RU2031918C1 - Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing - Google Patents
Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031918C1 RU2031918C1 SU4841766A RU2031918C1 RU 2031918 C1 RU2031918 C1 RU 2031918C1 SU 4841766 A SU4841766 A SU 4841766A RU 2031918 C1 RU2031918 C1 RU 2031918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- tungsten
- self
- barium
- phosphor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой оптике и может быть использовано в светотехнике, медицинском и электронном приборостроении. The invention relates to quantum optics and can be used in lighting, medical and electronic instrumentation.
Известны люминофоры с излучением в спектральном диапазоне 0,5-0,7 мкм, которые возбуждаются катодными лучами, описываемыми формулами Y2O2S:Tb, Zn2SiO4: Mn, ZnS˙CdS: Ag, рентгеновскими лучами типа ZnS˙CdS:Ag, различные редкоземельные люминофоры на основе оксисульфидов и сульфата стронция-бария и с ультрафиолетовыми лучами преимущественно галофосфат кальция с сурьмой и марганцем [1].Known phosphors with radiation in the spectral range of 0.5-0.7 μm, which are excited by cathode rays described by the formulas Y 2 O 2 S: Tb, Zn 2 SiO 4 : Mn, ZnS˙CdS: Ag, X-rays of the type ZnS˙CdS : Ag, various rare-earth phosphors based on oxysulfides and strontium-barium sulfate and with ultraviolet rays, mainly calcium halophosphate with antimony and manganese [1].
Недостатки этих люминофоров состоят в высокой стоимости редкоземельных активаторов и серебра, токсичности сурьмы и в высокой температуре синтеза оксисульфидных силикатных, галофосфатных люминофоров. The disadvantages of these phosphors are the high cost of rare-earth activators and silver, the toxicity of antimony and the high temperature synthesis of oxysulfide silicate, halophosphate phosphors.
Известны также самоактивированные люминофоры на основе соединений вольфрама, а именно вольфраматы магния и цинка, в которых излучение в спектральном диапазоне 0,5-0,7 мкм возбуждается гамма-катодными, рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами [2]. Достоинством этих люминофоров является весьма широкий спектр применений, обусловленный разнообразием видов возбуждения люминесценции. Self-activated phosphors based on tungsten compounds are also known, namely magnesium and zinc tungstates, in which radiation in the spectral range of 0.5-0.7 μm is excited by gamma-cathode, X-ray and ultraviolet rays [2]. The advantage of these phosphors is a very wide range of applications, due to the variety of types of excitation of luminescence.
Недостатками этих люминофоров являются низкая яркость свечения и высокая (1000-1200оС) температура из синтеза.The disadvantages of these phosphors are low brightness and high (1000-1200 about C) temperature from the synthesis.
Целью изобретения является повышение яркости свечения самоактивированного люминофора на основе соединений вольфрама и снижение энергозатрат в процессе его получения. The aim of the invention is to increase the brightness of the self-activated phosphor based on tungsten compounds and reduce energy consumption in the process of obtaining it.
Цель достигается тем, что самоактивированный люминофор с излучением в спектральном диапазоне 0,5-0,7 мкм на основе соединения вольфрама представляет собой вольфрам-фторид бария BaWF8, который получают из смеси окислов или гидроокислов или карбонатов бария и вольфрама взятых в эквимолярном отношении путем гидротермального синтеза в концентрированной плавиковой кислоте при 150-260оС в течение 2-4 ч.The goal is achieved in that the self-activated phosphor with radiation in the spectral range of 0.5-0.7 μm based on a tungsten compound is barium tungsten fluoride BaWF 8 , which is obtained from a mixture of oxides or hydroxides or carbonates of barium and tungsten taken in equimolar terms by hydrothermal synthesis in concentrated hydrofluoric acid at 150-260 ° C for 2-4 hours.
Структура этого материала представляет собой каркас из октаэдров WF6, в пустотах между которыми находятся атомы бария, как и в вольфрам-фторидах других металлов.The structure of this material is a framework of WF 6 octahedra, in the voids between which are barium atoms, as well as in tungsten fluorides of other metals.
На фиг. 1 показаны спектры возбуждения и люминесценции; на фиг. 2 - схема устройства для синтеза. In FIG. 1 shows the excitation and luminescence spectra; in FIG. 2 is a diagram of a synthesis device.
