RU2583967C1 - Photochromic luminescent glass - Google Patents
Photochromic luminescent glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583967C1 RU2583967C1 RU2015117028/03A RU2015117028A RU2583967C1 RU 2583967 C1 RU2583967 C1 RU 2583967C1 RU 2015117028/03 A RU2015117028/03 A RU 2015117028/03A RU 2015117028 A RU2015117028 A RU 2015117028A RU 2583967 C1 RU2583967 C1 RU 2583967C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- radiation
- intensity
- photochromic
- color
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/14—Silica-free oxide glass compositions containing boron
- C03C3/15—Silica-free oxide glass compositions containing boron containing rare earths
Abstract
Description
Изобретение относится к области материалов для твердотельных индикаторов ультрафиолетового (УФ) излучения.The invention relates to the field of materials for solid-state indicators of ultraviolet (UV) radiation.
Фотохромные стекла, изменяющие цвет под воздействием УФ-излучения, известны достаточно давно. Обычно они имеют неяркую окраску и, в зависимости от состава, затемняются или просветляются при увеличении интенсивности УФ-излучения.Photochromic glasses that change color under the influence of UV radiation have been known for a long time. Usually they have a dull color and, depending on the composition, darken or brighten with increasing intensity of UV radiation.
Стекла, люминесцирующие при воздействии электромагнитного излучения, также известны.Glasses luminescent upon exposure to electromagnetic radiation are also known.
Представляется важным создание материала, в котором под воздействием УФ-излучения возбуждается люминесценция видимого диапазона спектра, а при изменении интенсивности УФ-излучения плавно меняется окраска. При ярком насыщенном цвете такой материал может быть использован в качестве простого индикатора УФ-излучения и изменения его интенсивности.It seems important to create a material in which, under the influence of UV radiation, luminescence of the visible spectrum is excited, and when the intensity of UV radiation changes, the color gradually changes. With a bright saturated color, such a material can be used as a simple indicator of UV radiation and changes in its intensity.
Наибольший интерес представляет разработка фотохромного люминесцентного материала для применения в ближнем и среднем УФ-диапазонах, т.е. в области длин волн 280-400 нм. Такое УФ-излучение широко распространено в повседневной жизни, т.к. присутствует в спектре многих светоизлучающих приборов, в т.ч. бытовых, косметических и медицинских. УФ-излучение ближнего и среднего диапазона, при повышенной интенсивности, может представлять опасность для здоровья человека даже на удалении от источника, т.к. оно слабо поглощается атмосферой. Человеческий глаз не может определить наличие УФ-излучения среднего и большей части ближнего УФ-диапазонов, что является дополнительным фактором риска.Of greatest interest is the development of a photochromic luminescent material for use in the near and middle UV ranges, i.e. in the wavelength region of 280-400 nm. Such UV radiation is widespread in everyday life, because It is present in the spectrum of many light-emitting devices, including household, cosmetic and medical. UV radiation of the near and middle range, with increased intensity, can be dangerous to human health even at a distance from the source, because it is weakly absorbed by the atmosphere. The human eye cannot detect the presence of UV radiation in the middle and most of the near UV ranges, which is an additional risk factor.
Предлагаемое фотохромное люминесцентное стекло представляет собой материал, позволяющий мгновенно определять наличие и оценивать интенсивность УФ-излучения ближнего и среднего диапазонов визуально, без использования преобразования оптического сигнала в электрический и без измерительных приборов для количественной оценки интенсивности сигнала.The proposed photochromic luminescent glass is a material that allows you to instantly determine the presence and evaluate the intensity of UV radiation of the near and middle ranges visually, without using the conversion of the optical signal into electrical and without measuring instruments for quantifying the signal intensity.
