FR2572735A1 - LUMINESCENT MATRIX BASED ON BORATE - Google Patents
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Abstract
MATRICE LUMINESCENTE A BASE DE BORATE REPONDANT A LA FORMULE GENERALE:LA, Y, EU(MG, ZN) BODANS LAQUELLE LE LANTHANE PEUT ETRE REMPLACE PARTIELLEMENT OU EN TOTALITE PAR YTTRIUM ET LES IONS EU, LAY ET MGZN FORMENT DES RANGEES LINEAIRES, LES IONS BORATE FORMANT ENTRE EUX DES RESEAUX BIDIMENSIONNELS, DANS LESQUELS LES IONS LAY ET EU SONT COORDONNES AVEC 10 ATOMES D'OXYGENE, LES IONS MGZN ETANT PLACES DANS UN OCTAEDRE FORME PAR 6 ATOMES D'OXYGENE, LA MATRICE ETANT ACTIVEE PAR DES ACTIVATEURS M A LA PLACE DES IONS LAY ET PAR DES ACTIVATEURS M A LA PLACE DES IONS MGZN, M ETANT TB ET EVENTUELLEMENT GD, CE ETOU BI ET M ETANT MN OU EU.BORATE-BASED LUMINESCENT MATRIX RESPONDING TO THE GENERAL FORMULA: LA, Y, EU (MG, ZN) BODIN WHICH THE LANTHANE CAN BE REPLACED IN PART OR IN TOTAL BY YTTRIUM AND THE EU, LAY AND MGZN IONS FORM LINEAR ROWS, THE IONS BORATE FORMING BIDIMENSIONAL NETWORKS BETWEEN THEM, IN WHICH THE LAY AND EU IONS ARE COORDINATED WITH 10 ATOMS OF OXYGEN, THE MGZN IONS BEING PLACED IN AN OCTAHEDRA FORMED BY 6 ATOMS OF OXYGEN, THE MATRIX BEING ACTIVATED BY MA ACTIVATORS THE LAY IONS LAY AND BY ACTIVATORS MA THE PLACE OF IONS MGZN, M BEING TB AND POSSIBLY GD, THIS ETOU BI AND M BEING MN OR EU.
Description
La présente invention se rapporte à un matériau luminescent et en parti-The present invention relates to a luminescent material and in particular
culier à une matrice luminescente à base de borate. to a luminescent matrix based on borate.
On a utilisé jusqu'à la deuxième moitié de l'année 1970 des matériaux lu- Until the second half of 1970,
minescents à base de halophosphates dans les lampes d'éclairage à décharge. based on halophosphates in gas discharge lamps.
De tels matériaux émettent dans une large bande de rayonnement jaunâtre quand ils sont excités par un rayonnement de lampe à vapeur de mercure de basse pression. Des études ont démontré que l'intensité lumineuse peut être augmentée en utilisant un mélange de trois matériaux luminescents, mélange contenant des matériaux émettant dans le rayonnement bleu (450 nm) , Such materials emit in a broad band of yellowish radiation when excited by low pressure mercury vapor lamp radiation. Studies have shown that the light intensity can be increased by using a mixture of three luminescent materials, a mixture containing materials emitting in blue radiation (450 nm),
vert (540 nm) et rouge (610 nm). Ces matériaux luminescents ont été prépa- green (540 nm) and red (610 nm). These luminescent materials have been prepared
rés à partir de métaux de terres rares, l'émission bleue étant à base des ions Eu2+, l'émission verte à base des ions Tb3+ et l'émission verte à base des ions Eu3+. Des matériaux luminescents contenant un mélange de trois ou plus matériaux luminescents et des lampes à décharge revêtues de ces This emission is based on rare earth metals, the blue emission being based on Eu2 + ions, the green emission based on Tb3 + ions and the green emission based on Eu3 + ions. Luminescent materials containing a mixture of three or more luminescent materials and discharge lamps coated with these
matériaux ont déjà été disponibles depuis un certain temps. materials have already been available for some time.
