FR2782995A1 - LANTHANE, LUTECIUM, YTTRIUM OR GADOLINIUM BORATE COMPRISING TWO DOPANTS AND ITS PRECURSOR, USE IN PLASMA OR X-RAY SYSTEMS - Google Patents
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Abstract
Description
BORATE DE LANTHANE. DE LUTECIUM. D'YTTRIUM OU DE GADOLINIUMBORATE OF LANTHANE. OF LUTECIUM. YTTRIUM OR GADOLINIUM
COMPRENANT DEUX DOPANTS ET SON PRECURSEUR. UTILISATION DANS LES COMPRISING TWO DOPANTS AND ITS PRECURSOR. USE IN
SYSTEMES A PLASMA OU A RAYONS XPLASMA OR X-RAY SYSTEMS
RHODIA CHIMIERHODIA CHEMISTRY
La présente invention concerne un borate de lanthane, de lutécium, d'yttrium ou de gadolinium comprenant deux dopants, son précurseur et son utilisation dans les systèmes à plasma ou à rayons X. Les systèmes à plasma (écrans et lampes) font partie des nouvelles techniques de visualisation et d'éclairage qui sont en train de se développer. Un exemple concret est celui du remplacement des écrans de télévision actuels par des écrans plats, moins lourds et de plus grandes dimensions, remplacement qui est sur le point d'être résolu The present invention relates to a lanthanum, lutetium, yttrium or gadolinium borate comprising two dopants, its precursor and its use in plasma or X-ray systems. Plasma systems (screens and lamps) are among the new visualization and lighting techniques that are developing. A concrete example is that of replacing current television screens with flat screens, lighter and larger, replacement which is about to be solved
par l'utilisation de panneaux à plasma. by the use of plasma panels.
Dans les systèmes à plasma, un gaz introduit dans une enceinte est ionisé sous l'effet d'une décharge électrique. Lors de ce processus, des rayonnements électromagnétiques de haute énergie sont émis. Les photons sont dirigés vers un In plasma systems, a gas introduced into an enclosure is ionized under the effect of an electric discharge. During this process, high energy electromagnetic radiation is emitted. The photons are directed towards a
matériau luminescent.luminescent material.
De même, dans les systèmes mettant en oeuvre les rayons X, les photons vont Likewise, in systems using X-rays, the photons will
exciter un matériau luminescent.excite luminescent material.
Pour être efficace, ce matériau doit être un luminophore absorbant dans le domaine d'émission du plasma ou des rayons X, émettant dans le domaine du visible To be effective, this material must be a phosphor absorbing in the emission domain of plasma or X-rays, emitting in the visible range
avec un bon rendement.with good yield.
Comme matériaux appropriés de ce type on connaît des borates de terres rares. Rare earth borates are known as suitable materials of this type.
Toutefois, il apparaît nécessaire de trouver des produits présentant un rendement However, it appears necessary to find products with a yield
lumineux encore augmenté.bright further increased.
L'objet de l'invention est donc de procurer des matériaux à rendement lumineux amélioré. Dans ce but, le borate de terre rare de l'invention répond à la formule LnBO3 et il est caractérisé en ce que Ln représente une ou plusieurs terres rares choisies parmi le lanthane, le lutécium, I'yttrium et le gadolinium, et en ce qu'il comprend en outre au moins un premier élément choisi parmi les éléments trivalents susceptibles de capter des électrons et au moins un second élément choisi parmi les éléments trivalents The object of the invention is therefore to provide materials with improved light output. For this purpose, the rare earth borate of the invention corresponds to the formula LnBO3 and it is characterized in that Ln represents one or more rare earths chosen from lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium, and in this that it further comprises at least a first element chosen from trivalent elements capable of picking up electrons and at least a second element chosen from trivalent elements
susceptibles de capter des trous.likely to pick up holes.