Излучением в спектральном диапазоне 0,5-0,7 мкм обладает вольфрамфторид бария BaWF8. Цвет люминесценции золотисто-желтый, свечение возбуждается катодными, рентгеновскими лучами и ультрафиолетовым светом. Люминесценция очень яркая, при одинаковом возбуждении она во много раз ярче свечения вольфрама магния и в 2-3 раза ярче свечения массового фотолюминофора в люминесцентных лампах ЛДЦ - галофосфата кальция, активированного сурьмой и марганцем. Цвет излучения одинаков при всех видах возбуждения, спектр его показан кривыми 2 и 3 на фиг. 1: кривая 2 - фотолюминесценция, кривая 3 - катодолюминесценция. Контур полосы рентгенолюминесценции совпадает с контуром полосы фотолюминесценции. Кривая 1 (фиг. 1) показывает спектр возбуждения фотолюминесценции. Здесь видно, что полоса возбуждения очень широка и однородна, простирается от 150 до 400 нм, т.е. включает в себя все сильные линии УФ-излучения паров ртути.Radiation in the spectral range of 0.5-0.7 μm has barium tungsten fluoride BaWF 8 . The luminescence color is golden yellow, the glow is excited by cathode, x-rays and ultraviolet light. Luminescence is very bright, with the same excitation, it is many times brighter than the glow of magnesium tungsten and 2-3 times brighter than the glow of mass photoluminophore in fluorescent lamps of LDC - calcium halophosphate activated by antimony and manganese. The color of the radiation is the same for all types of excitation; its spectrum is shown by
Максимум полосы люминесценции находится на λ = 530 нм. The maximum of the luminescence band is at λ = 530 nm.
Полуширина полосы около 150 нм,
Длительность затухания катодолюминесценции 2х10-4 с,
Максимум интенсивности рентгенолюминесценции имеет место в области температур от (-100) до (-40)оС, а при комнатной температуре составляет 93% от максимальной и сильно уменьшается лишь после 60оС.The half-width of the band is about 150 nm,
Duration of cathodoluminescence attenuation 2x10 -4 s,
The maximum intensity of X-ray luminescence occurs in the temperature range from (-100) to (-40) о С, and at room temperature it is 93% of the maximum and decreases strongly only after 60 о С.
Устойчивость люминофора к действию возбуждающих излучений высока: при возбуждении электронным пучком плотностью 1 КА/см2 с энергией 100 КэВ не наблюдается ни выгорания, ни дегидратации люминофора. Под действием электронов, рентгеновского и ультрафиолетового излучения не образуются (при комнатной температуре) центры окраски.The resistance of the phosphor to the action of exciting radiation is high: when an electron beam is excited with a density of 1 KA / cm 2 with an energy of 100 KeV, neither burn-out nor dehydration of the phosphor is observed. Under the influence of electrons, X-ray and ultraviolet radiation, color centers are not formed (at room temperature).
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
Вольфрамфторид бария синтезирован в виде мелкокристаллического порошка с размером кристаллов в десятые доли миллиметра. Кристаллы бесцветные, хорошо ограненные, призматические удлиненные образованы комбинацией тетрагональной призмы [110] и пинакоида [001], имеют штриховку на гранях призмы вдоль удлинения. Твердость кристаллов 3-2,5 по шкале Мооса, показатели преломления Mg = 1,485, Np = 1,472, Np-Ng = 0,013, удельный вес 4,3 г/cм3, спайность отсутствует. Важным свойством является негигроскопичность материала и нерастворимость его в воде. Анализ состава продукта синтеза на микрозонде показал, что он содержит эквимолярные количества фторидов бария и вольфрама.Barium tungsten fluoride is synthesized in the form of a fine crystalline powder with a crystal size of a few tenths of a millimeter. The crystals are colorless, well-faceted, elongated prismatic, formed by a combination of tetragonal prism [110] and pinacoid [001], have a hatching on the prism faces along the elongation. The hardness of crystals is 3-2.5 according to the Mohs scale, the refractive indices are Mg = 1.485, Np = 1.472, Np-Ng = 0.013, specific gravity is 4.3 g / cm 3 , cleavage is absent. An important property is the non-hygroscopic nature of the material and its insolubility in water. An analysis of the composition of the synthesis product on a microprobe showed that it contains equimolar amounts of barium and tungsten fluorides.