Ainsi, il a déjà été connue une lampe a décharge munie d'un film lumi- Thus, it has already been known a discharge lamp provided with a light film
nescent contenant un mélange de matériau luminescent à base de halophos- nescent containing a mixture of luminescent material based on halophos-
phate activé par europium bivalent, tel que le matériau luminescent émet- bivalent europium-activated phage, such as the luminescent material emitting
tant le rayonnement bleu, ou un matériau luminescent à base de halophos- both the blue radiation, and a halophosphorus-based phosphor
phoborate activé par europium bivalent, un matériau luminescent émettant un rayonnement vert, qui contient le phosphate de silicium coactivé par cerium et terbium, et un matériau luminescent émettant un rayonnement europium bivalent activated phoborate, a luminescent material emitting green radiation, which contains cerium and terbium coactivated silicon phosphate, and a luminescent material emitting radiation
rouge, qui contient l'oxyde d'yttrium activé par europium trivalent. red, which contains trivalent europium activated yttrium oxide.
Selon une autre technique connue, le film luminescent utilisé dans les tubes à décharge contient en tant que matériau luminescent émettant dans le bleu un mélange de halophosphate activé par europium bivalent ou, According to another known technique, the luminescent film used in the discharge tubes contains as a luminescent material emitting in blue a mixture of bivalent europium activated halophosphate or,
en tant que matériau luminescent émettant dans le vert, un matériau con- as a luminescent material emitting in the green, a material
tenant un phosphate de silicium qui a été coactivé par cérium et terbium et, en tant que matériau luminescent émettant dans le rouge, un matériau holding a silicon phosphate which has been coactivated by cerium and terbium and, as a luminescent material emitting in the red, a material
contenant oxyde d'yttrium activé par europium trivalent. containing yttrium oxide activated by trivalent europium.
Selon une autre technique connue, le film luminescent utilisé dans les lampes à décharge contient, en tant que matériau émettant dans le bleu, un aluminate de barium et magnésium activé par europium bivalent, en tant que matériau émettant dans le vert, un aluminate de cérium et magnésium activé par terbium et, en tant que matériau émettant dans le rouge, un According to another known technique, the luminescent film used in discharge lamps contains, as a blue-emitting material, a divalent europium activated barium and magnesium aluminate, as a material emitting in the green, a cerium aluminate. and terbium-activated magnesium and, as a red-emitting material, a
oxyde d'yttrium activé par europium trivalent. trivalent europium activated yttrium oxide.
Toutefois, l'utilisation de revêtements contenant de tels mélanges de However, the use of coatings containing such mixtures of
plusieurs matériaux luminescents présente des inconvénients. several luminescent materials have disadvantages.
Il est difficile de mélanger de façon homogène des poudres ayant des propriétés physiques différentes et de former des couches homogènes sur It is difficult to homogeneously mix powders having different physical properties and to form homogeneous layers on
des lampes contenant de tels mélanges. lamps containing such mixtures.
Le comportement dans le temps de différents matériaux luminescents est variable selon les matériaux, c'est à dire la couleur de la lampe change au cours de son utilisation, tandis que l'intensité lumineuse de certains The behavior in time of different luminescent materials is variable depending on the materials, ie the color of the lamp changes during its use, while the light intensity of some
matériaux luminescents diminue.luminescent materials decreases.
Par ailleurs, l'efficacité quantique d'un mélange de plusieurs matériaux Moreover, the quantum efficiency of a mixture of several materials
3luminescent n'est jamais aussi bonne que celle d'un seul matériau lumi- The luminescence is never as good as that of a single lumi-
nescent. On n'obtient pas le rendement maximal de l'énergie d'excitation, une partie de cette énergie étant dissipée par effet d'ombre, de limites NESCent. The maximum efficiency of the excitation energy is not obtained, a part of this energy being dissipated by the effect of shadow, of limits
de granules et autres.granules and others.
La présente invention a pour objet l'élimination de tels inconvénients en proposant un matériau luminescent qui permet d'obtenir avec un seul et même matériau luminescent deux ou plusieurs colorations dues à la The object of the present invention is the elimination of such drawbacks by proposing a luminescent material which makes it possible to obtain, with one and the same luminescent material, two or more colorations due to the
même excitation. En utilisant une excitation sélective d'énergies diffé- same excitement. By using selective excitation of different energies
rentes, on a déjà obtenues à partir de certains matériaux des émissions rents, some emissions have already been obtained from certain
de colorations différentes, notamment dans les systèmes activateur-sen- different stains, especially in the activator-sen-
sibilisateur, dont la longueur d'ondes peut se situer dans le domaine sibilizer, whose wavelength may be in the range
du visible, mais dont l'intensité est habituellement basse. En prin- visible, but the intensity is usually low. In principle
cipe, plusieurs ions d'émission et d'absorption provoquent des pertur- However, several emission and absorption ions cause disturbances
bations réciproques dans les matériaux luminescents. En général, des te- reciprocal bations in luminescent materials. In general,
neurs en impuretés dépassant quelques ppm ne sont pas tolérées dans de impurities greater than a few ppm are not tolerated in
tels matériaux luminescents.such luminescent materials.
