ES2239704T3 - Materia luminiscente policristalina mal cristalizada o amorfa y procedimiento de obtencion. - Google Patents

Abstract

Materia luminiscente, caracterizada porque comprende una materia mineral transparente policristalina o mal cristalizada en polvo dopada con iones metálicos e iones luminiscentes.

Description

Materia luminiscente policristalina mal cristalizada o amorfa y procedimiento de obtención.

La presente invención se refiere a una materia luminiscente policristalina o mal cristalizada y su procedimiento de obtención.

Se sabe que los mejores rendimientos de fotoluminiscencia y la mejor precisión de acabado de las longitudes de onda de emisión de materiales fotoluminiscentes se obtienen utilizando materiales fotoluminiscentes que tienen una matriz monocristalina muy bien definida, procedente de la tecnología de los láseres. Estos materiales presentan la ventaja de una fuerte absorción en el campo de la excitación, de un rendimiento elevado, de una luminiscencia en el infrarrojo y de una absorción de toda la radiación emitida en el visible de manera que no pueden detectarse visualmente cuando están utilizados para la protección de documentos tales como billetes de banco.

Los materiales fotoluminiscentes conocidos aseguran así una protección de alto nivel. Sin embargo su fabricación pasa por una fase compleja de crecimiento y de tirada de cristales que tienen una estructura absorbente de manera que la fabricación de estos materiales es extremadamente onerosa.

Se conoce igualmente, especialmente por unos documentos FR-A-2.068.386 y GB-A-1.113.101 o EP 338 934 unas cerámicas vítreas luminiscentes que puedan servir en particular en unos láseres. Estas cerámicas contienen una proporción importante de silicato que les proporciona una estructura amorfa. Las estructuras así obtenidas tienen un bajo rendimiento, lo que las hace ineptas para utilizarse para la protección de documentos, en particular cuando la materia está triturada según una granulometría suficiente fina para poder insertarla en el papel de un documento o en la tinta de impresión.

El objetivo de la invención es proponer un procedimiento que permita obtener una materia luminiscente a un coste sensiblemente reducido con relación a los procedimientos anteriores ofreciendo a la vez unas resultados suficientes para una utilización en unas aplicaciones tales como la protección de documentos.

Según la invención se propone un procedimiento de obtención de materia luminiscente policristalina o mal cristalizada comprendiendo las etapas de mezclar al menos un elemento precursor de iones metálicos en polvo y al menos un elemento precursor de iones luminiscentes con una materia mineral transparente en polvo apta a realizar una matriz policristalina o mal cristalizada, y calentar la mezcla a una temperatura suficiente para obtener una liberación de los iones metálicos y de los iones luminiscentes así como una difusión de éstos en la materia mineral transparente.

Se obtiene así una materia luminiscente en polvo a partir de componentes disponibles industrialmente y por consiguiente de un coste muy bajo. Los resultados de tal materia son ciertamente menos elevados que los obtenidos con una matriz monocristalina y aseguran pues una protección de menos alto nivel que los materiales conocidos pero su coste muy bajo permite compensar la disminución de rendimiento por un aumento de las cantidades de materia fotoluminiscente para asegurar una protección suficiente teniendo a la vez un coste global inferior al coste de los materiales anteriores.

Según un modo de puesta en práctica preferido del procedimiento según la invención, la materia mineral es un óxido metálico transparente o una mezcla de óxidos metálicos transparentes, el elemento precursor de iones metálicos es un compuesto órgano-metálico, y el elemento precursor de iones luminiscentes es una tierra rara. La temperatura de calentamiento de la mezcla de polvo está entonces comprendida entre 1200 y 2000ºC.

Otras características y ventajas de la invención aparecerán a la lectura de la descripción a continuación de ejemplos particulares no limitativos de obtención de materias luminiscentes mediante el procedimiento según la invención.

En los ejemplos descritos abajo la materia mineral transparente en polvo es con preferencia alúmina cristalina obtenida de manera conocida en sí por deshidratación y descomposición de alumbre industrial él mismo obtenido a partir de sulfato de aluminio y de sulfato de amonio.

Según un primer ejemplo de realización, la alúmina se ha mezclado con 0,3% en peso de un componente órgano-metálico a base de cromo y 4,6% en peso de neodimio luego calentado hasta 1500ºC. Durante este calentamiento la parte orgánica del compuesto órgano-metálico está destruida y el ión metálico así liberado difunde en la matriz mal cristalizada alúmina para proporcionar a ésta unas propiedades de absorción de la luz. Simultáneamente los iones neodimios están disociados y difunden igualmente en la matriz alúmina para proporcionar a ésta unas propiedades luminiscentes. El producto obtenido tiene una luminiscencia importante con 1 \mum para una excitación en el campo visible.