L'invention concerne aussi un procédé de préparation d'un tel borate de terre rare qui est caractérisé en ce qu'on fait réagir un carbonate ou un hydroxycarbonate de terre rare et des éléments précités avec de l'acide borique, le milieu réactionnel se présentant The invention also relates to a process for the preparation of such a rare earth borate which is characterized in that a carbonate or a hydroxycarbonate of rare earth and the abovementioned elements is reacted with boric acid, the reaction medium presenting
sous forme d'une solution aqueuse, et on calcine le produit de la réaction. in the form of an aqueous solution, and the reaction product is calcined.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront encore Other characteristics, details and advantages of the invention will also appear
plus complètement à la lecture de la description qui va suivre, ainsi que des divers more fully on reading the description which follows, as well as the various
exemples concrets mais non limitatifs destinés à l'illustrer. Le borate de l'invention est à base d'une ou plusieurs terres rares Ln qui peuvent former avec le bore la matrice du produit. Ln représente au moins une terre rare choisie parmi le lanthane, le lutécium, l'yttrium et le gadolinium ou une combinaison d'au moins deux de ces terres rares. Dans le cas d'une combinaison, les proportions respectives des différentes terres rares peuvent être quelconques. Selon un mode de réalisation concrete but non-limiting examples intended to illustrate it. The borate of the invention is based on one or more rare earths Ln which can form with the boron the matrix of the product. Ln represents at least one rare earth chosen from lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium or a combination of at least two of these rare earths. In the case of a combination, the respective proportions of the different rare earths can be arbitrary. According to one embodiment
particulier de l'invention, l'yttrium et le gadolinium sont présents en combinaison. particular of the invention, yttrium and gadolinium are present in combination.
Le borate de l'invention comprend en outre un premier et un second élément The borate of the invention further comprises a first and a second element
additionnel, ces éléments pouvant jouer le rôle de dopants. additional, these elements can play the role of dopants.
Comme indiqué plus haut, le premier élément est choisi parmi les éléments trivalents susceptibles de capter des électrons. Il s'agit d'un élément dont la section efficace de capture des électrons est supérieure à la section efficace de capture des trous. Comme premier élément on peut citer plus particulièrement l'europium, le samarium, le thulium et l'ytterbium, ces éléments pouvant être pris seuls ou en As indicated above, the first element is chosen from trivalent elements capable of capturing electrons. It is an element whose cross section of electron capture is greater than the cross section of hole capture. As the first element, mention may be made more particularly of europium, samarium, thulium and ytterbium, these elements being able to be taken alone or in combination
combinaison.combination.
La teneur en europium et/ou en samarium peut être comprise entre 2% et 25% et plus particulièrement entre 4 et 15%. Cette teneur est exprimée en mole d'europium et/ou de samarium par rapport aux moles de l'ensemble des terres rares et des éléments additionnels ou dopants précités du borate, c'est à dire le rapport [D1]/[;(Ln+Di+D2)], D1 désignant le premier élément ou la somme des premiers éléments (dans le cas présent l'europium et/ou le samarium) et D2 désignant le deuxième élément ou la somme des autres deuxièmes éléments. L'europium utilisé The content of europium and / or samarium can be between 2% and 25% and more particularly between 4 and 15%. This content is expressed in moles of europium and / or samarium relative to the moles of all of the rare earths and of the abovementioned additional or doping elements of the borate, ie the ratio [D1] / [; (Ln + Di + D2)], D1 designating the first element or the sum of the first elements (in this case europium and / or the samarium) and D2 designating the second element or the sum of the other second elements. The europium used
comme dopant est ici l'europium III. as dopant here is europium III.
La teneur en thulium peut être comprise entre 0,1% et 5% et celle en ytterbium peut être comprise entre 1% et 2,5%. Les teneurs en thulium et ytterbium sont exprimées de la même manière que celle donnée précédemment pour l'europium et le samarium. Le borate de l'invention comprend, en combinaison avec le premier élément ou dopant, au moins un second élément choisi parmi les éléments trivalents susceptibles de capter des trous. Il s'agit là d'un élément dont la section efficace de capture des trous The thulium content may be between 0.1% and 5% and that of ytterbium may be between 1% and 2.5%. The contents of thulium and ytterbium are expressed in the same way as that given above for europium and samarium. The borate of the invention comprises, in combination with the first element or dopant, at least one second element chosen from the trivalent elements capable of picking up holes. This is an element whose cross section of hole capture
est supérieure à la section efficace de capture des électrons. is greater than the electron capture cross section.