Ainsi, un autre objet de la présente invention consiste à proposer un matériau luminescent dans lequel l'interaction et perturbation mutuelles des ions luminescents sont réduit au minimum de façon à pouvoir obtenir Thus, another object of the present invention is to provide a luminescent material in which the mutual interaction and disruption of the luminescent ions is minimized so as to be able to obtain
une émission de plusieurs couleurs. an emission of several colors.
La matrice luminescente à base de borate selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle répond à la formule générale La, Y, Eu3+ (MgZn) B5010 dans laquelle le lanthane peut être remplacé partiellement ou en totalité The luminescent matrix based on borate according to the invention is characterized in that it corresponds to the general formula La, Y, Eu3 + (MgZn) B5010 in which the lanthanum can be partially or totally replaced
par l'yttrium et dans laquelle les ions La/Y, Eu3+ et Mg/Zn forment des ran- by yttrium and in which the La / Y, Eu3 + and Mg / Zn ions form
gées linéaires, les ions borate formant entre eux des réseaux bidimension- borate ions forming two-dimensional networks between them
nels, o les ions La/Y et Eu3+ sont coordonnés avec 10 atomes d'oxygène, la matrice étant par la suite activée par des activateurs M2+ logés à la place des ions Mg/Zn et éventuellement par les activateurs M3+ logés à la place des ions La/Y, M3+ étant Tb3+ et éventuellement Gd3+, Ce3+ et/ou The La / Y and Eu3 + ions are coordinated with 10 oxygen atoms, the matrix being subsequently activated by M2 + activators housed in place of the Mg / Zn ions and optionally by the M3 + activators housed in place of the La / Y ions, M3 + being Tb3 + and possibly Gd3 +, Ce3 + and / or
Bi3+ et M2+ tant Mn2+ ou Eu2.Bi3 + and M2 + both Mn2 + or Eu2.
Bi3 et M2 étant Mn2 ou Eu Ainsi, l'invention porte sur une matrice dans laquelle Mg2+ et Zn2+ peuvent se substituer l'un à l'autre complètement dans le réseau sans causer la modification de la structure. Dans la rangée La, la distance entre les Bi3 and M2 being Mn2 or Eu Thus, the invention relates to a matrix in which Mg2 + and Zn2 + can be substituted for each other completely in the network without causing the structure to change. In the row La, the distance between
ions La à l'intérieur du réseau est sensiblement plus petite que la dis- The ions inside the network are significantly smaller than the
tance entre les ions La appartenant aux plusieurs rangées. Entre les ran- between the ions belonging to the several rows. Between the
gées de cations sont places les ions borate qui forment des réseaux bi- Borate ions form borate
dimensionnels (Bi50105)n. Les ions La sont coordonnés avec 10 atomes d'oxygène qui forment un polyèdre irrégulier de coordination. Les ions dimensional (Bi50105) n. The La ions are coordinated with 10 oxygen atoms which form an irregular coordination polyhedron. Ions
Mg/Zn sont placés au milieu de l'octaèdre allongé formé par 6 atomes d'oxy- Mg / Zn are placed in the middle of the elongated octahedron formed by 6 oxy-
gène. Dans la matrice luminescente conforme à l'invention, il est possible gene. In the luminescent matrix according to the invention, it is possible
de remplacer l'ion La par des activateurs M3+ et l'ion Mg/Zn par les acti- replace the La ion with M3 + activators and the Mg / Zn ion with
vateurs M2+. Il a été observe de façon surprenante, que dans une matrice selon l'invention, il ne se produit aucune baisse due a la concentration, M2 +. It has surprisingly been observed that in a matrix according to the invention there is no decrease due to the concentration,
ce qui signifie que les concentrations de l'activateur ne sont pas criti- which means that the concentrations of the activator are not critical.
ques, mais peuvent varier dans de larges limites. but may vary within wide limits.
Conformément à l'invention, les ions La peuvent être remplacés en totalité According to the invention, the La ions can be completely replaced
ou partiellement par Tb trivalent et éventuellement par les ions Gd, Ce et/ou Bi. or partially by trivalent Tb and optionally by Gd, Ce and / or Bi ions.
