JPS61283681A

JPS61283681A - けい光スクリ−ン

Info

Publication number: JPS61283681A
Application number: JP61125948A
Authority: JP
Inventors: エヴァート・ディークス・シュッテン; ヨハネス・ホデフリドウス・フェルリエイスドンク
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1986-06-02
Publication date: 1986-12-13
Also published as: EP0206389B1; US4716335A; NL8501599A; EP0206389A1; DE3669730D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、支持体上に施され且つカスピダイン（ｃａｓ
ｐ　ｉｄ　１ｎｅ）結晶構造を有するテルビウム付活け
い光珪酸塩より成るけい光層をそなえたけい光スクリー
ンに関するものである。

［フィリップス・リサーチ・リポーツ　（Ｐｈｉｌｉｐ
ｓＲｅｓ、Ｒｅｐｔｓ、）１９６７年、２２、第４８１
〜５０４頁の記載から、その基本格子が構造式Ｙ２Ｃａ
２Ｓｉ２０９に相当するテルビウム付活けい光珪酸塩は
知られている。

この珪酸塩ならびにやはりテルビウム付活について記載
されている同形化合物（ｉｓｏｍｏｒｐｈｏｕｓｃｏｍ
ｐｏｕｎｄ）　Ｙ４Ａｌ２Ｏ９も鉱物力スピダイン（Ｃ
ａ４Ｓｉ２０７Ｆ２）の単斜晶系結晶構造を有する。更
にＹ２ＳｉＯ５およびＹ２Ｓｉ２０ｔのタイプの基本格
子を有するテルビウム付活珪酸塩も例えば米国特許明細
書第３５２３０９１号および３７５８４１３号より知ら
れている。

テルビウム元素は、多くの結晶格子に極めて効率のよい
けい光を生じ、固有の緑色Ｔｂ３＋放射線が放射される
ので、屡々用いられるけい光材料用付活剤である。けれ
ども、紫外線による励起に際しては、けい光材料をその
材料の励起スペクトルの極大またはこの極大に極めて近
い波長の放射線で励起することが効率的なけい光を得る
１つの条件である。このような材料の重要な用途は、低
圧水銀蒸気放電ランプに見出される。この種のランプで
は、約２５４１ｍの波長の紫外線が主として発生される
。多くのテルビウム付活剤の大きな欠点は、テルビウム
の励起帯域の極大が２５４０ｍから比較的離れたところ
にある波長に見出されるということである。この場合に
は、励起エネルギが先づ別の付活剤に吸収され、これに
よってこのエネルギがテルビウムに移された場合にのみ
効率的なけい光を得ることができる。この吸収と移行の
間に云う迄もなく損失が生じ得る。

本発明は、テルビウムで付活され、実際的な用途におい
てテルビウム内で直接に励起されることのできる新しい
けい光材料より成るけい光スクリーンをｆｌることを目
的とするものである。

本発明は、冒頭に記載した種類のけい光スクリーンにお
いて、珪酸塩が構造式％式％Ｎ２−ｗ−２−Ｙ　に相当し、この場合Ｍｌ＋は元素Ｍ
ｇ、　ＳｒおよびＢａの少なくとも１つを表わし、イツ
）　ＩＪウムは元素Ｇ（ｊおよびＬａの少なくとも１つ
で最大５０モル％まで置換することができ、また０≦Ｘ≦１．９０≦２≦１．００≦ｙ≦１．９ｘ＋ｚ＋ｙ≦１．９０．０５≦ｐ≦１．５であることを特徴とするものである。

格子Ｙ４ＳＩ　２０７Ｎ２をベースとする窒素含有珪酸
塩は、テルビウムによる付活によって極めて効率的なけ
い光材料を形成することが見出された。

Ｙ４ＳｉＯ□０７Ｎ２はカスピダイン結晶構造を有し、
それ自体は公知のものである。

カスピダイン構造を有する対応した化合物Ｇｄ４ＳｉＯ
ｔＬおよびしａ４ｓｉ０７Ｎ２　もまた得られることが
見出されている。けれども、テルビウムで付活すると、
これ等の化合物は実際の用途に対して量子収量が小さ過
ぎる。したがって、本発明のけい光珪酸塩ではイツトリ
ウムが用いられ、このイツトリウムは、Ｇｄおよび／ま
たはＬａにより最大で５０モル％置換することができる
。このような置換は珪酸塩の結晶構造に影響を与えず、
けい光特性にも実質上影響がない。