Вольфрамфторид бария получают путем гидротермального синтеза из смеси окислов или гидроокислов, или карбонатов бария и вольфрама, взятых в мольном соотношении 1:1, в концентрированной плавиковой кислоте при 150-260оС в течение 2-4 ч. Шихту помещают на дно стакана из фторопласта, заполняют стакан плавиковой кислотой на 1/2 его высоты, закрывают крышкой из фторопласта и помещают в автоклав конструкции ВНИИСИМС (фиг. 2), герметизируют автоклав, помещают его в печь, нагревают, выдерживают при заданной температуре. После этого охлаждают автоклав до комнатной температуры, вскрывают под тягой, сливают кислоту в специальный сосуд и многократно промывают водой продукт синтеза, который затем вынимают из стакана и высушивают.Volframftorid barium prepared by hydrothermal synthesis from a mixture of oxides or hydroxides or carbonates of barium and tungsten, taken in the molar ratio 1: 1., In concentrated hydrofluoric acid at 150-260 ° C for 2-4 hours The charge was placed on the bottom cup of polytetrafluorethylene , fill the cup with hydrofluoric acid at 1/2 of its height, close the lid with fluoroplastic and place in the autoclave of the VNIISIM design (Fig. 2), seal the autoclave, place it in the oven, heat it, and maintain it at a given temperature. After that, the autoclave is cooled to room temperature, opened under draft, acid is poured into a special vessel and the synthesis product is washed repeatedly with water, which is then removed from the glass and dried.
Устройство для синтеза (фиг. 2) содержит фторопластовые стакан 1 и крышку 2, стальной автоклав 3 и его крышку 4, дно 5, крышку 6, стойки 7 и гайки 8 зажимного устройства. The synthesis device (Fig. 2) contains a fluoroplastic glass 1 and a
П р и м е р 1. Синтезируют кристаллы вольфрамфторида бария из смеси ВаО и WO3 (в виде химических реактивов марки ЧДА), взятых в мольном соотношении 1:1. Навеску из 3 г BaO и 4,8 г WO3 помещают на дно фторопластового стакана 1, на половину высоты заполняют его плавиковой кислотой, закрывают крышкой 2 и помещают этот стакан в автоклав 3, на крышку 2 покладут крышку 4, помещают автоклав на дно 5 зажимного устройства и на крышку 4 кладут стальную крышку 6, в пазы которой входят стойки 7. Поочередно закручивая гайки 8, прижимают крышкой 6 крышку 4, а ею - крышку 2 к стакану 1. Фторопласт, деформируясь, герметизирует автоклав. После этого зажимное устройство с автоклавом помещают в муфельную печь и поднимают температуру до 220оС, при которой выдерживают автоклав с материалом в течение 3 ч. Затем отключают муфель. По остывании муфеля до комнатной температуры вынимают из него устройство, извлекают из него под тягой автоклав, вскрывают его, сливают кислоту в соответствующий сосуд. Полученный материал многократно промывают дистиллированной водой, помещают на фильтровальную бумагу и высушивают в сушильном шкафу при 90оС в течение 2 ч. Полученный материал представляет собой порошок из кристаллов размером в десятые доли мм. Кристаллы прозрачные бесцветные, хорошо ограненные, короткопризматические и тетрагональные.PRI me R 1. Synthesize crystals of barium tungsten fluoride from a mixture of BaO and WO 3 (in the form of chemical reagents brand ChDA), taken in a molar ratio of 1: 1. A sample of 3 g of BaO and 4.8 g of WO 3 is placed on the bottom of the fluoroplastic cup 1, filled with hydrofluoric acid at half the height, closed with a
П р и м е р 2. Эквимолярные смеси BaO и WO3 весом по 10 г обрабатывают в течение 2 ч по примеру 1 при 100, 150, 180, 200, 260 и 280оС, просушивают, взвешивают и излучают под бинокуляром продукты реакции, визуально оценивая качество продукта синтеза (табл. 1). Из табл. 1 видно, что нижним пределом температур синтеза является 150оС, а верхним - 260оС. Далее повышение температуры нецелесообразно, так как ускоряет процесс синтеза.PRI me
П р и м е р 3. Стехиометрические смеси по примеру 2 подвергают обработке при 200оС от 1 до 48 ч и оценивают выход продукта. Синтез успешно проходит за 2-4 ч, увеличение времени синтеза свыше 4 ч нецелесообразно, т.е. не дает дополнительного положительного эффекта. Таким образом, 2 ч являются нижним пределом интервала времени синтеза, а 4 ч верхним пределом.PRI me
П р и м е р 4. Материал, полученный по примеру 1, и выколок из трубки люминесцентной лампы дневного света - люминофор 2Са3(PO4)2:Ca(F, Cl)2:Mn поочередно возбуждают ультрафиолетовым светом ртутной лампы с длинами волн до 400 нм. В галофосфате кальция возбуждается неяркое бледно-розовое свечение, в вольфрам-фториде бария возбуждается второе более яркое свечение золотисто-желтого цвета.PRI me
П р и м е р 5. Материал по примеру 1 возбуждают по примеру 4 и с помощью двух монохроматоров, фотоприемника и самописца регистрируют спектры люминесценции и ее возбуждения. Они представлены кривыми 2 и 1 на фиг. 1, где видно, что полоса возбуждения однородна и широка, охватывает весь ультрафиолетовый диапазон, максимум ее находится при 250 нм, т.е. практически совпадает с самой сильной линией излучения паров ртути (λ= 254 нм); полоса фотолюминесценции также однородна, охватывает (на 1/3 высоты) интервал 0,65 мкм и имеет максимум при 550 нм. PRI me
П р и м е р 6. Материал по примеру 1 возбуждают излучением рентгеновской трубки (U = 90 Кв, I = 14 МА) и с помощью ФЭУ-19А и монохроматора МДР-4 регистрируют спектр люминесценции. Он показан кривой 2 на фиг. 1, так как контуры полос рентген - и фотолюминесценции совпадают. PRI me R 6. The material according to example 1 is excited by radiation of an x-ray tube (U = 90 KV, I = 14 MA) and using the PMT-19A and the MDR-4 monochromator register the luminescence spectrum. It is shown by
В табл. 2 показана интенсивность люминесценции при разных T. In the table. Figure 2 shows the luminescence intensity at different T.