Dans les réseaux Mg/Zn, Mg/Zn peut être remplacé partiellement par les ions In Mg / Zn networks, Mg / Zn can be partially replaced by ions
bivalents Mn et Eu.Mn and Eu bivalents.
Plus particulièrement, la matrice répond a la formule générale Lal.uv.xy. z GduCevBixTbyEuz(MgZn) B501, dans laquelle: O < u < 0,99 0 v l -u-x-y-z O < v < 1 - U- x -y -z: 0 < x < 0,3 0,005 < y <,7 0,005 < z < 0,7 More particularly, the matrix has the general formula Lal.uv.xy. z GduCevBixTbyEuz (MgZn) B501, in which: ## EQU1 ## where: ## EQU1 ## z <0.7
u + x + y + z < 1.u + x + y + z <1.
Selon une autre forme de réalisation préférentielle de l'invention, la matrice répond à la formule générale Laluvxz GduCevBixTbyEuz(MgZn)lrEurB5lo, dans laquelle 0 < u < 0,955 O < v<l -u-x- z 0 < x < 0,3 0,005 < z < 0,7 x + u + z < 1 According to another preferred embodiment of the invention, the matrix corresponds to the general formula Laluvxz GduCevBixTbyEuz (MgZn) lrEurB5lo, in which 0 <u <0.955 O <v <l -ux-z 0 <x <0.3 0.005 <z <0.7 x + u + z <1
0,005 < r < 0,7.0.005 <r <0.7.
Selon une variante, la matrice répond à la formule générale Lal'u'v'xyzGduCevBixTbyEUz(Mg'Zn)l-r EurB5010 dans laquelle: 0o u < < 0, 99 O < v < 1 -u -x-y- z 0 < x < 0,3 0,005 < z < 0,7 u x + +x+y+z < 1l According to one variant, the matrix corresponds to the general formula Lal'u'v'xyzGduCevBixTbyEUz (Mg'Zn) lr EurB5010 in which: 0o u <<0, 99 O <v <1 -u -xy-z 0 <x < 0.3 0.005 <z <0.7 ux + + x + y + z <1l
0,005 < r < 0,7.0.005 <r <0.7.
Selon une autre variante, la matrice répond à la formule générale La 1u v _x zGduCevBixEuz(Mg,Zn) l-p MnpB5010, dans laquelle: 0< u < 0,99 v < 0,3 0 < x < l-u - v-z 0,005 < z < 0,7 u + x + z < 1 According to another variant, the matrix corresponds to the general formula ## STR1 ## in which: 0 <u <0.99 v <0.30 <x <lu - vz 0.005 <z <0.7 u + x + z <1
0,01 < p < 0,3.0.01 <p <0.3.
Selon une autre variante, la matrice répond à la formule générale Lal u-vx-y- zGduCevBixTbyEuz(MgZn)l-p-rMnpEurB5010, dans laquelle: O <u <0,99 O < v < 1 - u -x -y -z 0<v<l -u-x-y-z 0 < x < 0,3 0,005 < y < 0,7 0,005 < z < 0,7 u+x+y+z< 1 0,01 < p 0,3 According to another variant, the matrix corresponds to the general formula: ## STR1 ## in which: 0 <v <l -uxyz 0 <x <0.3 0.005 <y <0.7 0.005 <z <0.7 u + x + y + z <1 0.01 <p 0.3
0,005 < r < 0,5.0.005 <r <0.5.
Dans la matrice luminescente, La peut être remplacé partiellement ou en totalité par Y. Les longueurs d'onde d'excitation et d'émission des ions luminescents suivants dans la matrice La(Mg,Zn)B5010 sont les suivantes: > excitation /nm émission /nm Ce3+ 270 300 Bi3+ 290 330 Gd3+ 277 313 Eu3+ 250 (CTS), 290-410 (4f) 610 (maximum) Tb3+ 200 (4f-5d), 290-390 (4f) 542 Mn2+ 280-380 630 Eu2+ 330 430 In the luminescent matrix, La can be partially or totally replaced by Y. The excitation and emission wavelengths of the following luminescent ions in the La (Mg, Zn) B5010 matrix are as follows:> excitation / nm emission / nm Ce3 + 270 300 Bi3 + 290 330 Gd3 + 277 313 Eu3 + 250 (CTS), 290-410 (4f) 610 (maximum) Tb3 + 200 (4f-5d), 290-390 (4f) 542 Mn2 + 280-380 630 Eu2 + 330 430
Les ions ayant une large bande d'absorption ou d'émission peuvent de- Ions with a broad absorption or emission band can
venir luminescents à des longueurs d'onde legèrement différentes selon come luminescent at slightly different wavelengths according to
la concentration de l'activateur.the concentration of the activator.