Ce second élément peut notamment être choisi parmi le cérium, le terbium, le praséodyme, le bismuth, le plomb, I'antimoine, le chrome et le fer, ces éléments pouvant This second element can in particular be chosen from cerium, terbium, praseodymium, bismuth, lead, antimony, chromium and iron, these elements being able to
être pris seuls ou en combinaison.be taken alone or in combination.
La teneur globale en deuxième élément peut être comprise entre 5ppm et 1 000ppm en mole du deuxième élément, teneur exprimée elle aussi en mole par rapport aux moles de l'ensemble des terres rares et des éléments précités du borate, c'est à dire par le rapport [D2]/[(Ln+D1+ D2)]. Cette teneur peut être plus particulièrement comprise entre 10ppm et 500ppm et encore plus particulièrement entre 30ppm et The overall content of the second element may be between 5 ppm and 1000 ppm in moles of the second element, which content is also expressed in moles relative to the moles of all the rare earths and of the abovementioned elements of the borate, that is to say by the ratio [D2] / [(Ln + D1 + D2)]. This content can be more particularly between 10 ppm and 500 ppm and even more particularly between 30 ppm and
1 00ppm.1 00ppm.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le premier élément précité peut être l'europium et le second le terbium. On peut mentionner plus particulièrement le borate d'yttrium et de gadolinium en combinaison, comprenant en outre de l'europium et du terbium. Selon un autre mode de réalisation particulier, on peut citer le borate de lanthane comprenant le thulium comme premier élément et le terbium comme second According to a particular embodiment of the invention, the first aforementioned element can be europium and the second terbium. Mention may more particularly be made of yttrium and gadolinium borate in combination, further comprising europium and terbium. According to another particular embodiment, mention may be made of lanthanum borate comprising thulium as the first element and terbium as the second
élément.element.
Le borate peut se présenter sous forme de particules dont les tailles peuvent varier dans de larges proportions. Toutefois, le diamètre médian en volume des particules est généralement d'au plus 10pm, plus particulièrement d'au plus 5pm et, The borate can be in the form of particles, the sizes of which can vary within wide limits. However, the volume median diameter of the particles is generally at most 10 μm, more particularly at most 5 μm and,
encore plus particulièrement, il peut être compris entre 0,5 et 5pm. even more particularly, it can be between 0.5 and 5 pm.
Pour l'ensemble de la description, les valeurs de diamètre médian et d'indice de For the whole of the description, the values of median diameter and of index of
dispersion, indice qui sera mentionné plus loin, sont les valeurs obtenues en mettant en oeuvre la technique de diffraction laser en utilisant un granulomètre du type Coulter LS 230. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le borate de l'invention peut se présenter sous une morphologie spécifique, c'est à dire sous forme de particules cubiques, parallélépipèdiques (plaquettes) ou sphériques. La forme des particules dépend de la nature de la terre rare constitutive du borate. Dans le cas du lanthane et du lutécium, le borate se présente plutôt sous forme parallélépipédique ou sous forme de plaque, dans le cas de l'yttrium sous forme sphérique et sous forme cubique pour la combinaison des terres rares yttrium et gadolinium. Par ailleurs, le borate peut présenter un indice de dispersion d'au plus 0,8. Cet indice peut être plus particulièrement d'au plus 0,7 et encore plus particulièrement d'au plus 0,6. Il est possible, dans le cadre de la présente invention, d'obtenir des produits présentant un indice de dispersion de 0,4 ou 0,5. On entend par indice de dispersion le rapport: a/m = (d9o-dlo)/2d5o dans lequel: d9o est le diamètre équivalent pour lequel le passant est égal à 90%; do10 est le diamètre équivalent pour lequel le passant est égal à 10%; dispersion, index which will be mentioned later, are the values obtained by implementing the laser diffraction technique using a granulometer of the Coulter LS 230 type. According to a particular embodiment of the invention, the borate of the invention can appear in a specific morphology, that is to say in the form of cubic, parallelepipedic (platelet) or spherical particles. The shape of the particles depends on the nature of the rare earth that makes up the borate. In the case of lanthanum and lutetium, borate is rather in the form of a parallelepiped or in the form of a plate, in the case of yttrium in spherical form and in cubic form for the combination of the rare earths yttrium and gadolinium. Furthermore, the borate can have a dispersion index of at most 0.8. This index can more particularly be at most 0.7 and even more particularly at most 0.6. It is possible, within the framework of the present invention, to obtain products having a dispersion index of 0.4 or 0.5. By dispersion index is meant the ratio: a / m = (d9o-dlo) / 2d5o in which: d9o is the equivalent diameter for which the loop is equal to 90%; do10 is the equivalent diameter for which the loop is 10%;
- d5o est le diamètre médian des particules. - d5o is the median diameter of the particles.