П р и м е р 7. Возбуждают люминесценцию по примеру 6 материала по примеру 1 и этанола - промышленного сцинтиллятора Т1 и сравнивают интенсивность люминесценции. Оказалось, что при комнатной температуре интенсивность рентгенолю- минесценции вольфрам-фторида бария составляет 70% от эталонной. PRI me R 7. Excite the luminescence according to example 6 of the material according to example 1 and ethanol - industrial scintillator T1 and compare the luminescence intensity. It turned out that at room temperature the X-ray luminescence intensity of barium tungsten fluoride is 70% of the reference.
П р и м е р 8. С помощью импульсного ускорителя электронов (энергия 200 КэВ, длительность импульса 1х10-9 с, плотность мощности 0,5-1 КА/см2) возбуждают катодолюминесценцию вольфрам-фторида бария и регистрируют ее спектр на анализаторе О АР-4 с дифракционной решеткой 100 шт/мм. Спектр представлен кривой 3 на фиг. 1. Эта кривая неоднородна, она имеет главный максимум при 530 нм и слабые боковые максимумы около 480 и 600 мм.EXAMPLE 8. Using a pulsed electron accelerator (
П р и м е р 9. Возбуждая люминесценцию по примеру 8, регистрируют с помощью осциллографа время затухания люминесценции. Оно составляет 2х10-4 с.PRI me R 9. Exciting luminescence according to example 8, register using the oscilloscope the decay time of luminescence. It is 2x10 -4 s.
Приведенные примеры показывают, что описанный люминофор является эффективным самоактивированным катодо-, рентгено- и фотолюминофором с излучением золотисто-желтого цвета. The above examples show that the described phosphor is an effective self-activated cathode, X-ray, and photoluminophore with golden yellow emission.
Полосы люминесценции имеют максимум около 530 нм, полуширину около 150 нм. The luminescence bands have a maximum of about 530 nm, a half-width of about 150 nm.
Полоса фотовозбуждения широка, однородна, имеет пологий максимум около 250 нм, т.е. ультрафиолетовое излучение паров ртути полностью используется для возбуждения люминесценции, и сенсибилизаторы не требуются. The photoexcitation band is wide, uniform, and has a gently sloping maximum of about 250 nm, i.e. ultraviolet radiation of mercury vapor is fully used to excite luminescence, and sensitizers are not required.
Яркость фотолюминесценции второе выше яркости галофосфата кальция, активированного сурьмой и марганцем. The second photoluminescence brightness is higher than the brightness of calcium halophosphate activated by antimony and manganese.
Интенсивность рентгенолюминесценции составляет 70% от эталонной (эталонно-промышленный сцинтиллятор NaF:T1) и мало зависит от температуры в интервале от (-60оС до (+60)оС.The intensity of X-ray luminescence is 70% of the reference (reference industrial scintillator NaF: T1) and does not depend much on temperature in the range from (-60 о С to (+60) о С.
Люминофор стоек к возбуждающим излучениям и к действию атмосферной влаги, синтезируется легко, быстро и без применения высоких температур. The phosphor is resistant to exciting radiation and to the action of atmospheric moisture, is synthesized easily, quickly and without the use of high temperatures.