Ce tableau montre qu'en se basant sur le spectre, les transferts d'éner- This table shows that, based on the spectrum, energy transfers
gie du cérium et du bismuth vers le terbium et l'europium 4f sont pos- cerium and bismuth to terbium and europium 4f are pos-
sibles.sible.
3+ 33+ 3
On a démontré également expérimentallement que des transferts Ce3 --Gd3+ It has also been shown experimentally that Ce3 --Gd3 + transfers
et Bi3±-.Gd3+ sont possibles. C'est le caractère spécifique du gado- and Bi3 ± -Gd3 + are possible. It is the specific character of gado-
limium, notamment le fait que les lignes de 313 nm peuvent également absorber, qui rend possible de tels transferts. En outre, l'énergie peut limium, especially the fact that 313 nm lines can also absorb, which makes possible such transfers. In addition, energy can
être transférée du gadolinium aussi vers l'europium et le terbium. be transferred from gadolinium also to europium and terbium.
L'énergie peut parcourir de très longues distances dans le réseau du Energy can travel very long distances in the network of
gadolinium et même sauter d'une rangée La a une autre. gadolinium and even jump from one row to another.
Ce qui précède concerne seulement le transfert de l'énergie à l'intérieur de réseaux formés par un cation trivalent. Le transfert de l'énergie d'un réseau La3+ vers un réseau Mg2+/Zn2+ peut aussi être provoqué pour se produire avec à la fois le bismuth et le gadolinium. Par contre, le The above only concerns the transfer of energy within networks formed by a trivalent cation. The transfer of energy from a La3 + network to an Mg2 + / Zn2 + network can also be caused to occur with both bismuth and gadolinium. However, the
cérium transfert son énergie très peu vers un réseau bivalent. cerium transfers its energy very little to a divalent network.
Lorsque l'énergie d'excitation parvient à un réseau qui contient le gadolinium, le transfert de l'énergie se produit rapidement à travers ( le réseau entier de Gd. A la fin du réseaul'énergie peut rencontrer When the excitation energy reaches a network that contains gadolinium, the transfer of energy occurs rapidly through (the entire network of Gd. At the end of the energy network can meet
un ion non luminescent, lanthane, à partir duquel l'énergie peut retour- a non-luminescent ion, lanthanum, from which energy can return-
ner ou sauter dans le réseau Gd suivant. Lorsque l'énergie d'excitation a voyagé suffisamment loin en rencontrant seulement des ions La à la fin de réseaux Gd, elle se décharge finalement en produisant l'émission or jump into the next Gd network. When the excitation energy traveled far enough by encountering only La ions at the end of Gd networks, it finally discharges itself by producing the emission
caractéristique du gadolinium. En parcourant de nombreux points de ré- characteristic of gadolinium. By browsing through many points of
seau, l'énergie peut, bien entendu, aussi rencontrer une imperfection bucket, the energy can, of course, also meet an imperfection
du réseau, qui provoque une décharge d'énergie sans produire de radiation. of the network, which causes a discharge of energy without producing radiation.
Si, au contraire, l'énergie arrivant dans un réseau de gadolinium ren- If, on the contrary, the energy arriving in a gadolinium network
contre un ion luminescent (Eu3+, Tb3+) au bout du réseau, elle excite against a luminescent ion (Eu3 +, Tb3 +) at the end of the network, it excites
cet ion, qui ne peut pas transmettre plus loin l'énergie mais émet l'éner- this ion, which can not transmit further energy but emits energy.
gie sous forme de lumière (vert, rouge). Comme il a été mentionné pré- in the form of light (green, red). As mentioned before,
cédemment, l'énergie présente dans le réseau gadolinium peut aussi être transférée à un réseau Mg2 et rencontre là-bas un ion luminescent (Mg2+, the energy present in the gadolinium lattice can also be transferred to an Mg2 lattice and there meets a luminescent ion (Mg2 +,
Eu2+) qui devient excité et émet sa lumière caractéristique (rouge, bleu). Eu2 +) which becomes excited and emits its characteristic light (red, blue).