Les borates de l'invention peuvent être obtenus par tout procédé connu. On peut mentionner les procédés mettant en oeuvre une réaction solide/solide par mélange et fusion des précurseurs des éléments rentrant dans la composition du borate, par The borates of the invention can be obtained by any known method. Mention may be made of the processes using a solid / solid reaction by mixing and melting the precursors of the elements included in the composition of the borate, by
exemple des oxydes ou des carbonates. example of oxides or carbonates.
Un procédé plus particulier va être décrit ci-dessous. Ce procédé s'applique plus particulièrement à la préparation d'un borate qui présente les morphologies décrites plus A more specific method will be described below. This process applies more particularly to the preparation of a borate which has the morphologies described more
haut (parallélépipède ou plaque, sphère, cube) et un indice de dispersion d'au plus 0,8. high (parallelepiped or plate, sphere, cube) and a dispersion index of at most 0.8.
Le procédé utilise comme précurseurs de la ou des terres rares ou éléments dopants rentrant dans la composition du borate, un carbonate ou d'un hydroxycarbonate The method uses as precursors of the rare earth (s) or doping elements included in the composition of the borate, a carbonate or a hydroxycarbonate
de ces terres rares ou dopants.of these rare earths or dopants.
On peut partir d'un mélange de carbonates ou d'hydroxycarbonates de terres rares et de dopants différents ou de carbonates ou d'hydroxycarbonates mixtes de It is possible to start with a mixture of carbonates or hydroxycarbonates of rare earths and of different dopants or of carbonates or hydroxycarbonates of mixed
terres rares et de dopants.rare earths and dopants.
Les carbonates ou hydroxycarbonates de terres rares sont des produits connus en soi et que l'on peut obtenir par exemple par précipitation d'un ou de plusieurs sels de terre rare avec du carbonate ou du bicarbonate d'ammonium. Ces carbonates ou hydroxycarbonates peuvent être utilisés directement à l'issue de la précipitation ou Rare earth carbonates or hydroxycarbonates are products known per se and which can be obtained for example by precipitation of one or more rare earth salts with carbonate or ammonium bicarbonate. These carbonates or hydroxycarbonates can be used directly after precipitation or
après un éventuel lavage et/ou séchage. after a possible washing and / or drying.
On fait réagir le carbonate ou l'hydroxycarbonate de départ avec de l'acide borique. De préférence, on conduit la réaction à chaud, par exemple à une température The starting carbonate or hydroxycarbonate is reacted with boric acid. Preferably, the reaction is carried out hot, for example at a temperature
comprise entre 40 C et 90 C.between 40 C and 90 C.
Selon une autre caractéristique de ce procédé, le milieu réactionnel se présente sous forme d'une solution aqueuse. Cela signifie que la quantité d'eau présente dans le milieu réactionnei est telle que le rapport massique eau/acide borique+carbonate soit d'au moins 300%, plus particulièrement d'au moins 600%. Ce rapport peut être encore According to another characteristic of this process, the reaction medium is in the form of an aqueous solution. This means that the amount of water present in the reaction medium is such that the water / boric acid + carbonate mass ratio is at least 300%, more particularly at least 600%. This report may still be
plus particulièrement d'au moins 1000%. more particularly at least 1000%.
On peut travailler avec un excès d'acide borique. Cet excès peut être par exemple We can work with an excess of boric acid. This excess can for example be
compris entre 1% et 250% en mole ( soit [B]/[:(Ln+D1 +D2] = 1,01 à 5). between 1% and 250% by mole (ie [B] / [:( Ln + D1 + D2] = 1.01 to 5).