Известно люминесцентное силикатное стекло, легированное одним элементом из набора Y, La, Gd, Lu и одним элементом из ряда Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb [Y. Yasuhiro, S. Kenzou. Glass scintillator. Pat. JP 4640176, 02.03.2011] - аналог. При определенных комбинациях легирующих элементов это стекло преобразует УФ-излучение в свет видимого диапазона. Основным недостатком материала является то, что он предназначен для детектирования жесткого УФ-излучения с длинами волн менее 100 нм и не может быть эффективно использован для работы с УФ-излучением ближнего и среднего диапазонов.Known luminescent silicate glass doped with one element from the set of Y, La, Gd, Lu and one element from the series Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb [Y. Yasuhiro, S. Kenzou. Glass scintillator. Pat. JP 4640176, 03/02/2011] - analogue. With certain combinations of alloying elements, this glass converts UV radiation into visible light. The main disadvantage of the material is that it is designed to detect hard UV radiation with wavelengths less than 100 nm and cannot be effectively used to work with UV radiation in the near and middle ranges.
Известно фотохромное боросиликатное стекло, содержащее SiO2, Al2O3, B2O3, Li2O, Na2O, K2O, Ag, CuO и NiO, просветляющееся практически до полной прозрачности при увеличении интенсивности УФ-излучения [J.C. Mauro, L.M. Thirion. Reverse photochromic borosilicate glasses. US patent application publication Pub. N20150099130 A1, 09.04.2015] - аналог. Основной недостаток такого стекла - отсутствие люминесценции под воздействием УФ-излучения. Существенным недостатком является необходимость термообработки для повторного затемнения стекла. Кроме того, этот материал-аналог имеет сложный состав.Known photochromic borosilicate glass containing SiO 2, Al 2 O 3, B 2 O 3, Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, Ag, CuO and NiO, antireflective almost to full transparency with increasing UV intensity [JC Mauro, LM Thirion. Reverse photochromic borosilicate glasses. US patent application publication Pub. N20150099130 A1, 04/09/2015] - analogue. The main disadvantage of this glass is the lack of luminescence under the influence of UV radiation. A significant drawback is the need for heat treatment to re-darken the glass. In addition, this analogue material has a complex composition.
Известно люминесцентное литий-боратное стекло для преобразования УФ-излучения в белый свет, содержащее оксид туллия Tm2O3 в концентрации 0,38-0,40% (мас.), оксид тербия Tb2O3 в концентрации 0,38-0,40% (мас.), оксид европия Eu2O3 в концентрации 0,08-0,09% (мас.) и тетраборат лития Li2B4O7 (остальное) [Редькин B.C., Синицын В.В., Колесников Н.Н. Люминесцентное литий-боратное стекло. Патент РФ 2544940, 20.03.2015] - прототип. Основной недостаток этого люминесцентного стекла состоит в том, что оно не является фотохромным, т.е. его цвет не меняется при изменении интенсивности излучения ближнего и среднего УФ-диапазонов. Кроме того, состав известного люминесцентного стекла сложен за счет того, что оно содержит три легирующие добавки.Known luminescent lithium borate glass for converting UV radiation to white light containing thulium oxide Tm 2 O 3 at a concentration of 0.38-0.40% (wt.), Terbium oxide Tb 2 O 3 at a concentration of 0.38-0 , 40% (wt.), Europium oxide Eu 2 O 3 at a concentration of 0.08-0.09% (wt.) And lithium tetraborate Li 2 B 4 O 7 (the rest) [Redkin BC, Sinitsyn V.V., Kolesnikov N.N. Luminescent lithium borate glass. RF patent 2544940, 03/20/2015] - a prototype. The main disadvantage of this luminescent glass is that it is not photochromic, i.e. its color does not change when the radiation intensity of the near and middle UV ranges changes. In addition, the composition of the known luminescent glass is complicated due to the fact that it contains three alloying additives.