Le matériau luminescent selon l'invention présente des réseaux gadoli- The luminescent material according to the invention has gadolinic networks.
nium relativement longs qui ont été interrompus par soit le lanthane, soit par une petite quantité d'europium ou terbium. Grâce à la structure de La(Mg,Zn)B5010 et aux faibles concentrations de l'activateur, il est possible d'obtenir que les ions Eu et Tb+ deviennent luminescents indépendamment et l'on n'observe pas d'extinction mutuelle, comme dans relatively long, which have been interrupted by either lanthanum or a small amount of europium or terbium. Thanks to the structure of La (Mg, Zn) B5010 and at low concentrations of the activator, it is possible to obtain that the Eu and Tb + ions become luminescent independently and no mutual extinction is observed, such as in
les autres matériaux.other materials.
De même, il est possible de placer dans une matrice La(Mg,Zn)B5010 à la Similarly, it is possible to place in a matrix La (Mg, Zn) B5010 at the
fois l'europium bivalent et l'europium trivalent et d'obtenir une lumi- bivalent europium and trivalent europium and to obtain
nescence dans le visible de la part des deux. C'est un matériau unique connu dans lequel l'émission bleue de Eu2+ et l'émission rouge de Eu3+ sont bien perceptibles. Avec le matériau luminescent selon l'invention, il est possible, en sélectionnant les combinaisons d'activateurs, d'obtenir l'émission verte et rouge (Tb3+, Eu3+ et/ou Tb3+, Mn2+), bleue et rouge (Eu2+, Eu3+), une très forte émission rouge (Eu3+, Mn2+) ou même bleue, nescence in the visible from both. It is a unique known material in which the blue emission of Eu2 + and the red emission of Eu3 + are well perceptible. With the luminescent material according to the invention, it is possible, by selecting the combinations of activators, to obtain green and red emission (Tb3 +, Eu3 + and / or Tb3 +, Mn2 +), blue and red (Eu2 +, Eu3 +) , a very strong red emission (Eu3 +, Mn2 +) or even blue,
2+ 3+ 3+ 2+2+ 3+ 3+ 2+
verte et rouge (Eu2+, Tb3+, Eu3+ et/ou Mn2+). En variant les concentra- green and red (Eu2 +, Tb3 +, Eu3 + and / or Mn2 +). By varying the concentrations
tions de l'activateur il est possible de produire différentes nuances de couleurs. Lorsque le matériau luminescent selon l'invention est utilisé dans les lampes à vapeur de mercure de basse pression, seulement 1 à 2 matériaux luminescents sont nécessaires au lieu de 3 à 4. La fabrication de lampes est ainsi simplifiée et le rendement quantique est amélioré. Il est possible de produire au moyen d'un composé activé par Eu3+ et Mn2+ une émission fortement rouge dans laquelle la bande et la ligne du spectre sont au dessus de l'autre. Ce matériau convient très bienà lalfabrication des lampes dites de luxe, pour lesquelles on sfuhaite activator it is possible to produce different shades of colors. When the luminescent material according to the invention is used in low pressure mercury vapor lamps, only 1 to 2 luminescent materials are needed instead of 3 to 4. The manufacture of lamps is thus simplified and the quantum efficiency is improved. It is possible to produce by means of a compound activated by Eu3 + and Mn2 + a strongly red emission in which the band and the line of the spectrum are above each other. This material is very suitable for the manufacture of the so-called luxury lamps, for which one avoids
une bonne reproduction de couleurs.good color reproduction.
L'invention sera décrite ci-après en détail à l'aide des exem les par référence aux dessins annexes, dont la figure 1 représente l'arrangement de différents ions dans le plan a-c de la matrice La(Mg,Zn)B5010, la figure 2 l'arrangement selon le plan a-b sans indication des ions oxygène, et la figure 3 l'arrangement selon le plan b-c sans indication des ions The invention will be described hereinafter in detail with the aid of the examples with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows the arrangement of different ions in the ac plane of the matrix La (Mg, Zn) B5010, the figure 2 the arrangement according to the plane ab without indication of the ions oxygen, and figure 3 the arrangement according to the plane bc without indication of the ions
oxygène et bore.oxygen and boron.
les figures 4 à 7 présentent les spectres d'émission de matériaux lumi- FIGS. 4 to 7 show the emission spectra of light materials
nescents selon les exemples.nescents according to the examples.
