirkende Elemente dispergiert sind, d.h. Elemente, welche Energie im Bereich geringer Wellenlängen empfangen und sie in den Bereich größerer Weilenlängen wieder aussenden, wobei die Absorptions- und Emissionsspektren der verschiedenen Elemente sich gegenseitig unter Bildung der Kaskade überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die kaskadenartig wirkenden Elemente Praseodym, Samarium, Europium und/oder Neodym oder eine Verbindung dieser Elemente oder ein Uranylion sind und daß die Matrix anorganisch ist. - 2. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix fest und ein Phosphatglas ist.Dr.Ha/Ma™" *— "*™
- 3. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix fest und ein Borsilicatglas
ist. - 4. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix fest ist und aus einem transparenten, extrem rasch abgeschreckten chemischen Element oder einer Legierung besteht.
- 5. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Elemente zwischen 0,2 und 5 Gew.%, bezogen auf die Matrix, variiert.
- 6. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Matrix flüssig ist und vorzugsweise aus einer wäßrigen Phase besteht.
- 7. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in der wäßrigen Phase dispergierten Elemente vorzugsweise in Form ihrer Salze, nämlich als Nitrat, Chlorid oder Fluorid vorliegen.
- 8. Wellenlängenumsetzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Phase vor Einbringung der
Elemente einen sauren pH-Wert besitzt.9098^9/0 9
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GB-Z.: Research Disclosure, Bd. 129, 1975, S. 20-21 * |
US-Z.: Applied Optics, Bd. 16, 1977, S. 2684-2689 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2926191A1 (de) * | 1978-07-04 | 1980-01-17 | Yissum Res Dev Co | Sonnenkollektor |
DE102011118057A1 (de) * | 2011-11-09 | 2013-05-16 | Giesecke & Devrient Gmbh | Spektraler Lumineszenzstandard für den Nahinfrarotbereich |
US9581540B2 (en) | 2011-11-09 | 2017-02-28 | Giesecke & Devrient Gmbh | Spectral luminescence standard for the near infrared region |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2420847A2 (fr) | 1979-10-19 |
FR2420847B2 (de) | 1983-01-14 |
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