Il peut être avantageux de réaliser la réaction en éliminant le CO2 formé au cours de celle-ci. Cet élimination peut se faire par exemple en balayant le milieu réactionnel avec un gaz neutre comme l'azote. Cette variante permet d'obtenir des produits de It may be advantageous to carry out the reaction by eliminating the CO2 formed during it. This elimination can be done for example by sweeping the reaction medium with a neutral gas such as nitrogen. This variant makes it possible to obtain products of
granulométrie plus fine.finer grain size.
A la fin de la réaction, on obtient un précipité. At the end of the reaction, a precipitate is obtained.
Selon une variante de l'invention, on peut effectuer un mûrissement du précipité dans le milieu réactionnel en maintenant de préférence le milieu à la même température que celle à laquelle a eu lieu la réaction. Il est aussi possible lors de ce mûrissement de maintenir constant le pH du milieu de mûrissement. Ce pH peut être fixé à une valeur donnée qui peut être, par exemple, la valeur de pH que présente le milieu réactionnel juste à la fin de la réaction, c'est à dire à la fin de l'introduction de l'acide borique. Ce maintien du pH peut se faire par addition d'une base, par exemple par addition d'une solution d'ammoniaque. Le mûrissement peut durer entre 1 et 3 heures. Le précipité est ensuite séparé du milieu réactionnel par tout moyen connu, par exemple par filtration. Le précipité séparé est éventuellement lavé puis séché. Un des avantages du procédé décrit est qu'il permet d'obtenir un précipité qui peut facilement être filtré et lavé. Après le séchage, on peut aussi effectuer un lavage supplémentaire avec un acide dilué, par exemple de l'acide nitrique pour éliminer les traces possibles de According to a variant of the invention, the precipitate can be ripened in the reaction medium, preferably keeping the medium at the same temperature as that at which the reaction took place. It is also possible during this ripening to keep the pH of the ripening medium constant. This pH can be fixed at a given value which can be, for example, the pH value presented by the reaction medium just at the end of the reaction, that is to say at the end of the introduction of boric acid. . This maintenance of the pH can be done by adding a base, for example by adding an ammonia solution. The ripening can last between 1 and 3 hours. The precipitate is then separated from the reaction medium by any known means, for example by filtration. The separated precipitate is optionally washed and then dried. One of the advantages of the process described is that it makes it possible to obtain a precipitate which can easily be filtered and washed. After drying, an additional wash can also be carried out with a dilute acid, for example nitric acid to remove possible traces of
carbonate n'ayant pas totalement réagi. carbonate that has not fully reacted.
Le précipité est ensuite calciné. The precipitate is then calcined.
Cette calcination permet d'obtenir le borate. Elle se fait généralement à une température comprise entre 500 et 1400 C, plus particulièrement entre 500 et 1100 C. Il est tout à fait possible de réaliser cette calcination sous air. Bien entendu, on peut mettre en oeuvre pour cette calcination des atmosphères réductrices (hydrogène par This calcination makes it possible to obtain the borate. It is generally carried out at a temperature between 500 and 1400 C, more particularly between 500 and 1100 C. It is quite possible to carry out this calcination in air. Of course, reductive atmospheres can be used for this calcination (hydrogen by
exemple) ou neutre (argon) ou des mélanges de celles-ci. example) or neutral (argon) or mixtures thereof.
La calcination permet aussi de développer les propriétés de luminescence du produit. On calcinera à une température d'autant plus haute que l'on souhaite des Calcination also makes it possible to develop the luminescence properties of the product. We will calcine at a temperature all the higher as we want
propriétés de luminescence élevées. high luminescence properties.
Une variante de l'étape de calcination peut être mentionnée. Cette variante consiste à mélanger avec de l'acide borique le précipité séché, dans une proportion d'acide qui peut être de l'ordre de 5% à 15% massique par exemple. On effectue ensuite la calcination à une température qui peut être comprise entre 900 C et 1100 C par exemple. Cette variante permet d'avoir un borate à bonnes performances de A variant of the calcination step can be mentioned. This variant consists in mixing the dried precipitate with boric acid, in a proportion of acid which can be of the order of 5% to 15% by mass for example. The calcination is then carried out at a temperature which can be between 900 ° C. and 1100 ° C. for example. This variant makes it possible to have a borate with good performance of
luminescence à une température de calcination relativement peu élevée. luminescence at a relatively low calcination temperature.