Задачей настоящего изобретения является создание фотохромного люминесцентного стекла, имеющего яркую окраску и позволяющего определять наличие и оценивать интенсивность УФ-излучения ближнего и среднего диапазонов визуально, без использования преобразования оптического сигнала в электрический и без измерительных приборов для количественной оценки интенсивности сигнала, при одновременном упрощении состава стекла.The objective of the present invention is to provide photochromic luminescent glass having a bright color and allowing to determine the presence and evaluate the intensity of UV radiation of the near and middle ranges visually, without using the conversion of the optical signal into electrical and without measuring instruments for quantifying the signal intensity, while simplifying the composition of the glass .
Поставленная задача решается тем, что литий-боратное стекло на основе тетрабората лития Li2B4O7 имеет состав, содержащий оксид европия Eu2O3 в концентрации 0,43-0,49% (мас.) и тетраборат лития Li2B4O7 (остальное).The problem is solved in that lithium borate glass based on lithium tetraborate Li 2 B 4 O 7 has a composition containing europium oxide Eu 2 O 3 at a concentration of 0.43-0.49% (wt.) And lithium tetraborate Li 2 B 4 O 7 (rest).
При практически полном отсутствии УФ-компоненты в освещении предлагаемое фотохромное люминесцентное стекло является почти бесцветным, с незначительным малиновым нацветом, что иллюстрируется фотографией на Фиг. 1, где показан образец стекла при рассеянном дневном свете в помещении.With the almost complete absence of UV components in the lighting, the proposed photochromic luminescent glass is almost colorless, with a slight crimson color, as illustrated by the photograph in FIG. 1, which shows a sample of glass in diffused daylight indoors.
Под воздействием интенсивного УФ-излучения предлагаемое фотохромное люминесцентное стекло приобретает интенсивный малиновый цвет, что иллюстрируется фотографией на Фиг. 2, где показан тот же образец стекла при воздействии излучения светодиода, максимальная интенсивность которого соответствует длине волны 365 нм. В условиях этого эксперимента диод располагался на расстоянии 200 мм, а световой поток излучения составлял 4 лм.Under the influence of intense UV radiation, the proposed photochromic luminescent glass acquires an intense raspberry color, as illustrated by the photograph in FIG. 2, where the same glass sample is shown when exposed to LED radiation, the maximum intensity of which corresponds to a wavelength of 365 nm. Under the conditions of this experiment, the diode was located at a distance of 200 mm, and the luminous flux of radiation was 4 lm.
Реагирует предлагаемое фотохромное люминесцентное стекло и на наличие в освещении слабой УФ-компоненты, что иллюстрируется фотографией на Фиг. 3, где показан тот же образец стекла, освещенный галогенной лампой НЕ51-50, предназначенной для использования в бытовых точечных источниках света в помещениях. В условиях эксперимента расстояние до галогенной лампы составляло 1480 мм. Сравнение фотографий Фиг. 1 и 3 показывает, что, даже при слабом вкладе УФ-излучения в освещение, интенсивность окраски стекла усиливается, т.е. предлагаемое стекло является надежным индикатором излучения ближнего и среднего УФ-диапазонов.The proposed photochromic luminescent glass reacts to the presence of a weak UV component in the lighting, as illustrated by the photograph in FIG. 3, which shows the same glass sample illuminated with a HE51-50 halogen lamp intended for use in domestic point light sources in rooms. Under the experimental conditions, the distance to the halogen lamp was 1480 mm. Photo Comparison FIG. 1 and 3 shows that, even with a weak contribution of UV radiation to illumination, the color intensity of the glass is enhanced, i.e. the proposed glass is a reliable indicator of radiation in the near and middle UV ranges.