Le procédé de préparation du matériau luminescent selon la présente in- The process for preparing the luminescent material according to the present invention
vention est à la portée de l'homme de l'art. Il consiste à mélanger les ions choisis en forme de composés, par exemple des oxydes, puis de vention is within the reach of those skilled in the art. It consists in mixing the ions chosen in the form of compounds, for example oxides, then
les chauffer sélectivement dans l'atmosphère réductrice. Ci-après fi- selectively heat them in the reducing atmosphere. Hereinafter
gurent des exemples de préparation de certains matériaux luminescents examples of the preparation of certain luminescent materials
particulièrement avantageux.particularly advantageous.
Exemple 1.Example 1
Un mélange contenant 4,078 g de Gd203 0,421 g de Tb407 0,176 g de Eu203 1, 058 g de MgO 9,656 g de H3B03 A mixture containing 4.078 g of Gd203 0.421 g of Tb407 0.176 g of Eu203 1.058 g of MgO 9.656 g of H3B03
est dissous dans 40 cm3 d'acide nitrique concentré. La solution est éva- is dissolved in 40 cm3 of concentrated nitric acid. The solution is
porée à sec et le résidu est broyé pour former un mélange homogène. Le dry pored and the residue is ground to form a homogeneous mixture. The
mélange est chauffé dans une atmosphère réductrice, d'abord à 4Q0 C,à la- The mixture is heated in a reducing atmosphere, first at 40 ° C,
quelle l'eau et les oxydes d'azote se dégagent, puis pendant une heure à 700 C et pendant 3 heures à 950 C. Le matériau est refroidi et broyé the water and the oxides of nitrogen are released, then for one hour at 700 C and for 3 hours at 950 C. The material is cooled and crushed
et l'excès de l'acide borique peut être éliminé par lavage à l'eau. and excess boric acid can be removed by washing with water.
Le spectre d'émission du produit (Gdo 9Tboo 9Euoo1)MgB5010 est présenté à la figure 4. Le spectre d'excitation montre à la fois la bande de The emission spectrum of the product (Gdo 9Tboo 9Euoo1) MgB5010 is presented in FIG. 4. The excitation spectrum shows both the band of
3+ 3+ 3+ 33+ 3+ 3+ 3
Eu3+ et un pic net de Gd3, aussi bien que des pics nets de Eu3+ et Tb3+. Eu3 + and a net peak of Gd3, as well as net peaks of Eu3 + and Tb3 +.
Lors de la préparation, il est recommandé d'utiliser un excès d'acide borique, -car une certaine quantité de cet acide s'évapore au cours du chauffage. Par ailleurs, un excès de bore stimule la réaction. Le produit During preparation, it is recommended to use an excess of boric acid, since a certain amount of this acid evaporates during heating. On the other hand, an excess of boron stimulates the reaction. The product
de réaction peut aussi être broyé après chaque étape de chauffage, notam- reaction can also be milled after each heating step,
ment après chauffages à 4000C et 700 C. after heating at 4000C and 700C.
Exemple 2.Example 2
Le mélange selon l'exemple 1 est mélangé dans un broyeur à boulets pour l'obtention d'un mélange homogène et il est chauffé comme indiqué dans The mixture according to Example 1 is mixed in a ball mill to obtain a homogeneous mixture and is heated as indicated in
l'exemple 1 en atmosphère réductrice. Example 1 in a reducing atmosphere.
Aucune extraction n'étant réalisée, il est nécessaire de procéder à un broyage supplémentaire et à un traitement thermique à 950 C. No extraction being carried out, it is necessary to carry out an additional grinding and a thermal treatment at 950 C.
Exemple 3.Example 3
Un mélange contenant 6,682 g de La203 3,066 g de Eu203 1,704 g de MgO 19, 228 g de H3B03 est traité selon les exemples précédents en atmosphère réductrice et donne A mixture containing 6.682 g of La 2 O 3 3.066 g of Eu 2 O 3 1.704 g of MgO 19, 228 g of H 3 BO 3 is treated according to the preceding examples in a reducing atmosphere and gives
un produit de composition (La0,825Eu0,175)(Mg90,825Eu0,175)B5010. a composition product (La0.825Eu0.175) (Mg90.825Eu0.175) B5010.