Ｙ４Ｓ１２０□Ｎ２格子では、イツトリウムは更に一部
をＣａおよびＭで表わされる元素Ｍｇ、　ＳｒおよびＢ
ａで置換されることができ、一方更にＳｌは一部をＡＩ
で置換されることができる。ＣａおよびＡＩでの置換に
おいて力スピダイン構造は維持される。Ｍｌ１元素での
置換は、このＭｌＯ量が多過ぎると好ましくない二次相
（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｐｈａｓｅ）が形成されるので
、成る限られた範囲内だけで可能である。したがって：
この珪酸塩では最大で２５モル％のイツトリウムがＭで
置換される（Ｚ≦１．０）。［：ａ、　　Ｍ”およびゾ
またはＡＩでの置換においては、電荷補償（ｃｈａｒｇ
ｅｃｏｍｐｅｎｒａｔｉｏｎ）を得るために、Ｎの同じ
モル量を０で置換せねばならない。化合物Ｙ４Ｓｉ□０
７Ｎ２　と酸素のみ含有するＹ２Ｃａ２Ｓ１２０ｓおよ
びＹ４Ａ１□０．との間に窒素含有量が減少してゆ（連
続的な一連の化合物が可能であることが見出された。窒
素含有珪酸塩と酸素のみを含む珪酸塩とは、テルビウム
で付活されると異なる励起スペクトルを有することが見
出された。大きな利点は、ＮとＯの比を適当に選ぶこと
によって励起スペクトルの極大の位置を成る限度内で所
定の用途に望まれる値に適合させることができるという
ことである。

前述の一般構造式と本発明のけい光スクリーンのけい光
珪酸塩に対する条件から、Ｙ、の最大で１．９モルがＣ
ａで置換され（Ｘ≦１，９）またＳｌの最大で１．９モ
ルがＡＩで置換され（ｙ≦１．９）ることかわかる。Ｃ
ａ　（および場合によってはＭＩＩ）　によるＹの置換
とＡＩによるＳｉの置換が同時に行われる場合には、こ
れ等の置換全体がやはり最大で１．９になる（ｘ＋ｚ十
ｙ≦１．９）。実際に、けい光珪酸塩が最少量の窒素（
珪酸塩のモル当りＮ０１１モル）を有することが重要で
ある。テルビウムの含有量ｐは少なくとも０．０５であ
る。というのはｐの値がそれよりも少なければ励起放射
線の吸収が小さ過ぎるため、得られる光束が余りに小さ
いからである。

このテルビウム含有量は最大でも１，５である、という
のは、それよりも大きな値では濃度消失（ｃｏｎｃｅｎ
ｔｒａｔｉｏｎ　ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）のために、得ら
れる光束が小さ過ぎるからである。

本発明のけい光スクリーンでは、構造式がＹ４−、−ｐ
ＣａＸ’ｒｂｐＳＩ２０７−Ｘ　Ｎ２−１１でこの場合
Ｘは０．５≦Ｘ≦１．５である珪酸塩を用いるのが好ま
しい。

実際に、最も大きな光束は、特に２５４ｎｍの放射線で
の励起に際し、ＭもＡＩも含まないカルシウム含有珪酸
塩によって得られることがわかった。所定の範囲内での
Ｃａの置換は次のような結果を生じる、すなわち、より
高い量子収量が得られ、低圧水銀蒸気放電ランプ内に発
生された放射線への励起スペクトルへの十分な適合が得
られる。したがって、このけい光スクリーンの極めて有
利な用途は低圧水銀蒸気放電ランプに見出される。

けい光珪酸塩は、成分元素の酸化物または温度上昇によ
ってこれ等酸化物を生じる化合物から形成された出発原
料の混合物の高温での面相反応によって得ることができ
る。おもに窒素がＳｉ３Ｎ４　として混合物に加えられ
、この場合一般に過剰の窒素例えば１０モル％の窒素が
用いられる。固相反応（ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　ｒｅ
ａｃｔｉｏｎ）を助成するために、僅かに余分の珪素例
えば２〜３モル％の珪素を使用してもよい。混合物は次
いで弱い還元ふん囲気中で１２００℃〜１７００℃の温
度で一回または数回加熱され、かくしてけい光珪酸塩が
形成される。