L'invention concerne aussi une composition précurseur du borate qui vient d'être décrit ci-dessus. Cette composition est caractérisée en ce qu'elle est à base de bore, d'une ou de plusieurs terres rares choisies parmi le lanthane, le lutécium, l'yttrium et le gadolinium, d'au moins un premier élément choisi parmi les éléments trivalents susceptibles de capter des électrons et au moins un second élément choisi parmi les éléments trivalents susceptibles de capter des trous et en ce qu'elle est susceptible de donner, après calcination, un borate de terre rare de formule LnBO3, Ln représentant la ou les terres rares précitées, ledit borate comprenant en outre au moins un premier élément précité et au moins un deuxième élément précité. Le premier élément peut être choisi parmi l'europium, le samarium, le thulium et l'ytterbium et le second élément parmi le cérium, le terbium, le praséodyme, le bismuth, le plomb, I'antimoine, le chrome et le fer. Cette composition peut être préparée par mélange de composés de bore, des terres rares et des autres éléments précités, ces composés étant choisis parmi ceux qui permettent à la suite de la calcination d'obtenir le borate recherché. Ces composés des terres rares et des autres éléments peuvent être des oxydes ou des carbonates par The invention also relates to a borate precursor composition which has just been described above. This composition is characterized in that it is based on boron, on one or more rare earths chosen from lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium, of at least one first element chosen from trivalent elements capable of capturing electrons and at least one second element chosen from trivalent elements capable of capturing holes and in that it is capable of giving, after calcination, a rare earth borate of formula LnBO3, Ln representing the earth (s) rare aforementioned, said borate further comprising at least a first element mentioned above and at least a second element mentioned above. The first element can be chosen from europium, samarium, thulium and ytterbium and the second element from cerium, terbium, praseodymium, bismuth, lead, antimony, chromium and iron. This composition can be prepared by mixing boron compounds, rare earths and the aforementioned other elements, these compounds being chosen from those which allow, after calcination, to obtain the desired borate. These rare earth compounds and other elements can be oxides or carbonates by
exemple.example.
La composition peut être aussi préparée par un procédé plus particulier du type décrit plus haut pour le borate. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on fait réagir un carbonate ou un hydroxycarbonate d'au moins une terre rare précitée, d'au moins un premier élément précité et d'au moins un second élément précité avec de l'acide borique, le milieu réactionnel se présentant sous forme d'une solution aqueuse et, éventuellement, on lave et/ou on sèche le produit de la réaction. Tout ce qui a été dit plus haut pour ce procédé, jusqu'à l'obtention, la séparation, éventuellement le lavage et/ou le séchage, s'applique aussi ici. Le précipité tel qu'obtenu est à base d'un hydroxyborocarbonate d'une ou des terres rares précitées, qui peut être représenté par la formule LnB(OH)4C03, d'un hydroxyborocarbonate d'au moins d'un premier élément The composition can also be prepared by a more specific method of the type described above for the borate. This process is characterized in that a carbonate or a hydroxycarbonate of at least one aforementioned rare earth, at least one aforementioned first element and at least one aforementioned second element is reacted with boric acid, the reaction medium in the form of an aqueous solution and, optionally, the reaction product is washed and / or dried. All that has been said above for this process, until obtaining, separation, possibly washing and / or drying, also applies here. The precipitate as obtained is based on a hydroxyborocarbonate of one or more of the aforementioned rare earths, which may be represented by the formula LnB (OH) 4CO3, of a hydroxyborocarbonate of at least one first element
précité et d'un hydroxyborocarbonate d'au moins un second élément précité. above and a hydroxyborocarbonate of at least one second element above.
