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Elektrische Entladungsröhre mit einem Leuchtstoff und Verfahren zur
Bereitung dieses Leuchtstoffes In elektrischen Entladungsröhren werden häufig Leuchtstoffe
verwendet, die je nach der zu erfüllenden Funktion von verschiedener Zusammensetzung
sind. Einige der meist verwendeten Materialien sind die Sulfide oder die Selenide
von Zink und Kadmium. Diese Stoffe, wenn sie mit schweren Metaller. aktiviert sind,
strahlen bekanntlich bei Erregung mit Elektronen oder Ultraviolettstrahlen Licht
aus, dessen Stelle im Spektrum von den verwendeten Aktivatoren, von dein Verhältnis
des Zinks, des Kadmiums, des Schwefels und des Selens, und ferner von der Erregungsweise
abhängig ist. Üblich ist z. 13. Zinksulfid oder Zinkkadmiumsulfid oder mit einem
oder mehreren der Elemente Kupfer, Silber und Gold aktivierte Selenide.
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Bei der Herstellung der obererwähnten Leuchtstoffe wird gewöhnlich
ein halogenhaltiges Flußmittel verwendet. Mit der Verwendung< von Chloriden,
Bromiden und Jodiden sind Nachteile verbunden, die darauf zurückzuführen sind, daß
die Halogenide zwei Funktionen haben, nämlich a) einen Einfluß auf die Kristallbildung,
b) einen Einfluß auf den Aufbau der Lumineszenzzentren im Kristallgitter.
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Fluoride nehmen eine Ausnahmestellung ein; da diese nur die Funktion
a) erfüllen. Hinsichtlich a) kann noch bemerkt werden, daß diese Funktion sich meist
in einer Herabsetzung der Temperatur, bei welcher der Stoff erzeugt werden kann,
auswirkt.
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Der eigentliche mit der Verwendung der Chloride, Bromide oder Jodide
verbundene Nachteil entsteht dadurch, daß die für die Funktionen a) und b) erforderlichen
Mengen im allgemeinen wesentlich verschieden sind. Wird daher für eine der beiden
Funktionen die günstigste Menge
gewählt, so wird in der anderen
Funktion nicht die günstigste Wirkung erhalten.
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Eine elektrische Entladungsröhe nach der Erfindung enthält einen Leuchtstoff,
der aus wenigstens einem Element von jeder der folgenden Gruppen aufgebaut ist:
1. Zink und Kadmium, 2. Schwefel und Selenium, 3. Kupfer, Silber und Gold, 4.. Aluminium.
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Die Aluminiummenge liegt vorzugsweise zwischen 1o-5 Atom und 3o Atome
je ioo Atome Zink plus Kadmium.
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Die anderen Elemente des Leuchtstoffs sind in Mengen vorhanden, wie
diese bisher für die aktivierten Selenide oder Sulfos°lenide von Zink und/oder Kadmium
verwendet wurden.
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Untersuchungen, welche zur Erfindung geführt haben, ergaben, daß Aluminium
die Funktion b) des Halogens übernehmen kann. Beim Aufbau eines Leuchtstoffs für
eine Entladungsröhre nach der Erfindung besteht daher die Freiheit, für die unter
a) erwähnte Funktion die günstigste Halogenidmenge wählen zu können.
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Ein weiterer mit der Erfindung verbundener Vorteil besteht darin,
daß in einigen Fällen das Halogenid weggelassen werden kann, wodurch die in einer
Entladungsröhre nach der Erfindung verwendeten Stoffe auf hohe Temperatur erhitzt
werden können, um den gewünschten Kristallisationszustand zu erreichen. Dies ist
häufig unmöglich bei Verbindungen, bei denen Halogen die Funktion b) erfüllt, da
das Halogen bei solchen hohen Temperaturen leicht verdampft. Halogen ist auch in
den Entladungsröhren anwendbar, in welchen der Leuchtstoff schädlich wirkt, und
zwar dann, wenn die Röhre Einzelteile enthält, die für sehr geringe Halogenmengen
empfindlich sind.
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Bei der Herstellung der Leuchtstoffe können die Fluoride von Aluminium,
Beryllium, Magnesium, Calcium, Stront@ium, Barium, Zink oder Kadmium als Kristallisierinittel
verwendet werden.