以下に本発明のけい光スクリーンに適したけい光珪酸塩
の実施例を図面、製法例および多数の測定結果を参照し
て更に詳しく説明する。

第１図は管状ガラス壁１を有する低圧水銀蒸気放電ラン
プの断面図を線図的に示す。このランプの両端には電極
２および３が配設され、この電極の間に動作中放電が維
持される。このランプには、少量の水銀と始動ガスとし
ての稀ガスが入れられる。壁１はけい光スクリーンの支
持体を形成し、内面には、本発明のけい光珪酸塩より成
るけい光層４が設けられる。このけい光層４は、通常の
方法例えばけい光珪酸塩を有するサスペンションによっ
てＷｌに施すことができる。

例　　１混合物は７、５９８ｇのＹ２Ｏ３０、６６２ｇのＴｂ４０゜０、４２６ｇのＳｉｎ□ １、３６８ｇの５１３Ｎ４よりつくられた。この混合物はモリブデンのるつぼ内で
１３５０℃で１時間密閉炉で加熱され、この炉を経て容
積で５％の水素を含む窒素流（６β／ｍ１ｎ）が通され
た。冷却および微粉砕の後、得られた製品は同じふん囲
気内で再び１５ｏｏ℃で２時間加熱された。冷却および
均質化の後、Ｙ３．　ａＴｔｌｏ、２Ｓ１２０７Ｎ２の
構造式のテルビウム付活珪酸塩が得られた。Ｘ線回折分
析の結果、この珪酸塩はく本発明のけい光珪酸塩の以下
のすべての例と同様に）カスピダイン結晶構造を有する
ことが明らかにされた。短波長の紫外線（主として２５
４ｎｍ）で励起されると、この珪酸塩はＴｂ’＋の固有
の緑色の線放射線（ｌｉｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎ）を示し
た。この珪酸塩は５５％の量子収量を有し、一方２５４
ｒｕｙ＋励起放射線の吸収は８８％になった。

例２−７前記の例１に記載されたと同様にして、異なる組成の多
数のテルビウム付活珪酸塩がつくられた。

これ等珪酸塩の構造式と２５４ｎｍ放射線での励起によ
る量子収量（％で示したＱＩＥ）およびこの励起放射線
の吸収（％で示したＡ）の測定結果とを次の表に示す。

１）例１，４および５と酸素だけを含む珪酸塩（本発明
によるものではないが）　Ｙ＋、　８Ｃａ２Ｔｂ０．２
Ｓ１□０９の励起スペクトルの極大は夫々２６３．２５
９゜２５５および２３５ｎｍにおいて見出された。

２）　この珪酸塩の放射線のスペクトルエネルギ分布（
２５４ｎｍ励起における）を第２図に示す。この図では
、ｎｍで表わした波長は横軸に、任意の単位の相対放射
線の強さＥは縦線にとっである。

この珪酸塩は５５％の量子収量を有し、一方２５４ｎｍ
励起放射線の吸収は８８％になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のけい光スクリーンをそなえた低圧水銀
蒸気放電ランプの断面図第２図はテルビウム付活珪酸塩の放射線のスペクトルエ
ネルギ分布図である。１・・・管状ガラス壁　　　２，３・・・電極４・・・
けい光層

Claims

【特許請求の範囲】

　１．　支持体上に施され且つカスピダイン結晶構造を
有するテルビウム付活けい光珪酸塩より成るけい光層を
そなえたけい光スクリーンにおいて、珪酸塩は構造式Ｙ＿４＿−＿ｘ＿−＿ｚ＿−＿ｐＣａ＿ｘＭ＾II＿ｚＴ
ｂ＿ｐＳｉ＿２＿−＿ｙＡｌ＿ｙＯ＿７＿＋＿ｘ＿＋＿
ｚ＿＋＿ｙＮ＿２＿−＿ｘ＿−＿ｚ＿−＿ｙに相当し、
この場合Ｍ＾IIは元素Ｍｇ、ＳｒおよびＢａの少なくと
も１つを表わし、イツトリウムは元素ＧｄおよびＬａの
少なくとも１つで最大５０モル％まで置換されることが
でき、また　０≦ｘ≦１．９　０≦ｚ≦１．０　０≦ｙ≦１．９　ｘ＋ｚ＋ｙ≦１．９　０．０５≦ｐ≦１．５であることを特徴とするけい光スクリーン。
　２．　珪酸塩は構造式Ｙ＿４＿−＿ｘ＿−＿ｐＣａ＿ｘＴｂ＿ｐＳｉ＿２Ｏ＿
７＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘに相当し、この場合０．５≦
ｘ≦１．５である特許請求の範囲第１項記載のけい光ス
クリーン。