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Verfahren zur Verstärkung der Luminescenz anorganischen Glases Zusatz
zum Patent 607 090 Es wurde gefunden, daß man Gläser mit sehr guten Luminescenzeigenschaften
erhalten kann, wenn man unter Anwendung des in Patent 607 ocoo angegebenen Prinzips
Erdalkali- bzw. Zinksulfidphosphore sich im Glase bilden läßt, welche als aktivierende
Metalle nicht Schwermetalle enthalten, sonclern seltene Erden einzeln oder als Gemische.
Den betreffenden Gläsern muß also ein Gehalt an Verbindungen von seltenen Erdmetallen
innerhalb, eines Konzentrationshereichs gegeben werden, wie er auch in .den sich
bildenden Phosphoren vorliegen muß, um eine gute Luminescenz derselben zu bewirken.
Darüber hinaus -wurde gefunden, daß man gut luminescierende Gläser nicht nur dann
erhält, -wenn man als Grundmaterial der sich im Glase bildenden Phosphore die Sulfide
der Erdalkalien oder des Zinks anwendet, sondern auch beim Ersatz der Sulfide durch
die Oxvcle und Selenide der Erdalkalien oder des Zinks. Aus der Literatur sind eine
gröLle Reihe sogenannter seltener I?rdpltosphore, deren Grundmaterial aus Gien (_)@@den,
Sulfiden und Seleniden der Erdalkalien oder des Zinks besteht, bekannt. Die Eigenschaften
,dieser Phosphore, besonders hinsichtlich der Farbe ihres Momentan-und Nachleuchtens,
treten an den Gläsern, in denen sich diese Phosphore gebildet haben, mehr oder weniger
deutlich wieder auf, zum -Teil zeigen die betreffenden Gläser auch eine andere Farbe
der Luminescenz. Vor allem besteht die Luminescenz dieser Gläser bei spektraler
Zerlegung nicht aus scharfen Linien, sondern nur in vereinzelten Fällen aus breiten
Banden mit unscharfen Rändern. Meist -ist die Luminescenz ein Kontinuum, das sich
über mehrere Spektralfarben erstreckt Es lassen sich auch seltene Erdphosphore im"
Glase bilden, die in der Literatur bisher noch nicht beschrieben -worden sind, sei
es, daß ihre Zubereitung noch nicht versucht wurde oder daß dieselbe in sogenannter
reiner Form, also nur vermischt mit etwas Fülliuaterial und Schmelzmittel, nicht
gelang. Da die seltenen Erdmetalle teilweise nur schwer voneinander zu trennen und
reine Präparate, die nur eine einzige seltene .Erde enthalten, deshalb im Handel
ziemlich teuer sincL wird man bei der technischen Anwendung eles Verfahrens häufig
Geonische mehrerer seltener Erden als aktivierende Metalle in das Glas einführen,
-wodurch die Bildung von Mischphosphoren, die hinsichtlich des aktivierenden ,Metalls
gemischt sind, ohne -weiteres gegeben
ist. Weiterhin gelingt natürlich
auch die Verstellung von Mischphosphoren, .deren (rundmaterial aus verschiedenen
Bestandteilen zusammengesetzt ist. Es kann hinsiehtlieh der in demselben enthaltenen
Metalle gemischt sein, also zum Beispiel gleichzeitig aus Calciunisulfid und Zinksulfid
bestehen, weiterhin können aber auch noch die Gattungsatome verschieden sein, wenn
das Grundniaterial z. B. aus Calciumsulfid und Zinkoxyd zusammengesetzt ist. Im
Grun.dniaterial können als Metalle teilweise auch Magnesium, Beryllium und Aluminium
vorkommen.
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Auch im Falle der seltenen Erdphosphore der Erdalkalien und des Zinks
kann das Grundmaterial erst in dem mehr oder weniger fertig geschmolzenen Glas gebildet
werden, wie bereits im Falle der Schwertnetallphosphore der Erdalkalien und des
Zinks angegeben. Die Bildung kann also im wesentlichen erfolgen durch Vereinigung
der betreffenden Elemente innerhalb des Glasgemenges bzw. der mehr oder weniger
fertig geschmolzenen Glasmasse zum gewünschten Grundtnaterial. Z.inkselenid kann
also z. B. gebildet werden durch Zugabe von metallischem Zink und elementarem Selen.
Weiterhin kann eine Reihe von chemischen Reaktionen zur Bildung des Grundmaterials
führen, wie z. B. der "Zerfall einer anderen Verbindung, die Reduktion von Sulfaten,
Selenaten usw., die L:msetzung von Erdalkali- bzw. Zinkoxyd mit Alkalisulfid oder
-selenid usw.