Le spectre d'excitation de ce matériau consiste en deux bandes, la bande CTS de l'europium trivalent à 250 nm et la bande 4f-5d de l'europium bivalent à 350 nm. Le spectre d'excitation-de l'émission bleue de Eu2+ contient aussi une bande à 250 nm qui signifie le transfert d'énergie Eu3+ - Eu2+. Le spectre d'émission de ce matériau est représenté à la The excitation spectrum of this material consists of two bands, the CTS band of trivalent europium at 250 nm and the band 4f-5d of bivalent europium at 350 nm. The excitation spectrum of the blue emission of Eu2 + also contains a band at 250 nm which signifies the energy transfer Eu3 + - Eu2 +. The emission spectrum of this material is shown in
figure 5.figure 5.
Exemple 4Example 4
Un mélange contenant 0,021 g de Ce(SO4)2.4H20 0,224 g de La203 0,187 g de Gd203 0,010 g de Tb407 0,023 g de Eu203 0,106 g de MgO 0,994 g de H3B03 est traité selon les exemples précédents en atmosphère réductrice. Le produit obtenu correspond à la formule (Lao,535Gdo,4Ceo 0,2Tb 0,2Euo 025) (M9o,975Euo 025)B5010 Le spectre d'émission de ce produit contient des couleurs des trois ions A mixture containing 0.021 g of Ce (SO4) 2.4H2O 0.224 g of La203 0.187 g of Gd203 0.010 g of Tb407 0.023 g of Eu203 0.106 g of MgO 0.994 g of H3B03 is treated according to the preceding examples in a reducing atmosphere. The product obtained corresponds to the formula (Lao, 535Gdo, 4Ceo 0.2Tb 0.2Euo 025) (M9o, 975Euo 025) B5010 The emission spectrum of this product contains colors of the three ions
d'émission (figure 7).emission (Figure 7).
Exemple 5Example 5
Un mélange contenant 3,571 g de La203 0,473 g de Gd203 0,235 g de Bi2(C03) 3 0,138 g de Eu203 0,150 g de Mn CO3 1,049 g de MgO ,086 g de H3BO3 est traité selon les exemples précedents, mais l'atmosphère ne doit pas nécessairement être réductrice. Le produit obtenu de formule (Lao,84Gd0, 10Bi00,3EU0o03)(Mg0,95Mno,05)B5010 produit une forte émission rouge, puisqu'l contient deux activateurs A mixture containing 3.571 g of La 2 O 3 0.473 g of Gd 2 O 3 0.235 g of Bi 2 (CO 3) 3 0.138 g of Eu 2 O 3 0.150 g of Mn CO 3 1.049 g of MgO, 086 g of H 3 BO 3 is treated according to the preceding examples, but the atmosphere should not necessarily be reductive. The product obtained of formula (Lao, 84Gd0, 10Bi00.3EU0O03) (Mg0.95Mno, 05) B5010 produces a strong red emission, since it contains two activators
émettant dans le domaine du rouge (figure 6). emitting in the field of red (Figure 6).
Exemple 6Example 6
Un mélange contenant 1,402 g de Y203 2,252 g de Gd203 1,158 g de CeC13. 7 H20 0,546 g de Eu203 0,658 g de MgO 1,264 g de ZnO 12,004 g de H3BO3 A mixture containing 1.402 g of Y 2 O 3, 2.252 g of Gd 2 O 3, 1.158 g of CeCl 3. 7 H 2 O 0.546 g of Eu 2 O 3 0.658 g of MgO 1.264 g of ZnO 12.004 g of H3BO3
est traité selon les exemples précédents dans une atmosphère réductrice. is treated according to the previous examples in a reducing atmosphere.
Le produit obtenu correspond à la formule (Yo,4Gdo,4Cdo,1Euo,1)(Zno,5Mgo, 5)B5010 Dans ce produit l'activateur est le terbium qui donne une coloration typique verte. Le cérium sert d'absorbant de rayons ultraviolets et le gadolinium d'intermédiaire pour la transmission de l'énergie au terbium. The product obtained corresponds to the formula (Yo, 4Gdo, 4Cdo, 1Euo, 1) (Zno, 5Mgo, 5). B5010 In this product the activator is terbium, which gives a typical green coloring. Cerium serves as an absorber of ultraviolet light and gadolinium as an intermediate for transmission of energy to terbium.
Seul le spectre de Eu3+ se situe dans le domaine du visible. Only the spectrum of Eu3 + is in the visible range.
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