Según un segundo ejemplo de realización la alúmina se ha mezclado con 5% en peso de un compuesto órgano-metálico a base de níquel y 5,6% en peso de holmio, y tratada en las mismas condiciones que en el ejemplo 1. Una luminiscencia importante se observa con 2 \mum para una excitación en el campo 0,8 - 1 \mum.

Según un tercer ejemplo de realización, la alúmina se ha mezclado con 0,5% en peso de un compuesto órgano-metálico a base de cromo, 3% en peso de iterbio y 5,6% en peso de holmio. Una luminiscencia importante se ha observado con 2 \mum para una excitación en el campo 0,8 - 1 \mum.

Según un cuarto ejemplo, la alúmina se ha dopado con 0,5% en peso de cromo y 4,6% en peso de neodimio. La materia obtenida tiene una luminiscencia importante con 1 \mum para una excitación en el campo visible.

Según un quinto ejemplo, la alúmina ha sido dopada con 3% en peso de cromo y 3% en peso de holmio. Se ha observado una luminiscencia importante con 2 \mum para una excitación en el campo visible.

Mencionaremos que en los ejemplos descritos arriba los materiales luminiscentes obtenidos no tienen prácticamente de absorción en la zona del campo visible comprendida entre 0,65 y 0,78 \mum, y tienen pues todos un color rosa-rojo a la luz natural.

El polvo obtenido está con preferencia triturado para reducir los granos a una granulometría compatible con una inserción en el papel del documento a asegurar o en la tinta de impresión de este documento.

Evidentemente, la invención no se limita a los ejemplos descritos arriba y está susceptible de variantes de realización que aparecerán al especialista sin salir del marco de la invención tal como definido por las reivindicaciones.

En particular, aunque el procedimiento según la invención haya sido descrito utilizando como matriz hospedera de la alúmina, se puede utilizar como matriz hospedera cualquier materia mineral transparente en polvo, policristalina o mal cristalizada, en particular un óxido metálico transparente o una mezcla de óxidos metálicos tales como el óxido de zinc, de zirconio o de itrio, o también un vidrio a base de silicato, de fosfato o de fluoruro o una mezcla de estos vidrios.

Por otra parte, se puede utilizar todo elemento precursor de iones metálicos liberando el ión metálico a una temperatura inferior a la temperatura de fusión de la materia mineral transparente. En particular los compuestos órgano-metálicos son satisfactorios. El ión metálico es con preferencia elegido en el grupo comprendiendo el cromo, el hierro, el cobre, el níquel, el titanio, el cobalto, el vanadio y el iterbio, efectuándose la elección de un ión o de una mezcla de iones en función del campo de excitación deseado.

Por otra parte el elemento precursor de iones luminiscente es con preferencia una tierra rara o una mezcla de tierras raras. Muy especialmente elegido en el grupo comprendiendo el erbio, el neodimio, el holmio, el tulio, el iterbio, el praseodimio, el disprosio o el tulio, estando la elección del elemento o de la composición en función del campo de luminiscencia deseado.

Aunque en los ejemplos dados arriba la mezcla de polvo haya sido calentada a 1500ºC, se podrá modificar la temperatura de calentamiento, generalmente en un margen comprendido entre 1200ºC y 2000ºC, en función de la temperatura a la cual los iones metálicos y los iones luminiscentes están liberados por los elementos precursores correspondientes.

Claims (9)

1. Materia luminiscente, caracterizada porque comprende una materia mineral transparente policristalina o mal cristalizada en polvo dopada con iones metálicos e iones luminiscentes.

2. Procedimiento de obtención de materia luminiscente policristalina o mal cristalizada, caracterizado porque comprende las etapas de mezclar un elemento precursor de iones metálicos en polvo y al menos un elemento precursor de iones luminiscentes con una materia mineral transparente en polvo apta a realizar una matriz policristalina o mal cristalizada y calentar la mezcla a una temperatura suficiente para obtener una liberación de los iones metálicos y unos iones luminiscentes así como una difusión de éstos en la materia mineral transparente.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la temperatura de calentamiento está comprendida entre 1200ºC y 2000ºC.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o la reivindicación 3 caracterizado porque la materia mineral es un óxido metálico transparente o una mezcla de óxidos metálicos transparentes.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el elemento precursor de iones metálicos es un compuesto órgano-metálico.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque los iones metálicos están elegidos en el grupo comprendiendo el cromo, el hierro, el cobre, el níquel, el titanio, el cobalto, el vanadio y el iterbio.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el elemento precursor de iones luminiscentes es una tierra rara o una mezcla de tierras raras.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque las tierras raras están elegidas en el grupo comprendiendo el erbio, el neodimio, el holmio, el tulio, el iterbio, el praseodimio, el disprosio o el tulio.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque comprende además una etapa de trituración del polvo obtenido.