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Herstellung von Luintnophoren Luminophore, die kurzwelliges sichtbares
oder auch unsichtbares Licht in langwelliges, insbesondere rotes Licht umwandeln,
haben meist die unangenehme Eigenschaft, daß sie bei starkem Anstrahlen mit kurzwelligem
Licht ermüden, d. h. in ihrer Leuchtfähigkeit nachlassen. Auch büßen diese Stoffe
schon bei geringer Erwärmung oder bei längerer Berührung mit Luft ihre Fluoreszenzfähigkeit
ein.
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Die zuletzt erwähnten Störungen sind besonders dann unangenehm, wenn
die Leuchtstoffe der Witterung ausgesetzt werden sollen oder wenn sie bei höheren
Temperaturen reduzierenden Bedingungen ausgesetzt sind. Reduzierend wirkt nicht
nur Wasserstoff, sondern auch schon Staub bei höherer Temperatur.
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Das neue Verfahren führt nun zu einem Luminophor, der diese Mängel
nicht aufweist. Beim Einstrahlen kurzwelligen Lichtes sendet er langwelliges rotes
Licht im Bereich von 6$0o bis 7100 .t1E aus. Der Luminophor wird nach der
Erfindung durch keramisches Zusammensintern eines aus Magnesiunmoxyd und Titandioxyd
und gegebenenfalls Berylliumoxyd bestehenden Stoffgemisches erhalten. Von dem Gehalt
an Magnesiumoxyd und Titandioxyd müssen wenigstens 2 Gewichtsprozent und höchstens
53 Gewichtsprozent Titandioxyd sein.
Die beiden genannten Ausgangsstoffe.
die jeder für sich kein rotes Leuchten zeigen, werden gemischt und zweckmäßig feucht
gemahlen. Dann wird die Flüssigkeit durch Filtern und Trocknen entfernt und der
Masse durch ein keramisches Formverfahren die gewünschte Gestalt gegeben. Die Körper
werden dann bei mehr als iooo' und zweckmäßig zwischen i.Ioo und 1550- ' gesintert.
Die besten Ergebnisse wurden bei keramischen Körpern erhalten, die aus 15
bis .Id.Olo Titandiox_vd und 85 bis 56% #'llagnesiumoxyd bestehen.
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Die Fluoreszenzwirkung ist anscheinend an die Bildung von llagnesiuinortliotitanat
mit Spinellstruktur gebunden. Zweckmäßig wird mit dem Titandioxydgelialt über die
Zusammensetzung des brtliotitanats nicht hinausgegangen, da die Fluoreszenzfähigheit
dann geringer wird. Möglicherweise liegt das an dem Ansteigen der Leitfähigkeit
oder auch an der stärkeren Absorption des ultravioletten Lichtes. plan soll auch
nicht unter einen Gehalt von .2019 Titandioxyd heruntergehen, da sonst die Konzentration
des das rote Licht aussendenden Bestandteils zu gering wird.
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Der Vorteil, den der nach dem neuen Verfahren hergestellte Luminophor
gegenüber anderen rotes Licht aussendenden Luminophoren aufweist, liegt darin. daß
er ein keramischer Werkstoff ist, der alle vorteilhaften Eigenschaften eines solchen
keramischen Körpers besitzt.
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Erfahrungsgemäß sind Werkstoffe keramischer Art bei Raumtemperatur
und auch bei merklich erhöhter Temperatur sehr beständig. Das gilt auch von den
neuen Luminophoren und den etwa aus diesen Hergestellten Formkörpern. Sie können
sowohl in Luft als auch im Vakuum bis auf helle Rotglut erhitzt werden, ohne daß
dadurch ihre Fluoreszenzfähigkeit bei Raumtemperatur beeinträchtigt wird. Sie können
ferner in reduzierender Umgebung, beispielsweise in Wasserstoff, bei Temperaturen
bis zu 300° über i Stunde und länger erhitzt werden, ohne daß man einen Einfluß
merkt. Eine Erhitzung bis zu 4oo° in Wasserstoff vernichtet jedoch die Fluoreszenzfähigkeit.
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Besonders wichtig ist, daß der neue Luminophor für das ausgestrahlte
rote Licht keine bevorzugte Eigenabsorption besitzt, wie dies beispielsweise beim
natürlichen oder künstlichen Rubin der Fall ist. Rohre und Platten aus Magnesiumorthotitanat
sind ausgesprochen durchscheinend und lassen das sichtbare Licht ohne wesentliche
Farbveränderung durch. Diese Eigenschaft bleibt auch während der Fluoreszenz erhalten.
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Es lassen sich auch aus diesem Werkstoff leicht keramische Körper
jeder Gestalt, z. B. Stäbe, Rohre oder Platten, herstellen. Die Rohre oder Platten
lassen sich leicht als Abschlußplatten oder Zwischenteile in Gasentladungslampen,
insbesondere Quecksilberdampflampen, verwenden, da ein Verschmelzen mit Glas ohne
weiteres möglich ist. Im Bedarfsfall kann der Fluoreszenzstoft auch in Pulverform
auf die Innen- oder Außenseite von GasentladungsIampen oder diesen zugeordneten
Glashüllen oder Schirmen aufgebracht werden. Zu diesem Zweck kann der pulverförmige
Fluoreszenzstoff in bekannter Weise mit einem Bindemittel. z. B. Alkohol oder Wasser,
vermengt und auf die Glaswand oder sonstige Unterlagen aufgespritzt oder aufgestrichen
werden. Es kann aber auch die Unterlage vorher mit einem Bindemittel, wie Glvcerin,
Wasserglas. Borsäure und insbesondere Phosphorsäure, überzogen werden, auf das dann
der pulverförmige Luminophor aufgestäubt wird.
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Wenn man auf besonders gutes Durchscheinen der keramischen Körper
Wert legt, kann nian dem Gemenge noch einen Zusatz von BerylIiunioxyd geben. Es
bewährt sich ein Zusatz von 1 bis 5 079 BeryIliumoxyd.
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Wenn auch die Fluoreszenz an das Vorhandensein von Magnesiumorthotitanat
in Spinellform gebunden ist, so erscheint es doch nicht ausgeschlossen, daß äußerst
geringfügige Beimengungen eine gewisse Rolle spielen. Beispielsweise scheint es,
als wenn durch einen Zusatz von weniger als o,ooi % Chromoxyd die Fluoreszenzfähigkeit
um ein geringes erhöht wird.
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Es ist zwar an sich bekannt, llagnesiumoxyd und Titandioxyd in Verbindung
mit Leuchtstoffen zu verwenden, jedoch dienten diese Oxvde dabei nur als Schutzmittel
für leichtflüchtige Aktivatoren. Der Vorteil eines nur aus keramischen Werkstoffen
bestehenden Luminophors konnte demnach dabei nicht erreicht werden.