Описанный люминофор по сравнению с известными катодо-, рентгено- и фотолюминофорам с излучением в спектральной области 0,5-0,7 мкм обладает более высокой яркостью, меньшей стоимостью, не содержит в себе токсичных веществ. The described phosphor in comparison with the known cathode, X-ray and photoluminophores with radiation in the spectral region of 0.5-0.7 μm has a higher brightness, lower cost, does not contain toxic substances.
Таким образом, вольфрамфторид бария является эффективным катодо-, рентгено- и фотолюминофором, перспективным для использования в электронно-оптических приборах, рентгеновских усиливающих и проекционных экранах, в люминесцентных лампах дневного света, а способ его получения не требует применения высоких температур, не сопровождается образованием пыли и паров тяжелых металлов и пригоден для промышленного освоения. Thus, barium tungsten fluoride is an effective cathode, X-ray, and photoluminophore, promising for use in electron-optical devices, X-ray amplification and projection screens, in fluorescent fluorescent lamps, and the method for its production does not require the use of high temperatures, is not accompanied by the formation of dust and vapors of heavy metals and is suitable for industrial development.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4841766 RU2031918C1 (en) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4841766 RU2031918C1 (en) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031918C1 true RU2031918C1 (en) | 1995-03-27 |
Family
ID=21522316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4841766 RU2031918C1 (en) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031918C1 (en) |
-
1990
- 1990-06-26 RU SU4841766 patent/RU2031918C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Неорганические люминофоры. Л.: Химия, 1975. * |
2. Гурвич. А.М. Проблемы редкоземельных люминофоров. Всб. Спектроскопия кристаллов.Л.: Наука, 1985, с.47. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2697688B2 (en) | Long afterglow phosphor | |
KR100232395B1 (en) | Aluminate phosphor | |
Sahu et al. | Structural characterization and optical properties of dysprosium doped strontium calcium magnesium di-silicate phosphor by solid state reaction method | |
RU2401860C2 (en) | Yttrium oxysulphide-based multifunctional anti-stokes luminophor with long afterglow | |
KR20080003435A (en) | Novel materials used for emitting light | |
NL8201943A (en) | LUMINESCENT SCREEN. | |
Sahu | The role of europium and dysprosium in the bluish-green long lasting Sr 2 Al 2 SiO 7: Eu 2+, Dy 3+ phosphor by solid state reaction method | |
Sahu et al. | Enhanced luminescence performance of Sr 2 MgSi 2 O 7: Eu 2+ blue long persistence phosphor by co-doping with Ce 3+ ions | |
Nayar et al. | Synthesis and Luminescence Characterization of LaBO 3: Dy 3+ Phosphor for Stress Sensing Application | |
Peters | Luminescent Properties of Thiogallate Phosphors: II. Ce3+‐Activated Phosphors for Flying Spot Scanner Applications | |
Richhariya et al. | Synthesis and optical characterization of Dy3+ doped barium alumino silicate phosphor | |
Sahu et al. | Enhancement of the photoluminescence and long afterglow properties of Ca 2 MgSi 2 O 7: Eu 2+ phosphor by Dy 3+ co-doping | |
EP0264996A1 (en) | Method of preparing a quartz glass activated by bivalent europium, luminescent quartz glass obtained by such a method and luminescent screen provided with such a luminescent quartz glass | |
Sahu et al. | Luminescent properties of R+ doped Sr 2 MgSi 2 O 7: Eu 3+(R+= Li+, Na+ and K+) orange–red emitting phosphors | |
Sahu et al. | Retracted: Studies on the luminescence properties of cerium co‐doping on Ca2MgSi2O7: Eu2+ phosphor by solid‐state reaction method | |
RU2031918C1 (en) | Self-activated luminescent with radiation at the range 0,5-0,7 mcm, and a method of its preparing | |
US2546239A (en) | Method of preparing zinc sulfide phosphor | |
US3502592A (en) | Calcium and strontium beta-alumina-phosphors activated by terbium and europium | |
Secu et al. | Photostimulated luminescence in BaX 2: Eu 2+(X= Br, Cl) X-ray storage phosphors | |
JPH02247279A (en) | Luminescent alkaline earth metal orthosilicate, luminescent screen provided with such silicate, and low pressure mercury lamp provided with such screen | |
NL7811436A (en) | LUMINESCENT ALUMINATE. | |
US4806825A (en) | Infra-red phosphors | |
EP0057026A1 (en) | Luminescent screen | |
US4233538A (en) | Luminescent lead-activated alkaline earth metal rare earth metal borates and mercury vapor discharge lamp containing the same | |
JPS5944335B2 (en) | fluorescent material |