Cette composition à base d'hydroxyborocarbonates peut présenter les mêmes caractéristiques de morphologie (particules cubiques, parallélépipèdiques (plaquettes) ou sphériques) et de granulométrie (taille de particules et indice de dispersion d'au plus This hydroxyborocarbonate-based composition may have the same morphology (cubic, parallelepipedic (platelet) or spherical) and particle size characteristics (particle size and dispersion index of at most
0,8 notamment) qui ont été décrites ci-dessus concernant le borate. 0.8 in particular) which have been described above concerning borate.
La calcination de la composition précurseur se fait à une température suffisante, par exemple, comme décrit plus haut, d'au moins 500 C, pour transformer cette The calcination of the precursor composition is carried out at a temperature sufficient, for example, as described above, of at least 500 ° C., to transform this
composition en borate.borate composition.
L'invention concerne par ailleurs l'utilisation du borate décrit précédemment comme luminophore dans tout procédé de visualisation et d'éclairage mettant en oeuvre une excitation plasma. On entend par là les procédés qui mettent en oeuvre des conditions qui sont celles des systèmes à plasma, c'est à dire utilisant un gaz émettant après ionisation un rayonnement correspondant au moins à des longueurs d'onde situées entre environ 100nm et environ 200nm, plus particulièrement entre 140nm et The invention also relates to the use of the borate described above as a phosphor in any display and lighting method using plasma excitation. By this is meant the processes which implement conditions which are those of plasma systems, that is to say using a gas emitting after ionization a radiation corresponding at least to wavelengths situated between approximately 100 nm and approximately 200 nm, more particularly between 140nm and
200nm.200nm.
L'invention couvre aussi les systèmes de visualisation et d'éclairage de ce type qui The invention also covers display and lighting systems of this type which
contiennent un borate selon l'invention à titre de luminophore. contain a borate according to the invention as a phosphor.
Comme systèmes de visualisation et d'éclairage de ce type, on peut citer les As display and lighting systems of this type, mention may be made of:
écrans et les lampes à plasma.plasma screens and lamps.
Le borate de l'invention peut aussi être utilisé dans tout système mettant en oeuvre un rayonnement X. On entend par rayonnements X ceux constitués de photons The borate of the invention can also be used in any system using X-rays. The term X-rays means those made up of photons
dont l'énergie est comprise entre environ 10 et environ 100 Kev. whose energy is between about 10 and about 100 Kev.
L'invention couvre aussi les systèmes de visualisation à rayonnement X, on peut The invention also covers X-ray display systems, it is possible to
mentionner les systèmes d'imagerie, notamment d'imagerie médicale. mention imaging systems, especially medical imaging.
La mise en oeuvre du borate dans la fabrication des systèmes à plasma ou à rayonnement X se fait selon des techniques bien connues par exemple par sérigraphie, électrophorèse ou sédimentation. The use of borate in the manufacture of plasma or X-ray systems is carried out according to well known techniques, for example by screen printing, electrophoresis or sedimentation.
Des exemples vont maintenant être donnés. Examples will now be given.
EXEMPLESEXAMPLES
On prépare des produits dont la composition finale est la suivante, les teneurs en éléments dopants étant exprimées de la manière donnée plus haut: Exemple 1 (comparatif): Y0,726Gd0,218Eu0,056BO3 Exemple 2: produit de même composition que l'exemple 1 mais avec 70ppm de terbium. Exemple 3 (comparatif): Y0,79Gd0,15Eu0,06BO3 Exemple 4: produit de même composition que l'exemple 3 mais avec 50ppm de Products are prepared whose final composition is as follows, the contents of doping elements being expressed in the manner given above: Example 1 (comparative): Y0.726Gd0.218Eu0.056BO3 Example 2: product of the same composition as the example 1 but with 70ppm of terbium. Example 3 (comparative): Y0.79Gd0.15Eu0.06BO3 Example 4: product of the same composition as Example 3 but with 50 ppm of
praséodyme.praseodymium.
Préparation: On prépare à chaud (60 C), une suspension de carbonate de l'ensemble des terres rares (Ln) rentrant dans la composition des produits par ajout, en 1 heure, de 1,311 d'une solution à 1,3M/I de bicarbonate d'ammonium sur 1,501 de solution d'un mélange de nitrates de terres rares, convenablement agitée, de concentration 0,7 M/l, Preparation: A hot carbonate suspension of all the rare earths (Ln) used in the composition of the products is prepared hot (60 ° C.) by adding, in 1 hour, 1.311 of a 1.3M / I solution. ammonium bicarbonate on 1.501 solution of a mixture of rare earth nitrates, suitably stirred, concentration 0.7 M / l,
dans des proportions telles que le rapport molaire C03/Ln soit égal à 1, 6. in proportions such that the C03 / Ln molar ratio is equal to 1.6.