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Einige Leuchtstoffe, die sich in einer Entladungsröhre nach der Erfindung
verwenden lassen, sind 1. Zinksulfid mit Silber und Aluminium, das mit einem Maximum
bei etwa 440o° eine blaue Fluoreszenz aufweist. 2. Zinkkadmiumsulfid mit Gold und
Aluminium, das in Abhängigkeit vom KadmiuTngehalt eine gelbgrüne bis tiefrote Fluoreszenz
aufweist. 3. Zinksulfid mit Kupfer und Aluminium, das in Abhängigkeit vom Kupfergehalt
mit Maxima bei 5300 und 450o° eine grüne bis blaue Fluoreszenz aufweist.
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Die Lumineszenz der drei erwähnten Stoffe wird sowohl bei Erregung
mit Elektronen als auch bei Erregung mit Röntgenstrahlen oder Ultraviolettstrahlen
erhalten.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung folgen nachstehend einige Ausführungsbeispiele
der Herstellung von verschiedenen Leuchtstoffen. Beispiel l too g Zn S wird mit
ioo ccm einer wässerigen Lösung von Ag N 03, welche 1o-3 g-Atom Silber je Liter
enthält, und mit 30 ccm einer Lösung von Al(N03)3, die io-2g-:@tom Aluminium
je Liter enthält, feucht gemacht. Nach Trockendampfung wird die Masse gut gemischt
und dann während einer Stunde in einem Quarzbecher auf 1200° C in einer H2 S-Atmosphäre
erhitzt. Das so erhaltene Erzeugnis weist eine blaue Fluoreszenz auf. Beispiell1
Ein aus 80 g Zn S und 20 g Cd S bestehendes Gemisch wird mit ioo ccin einer
wässerigen Lösung von Au C13 feucht gemacht, welche 10-39-Atom Gold je Liter enthält
nach Trockendampfung des Reaktionsgemisches wird 20g A1F3 zugesetzt und gut
vermischt. Darauf wird die so erhaltene- Masse während einer halben Stunde in einem
Quarzbecher auf i i oo° C in einer H2 S-Atmosphäre erhitzt. Das Erzeugnis weist
eine orangegelbe Fluoreszenz und Phosphoreszenz auf. Beispiel 111
ioo g Zn
S wird mit ioo ccni einer Cu N 03-Lösung, welche 1o-3 g-Atoin Kupfer je Liter enthält,
und mit 5o ccm einer AI(N03)3-Lösung, welche 1o 2 g-Atoin Aluminium je Liter enthält,
feucht gemacht; nach Trockendanipfung des Reaktionsgemisches wird 5 g Ca l,, zugesetzt,
worauf das ganze Erzeugnis gut `-erinischt und darauf während einer halben Stunde
in einem Quarzbecher auf 115o° C in einer fl2S-Atmosphäre erhitzt wird. Das so erhaltene
Erzeugnis weist eine grüne Fluoreszenz und Phosphoreszenz auf.
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Bei den drei obenerw:ilinten Beispielen wurde unveränderlich von einer
Erhitzung in einer H2 S-Atmosphäre gesprochen. Die Erhitzung kann aber auch in einer
anderen schwefelhaltigen Atmosphäre, z. B. in mit Schwefelkohlenstoff geladenem
Stickstoff, durchgeführt werden. :Mich kann dem Stoffgemisch Schwefel zugesetzt
und die Erhitzung in einem geschlossenen Becher gegebenenfalls mit Stickstoff, Wasserstoff
oder Schwefelwasserstoff als Schutzatmosphäre durchgeführt werden, wie es im nachfolgenden
Beispiel IV beschrieben wird. Beispiel IV 80 g Zii S und 20 Zn Se «-erden
gemischt und mit ioo ccm einer wässerigen Ag NO3 -Lösung, die i0-3 g-Atom
Silber je Liter enthält, und mit 30 ccm einer A1(N03)3-Lösung, die 10-2g-Atom
Aluminium je Liter enthält, feucht gemacht. Nach Trockendampfung werden z g '.-;chwefelpul\-er
zugesetzt, die Masse gut gemischt und darauf in einem Quarzbecher mit einem gut
N,erschließenden Deckel gebracht. Die Luft im Quarzbecher wird durch die Einführung
\on Stickstoff ausgetrieben, der Becher wird geschlossen und während einer Stunde
auf 1 1o67 C erhitzt. Bei Verwendung eines Bechers mit einem weniger gut verschließenden
Deckel muß die Erhitzung in einer Schutzatmosphäre von Stickstoff, Wasserstoff oder
Schwefelwasserstoff
erfolgen. Das erhaltene Erzeugnis hat eine blaugrüne Lumineszenz.