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Die im folgenden angegebenen Glassitze und Glaszusammensetzungen mögen
als Beispiele für Gläser gemäß der Erfindung dienen. Das Glas gemäß der Zusammensetzung:
72,2 °i'" Si O=, 3,90/0 B= O3# 2,504 Zn O, II,B°/o Na.,
0,
7,+°/" x. ö, 0,201, C e 0= (La, Di, Y) _ 03, 2,0°/"
ZnS (später zugegeben) enthält einen Phosphor, der Zinksulfid als Grundmaterial
und ein Gemisch von Cer-, I.anthan-, Didvin- und Yttriumoxyden, die in ihrer Gesamtheit
als Cerit bezeichnet werden, als aktivierende Metalle enthält. 1m Filterultraviolett
einer Ouarz-Ouecksilberdampf-Lampe leuchtet es kräftig korallrot. Diese Varbe bleibt
mit ganz geringen Veränderunl;en bestehen, wenn man Zn S durch 2, Sr S,
% 1,25 Ba S oder 0,45 °/" Ca S ersetzt.
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In letzterem Falle darf man -zweckmäßig nicht mehr- CaS anwenden,
cla (las Glas sonst tirt dunkelbraun gefärbt wird. Das in der Glaszusammensetzung
angegebene Zinkoxyd kann man bei den verschiedenen Glasern
je-
weils durch
eine entsprechende Menrie Strontitttnoxvd, ßariutnoxvd bzw. C'alciun ioxvd austauschen.
Als Wandungen von Leuchtröltren, die mit Edelgasquecksilberdampf gefüllt sind, haben
die Gläser bei Spektraler Zerlegung des ausgesandten Lichtes eine: Lutninescenz
von Blaugrün bis Rot. Folgender Gemengesatz:
| 74,0 Sand, |
| 6.,6 Borsäure, |
| 18,5 Soda, |
| 10,3 Pottasche, cale., |
| 0,33 Lanthancarbonat, |
| z',8 Zinkoxvd, |
| o,68o Zink, pule. später |
| o,9oo Selen, schwarz j zugegeben, |
liefert ein Glas der Zusammensetzung: 74,011, S i O:_,
3,701" B. 0a,
I o,8 °/o NTa_ U, 7#0°/" K-0, 0,2
% La.- 03 als aktivierende Metallverbindung,
2,801, Zn O, I, 5 °/" Zn Se als Grundmaterial. Es enthält einen Z.inkselenidlanthanpliosphor.
Itn Filterultraviolett leuchtet es kräftib orange, während ein Glas, .das nur den
gleichen Betrag Lanthan enthält, im Filterultraviolett keine Lutri.inescenz zeigt.
Als Wandung einer Leuchtröhre, die mit Edelgasduecksilberdampf gefüllt ist, luminesciert
es bräunlichorange. Die Leuchtröhre als Ganzes ergibt einen bläulichweißen Lichteindruck.
Spektral zerlegt hat die Luminescenz ein kontinuierliches Spektrum vön Grün bis
Rot, wobei das Maximum der Intensität im Rot liegt.
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Ähnlich verhält sich ein Glas, welches an Stelle von 1,5 °/" Zn Se
2,3 "/,Z" 5 enthält. lm Glassatz werden. dann 1,55 Gewichtsteile metallisches
Zink und o,9 Gewichtsteile elementaren- Schwefel angewendet. Die Luminescenz, bei
Verwendung des Glases als Wandung einer Leuchtröhre; ist unter den gleichen Bedingungen
aber bedeutend schwächer.
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Ersetzt man das Zinksulfid durch C'alciumsulfid und das Zinkoxyd durch
Calcitnnoxvd, s0 daß ein Glas von ungefähr folgender prozentualer Zusammensetzung
entsteht: 74,0'/, Si O=,
3,701, B#. 03, 10,8'/, Na_ 0, 7,00/" K_ O,
0,2°/" 1_a03 <als aktivierende \Ic#-tallverbindung, 3,75°/" Ca(), o.j5°/o C'aS
als Grundmaterial, so geht clie Luniinescenz im Filterultraviolett 1'on ()ringe
in Ziegelrot über. 1iei spektraler
Zerlegung des L uminescenzlichtes
sieht. man, daß .dasselbe fast nur noch aus Rot besteht und Grün kaum noch vorhanden
ist.
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Das Glas der "Zusammensetzung 74,001, Si 0_, 3,7 °/o B.
0.,
io,8°/0 '-',#a. 0,
7,0 K. 0, 0.2'1" (La, Di)"03 als aktivierende
Metallverbindung, ',55°/o Ca. 0,
1,750/, Ca 0 als Grundmaterial des Phosphors
(später zugegeben) enthält einen Phosphor, dessen Grundmaterial aus Ca0 besteht
und dessen aktivierende Metallverrbin.dung Lanthandidymoxyd ist. Es hat als Wandung
einer Leuchtröhre, die, wie schon angegeben, gefüllt ist, eine Lumines; cenz von
Grün bis Rot, die wesentlich stärker ist, als wenn das Glas lediglich die gleiche
Menge Lanthandid@-moxvd ohne nachträglich zugegebenes Calciumoxyd enthält.