Puis, dans le même milieu, toujours sous agitation et à chaud, on ajoute en 30 minutes une solution d'acide borique à 0,8M/I de telle sorte que le rapport molaire B/Ln soit égal à 1,5. On laisse ensuite mûrir la suspension obtenue en maintenant la Then, in the same medium, still with stirring and hot, a 0.8M / I boric acid solution is added over 30 minutes so that the molar ratio B / Ln is equal to 1.5. The suspension obtained is then left to mature while maintaining the
température à 60 C et le pH à 4,6 minimum par ajout d'une solution d'ammoniaque 6N. temperature at 60 C and pH at minimum 4.6 by adding a 6N ammonia solution.
Apres cette phase de mûrissement de 3 heures, on obtient un précipité blanc After this 3 hour ripening phase, a white precipitate is obtained
qu'on sépare par filtration, puis on effectue un lavage par de l'eau déminéralisée. which is separated by filtration, then a washing operation is carried out with demineralized water.
Le produit humide est ensuite séché à 60 C pendant une nuit, puis calciné dans un four à moufle (sous air) à 1 100 C pendant 2 heures, en présence de 15% d'H3BO3, The wet product is then dried at 60 ° C. overnight, then calcined in a muffle furnace (in air) at 1100 ° C. for 2 hours, in the presence of 15% H3BO3,
afin d'obtenir le borate de terres rares. in order to obtain the rare earth borate.
La granulométrie a été déterminée pour le produit de l'exemple 2 selon la technique Coulter précitée. On précise en plus que la mesure a été effectuée sur une dispersion du produit calciné dans une solution aqueuse à 0,1% en poids d'hexamétaphosphate de sodium et qui a préalablement subi un passage à la sonde à ultra-sons (sonde avec embout de 12mm de diamètre, 450W) pendant 3 minutes. Le produit de l'exemple 2 présente un diamètre médian de 2,3pm et un indice de dispersion The particle size was determined for the product of Example 2 according to the abovementioned Coulter technique. It is further specified that the measurement was carried out on a dispersion of the calcined product in an aqueous solution at 0.1% by weight of sodium hexametaphosphate and which has previously undergone a passage through the ultrasonic probe (probe with tip 12mm diameter, 450W) for 3 minutes. The product of Example 2 has a median diameter of 2.3 μm and a dispersion index
de 0,48.0.48.
Propriétés: On mesure l'intensité du pic d'émission à 597nm sous excitation X (RX: 30KV) des borates préparés, sous forme poudre, en fonction de la teneur en second élément Properties: The intensity of the emission peak is measured at 597nm under X excitation (RX: 30KV) of the borates prepared, in powder form, as a function of the content of second element.
(terbium ou praséodyme). Les résultats sont donnés dans le tableau 1 cidessous. (terbium or praseodymium). The results are given in Table 1 below.
Tableau 1Table 1
Exemple Teneur en second Intensité d'émission à élément (ppm) 597nm (unité arbitraire) Example Second content Element emission intensity (ppm) 597nm (arbitrary unit)
1 0 1001 0 100
2 70 1302 70 130
3 0 1003 0 100
4 50 1254 50 125
On mesure avec un spectromètre VUV l'intensité du pic d'émission à 150nm sous excitation plasma des produits des exemples 1 et 2 sous forme poudre. Les résultats The intensity of the emission peak at 150 nm under plasma excitation is measured with a VUV spectrometer of the products of Examples 1 and 2 in powder form. The results
sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous. are given in table 2 below.
Tableau 2Table 2
Exemple Teneur en second Intensité d'émission à élément (ppm) 150nm (unité arbitraire) Example Second content Element emission intensity (ppm) 150nm (arbitrary unit)
1 0 42001 0 4200
2 70 51002 70 5100
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