Приведенная ниже Таблица иллюстрирует изменение окраски предлагаемого фотохромного люминесцентного стекла с содержанием оксида европия 0,45% (мас.) в зависимости от относительной интенсивности излучения с длиной волны 365 нм, указанной в строке 1. В использованной шкале за 100% принята интенсивность излучения светоизлучающего диода 3WUF на длине волны 365 нм при световом потоке 4 лм. Нулевой интенсивности соответствует рассеянный дневной свет в помещении. В строках 2 и 3 Таблицы приводятся некоторые экспериментально наблюдаемые окраски предлагаемого стекла в шестнадцатеричных кодах и в системе RGB («красный-синий-зеленый»), соответственно. В строке 4 Таблицы представлены соответствующие образцы цвета стекла.The table below illustrates the color change of the proposed photochromic luminescent glass with a content of europium oxide of 0.45% (wt.) Depending on the relative radiation intensity with a wavelength of 365 nm, indicated in row 1. In the scale used, the radiation intensity of the light emitting diode is taken as 100%. 3WUF at a wavelength of 365 nm with a luminous flux of 4 lm. Zero intensity corresponds to diffused daylight in the room. Rows 2 and 3 of the Table show some experimentally observed colors of the glass in hexadecimal codes and in the RGB (red-blue-green) system, respectively. Row 4 of the Table shows the corresponding glass color samples.
Важным достоинством предлагаемого фотохромного люминесцентного стекла является полная обратимость окраски без специальной обработки материала. Еще более существенное преимущество - практически мгновенное изменение окраски стекла при изменении интенсивности УФ-излучения.An important advantage of the proposed photochromic luminescent glass is the complete reversibility of color without special processing of the material. An even more significant advantage is the almost instantaneous change in the color of the glass when the intensity of UV radiation changes.
Приведенный на Фиг. 4 спектр люминесценции подтверждает интенсивное свечение предлагаемого стекла при воздействии УФ-излучения, которое также хорошо заметно на фотографии Фиг. 2.Referring to FIG. 4, the luminescence spectrum confirms the intense glow of the proposed glass when exposed to UV radiation, which is also clearly visible in the photograph of FIG. 2.
При этом состав стекла несложен, так как оно содержит всего одну легирующую добавку - оксид европия.Moreover, the composition of the glass is simple, since it contains only one dopant - europium oxide.
Таким образом, достигнута заявленная цель настоящего изобретения - создание фотохромного люминесцентного стекла, имеющего яркую окраску и позволяющего определять наличие и оценивать интенсивность УФ-излучения ближнего и среднего диапазонов визуально, без использования преобразования оптического сигнала в электрический и без измерительных приборов для количественной оценки интенсивности сигнала, при одновременном упрощении состава стекла.Thus, the claimed objective of the present invention has been achieved - the creation of photochromic luminescent glass having a bright color and allowing to determine the presence and evaluate the intensity of UV radiation of the near and middle ranges visually, without using the conversion of the optical signal into electrical and without measuring instruments for quantifying the signal intensity, while simplifying the composition of the glass.
Предлагаемое фотохромное люминесцентное стекло может быть использовано в простых индикаторах излучения ближнего и среднего УФ-диапазона, а также при выборе бытовых и производственных источников освещения.The proposed photochromic luminescent glass can be used in simple indicators of radiation near and medium UV range, as well as in the selection of household and industrial lighting sources.
Заявляемый интервал концентраций Eu2O3 выбран экспериментально.The inventive range of concentrations of Eu 2 O 3 selected experimentally.
При содержании оксида европия в предлагаемом стекле менее 0,43% (мас.) насыщенность окраски материала, наблюдаемая под воздействием УФ-излучения, заметно снижается, а изменение цвета при изменении интенсивности УФ-излучения становится плохо различимым визуально.When the content of europium oxide in the proposed glass is less than 0.43% (wt.), The saturation of the color of the material observed under the influence of UV radiation is noticeably reduced, and the color change with a change in the intensity of UV radiation becomes poorly visible.
При концентрации оксида европия в предлагаемом стекле свыше 0,49% (мас.) в стекле появляются включения Eu2O3 в виде второй фазы. Однородность и прозрачность стекла при этом снижается.When the concentration of europium oxide in the proposed glass over 0.49% (wt.) In the glass appear Eu 2 O 3 inclusions in the form of a second phase. The uniformity and transparency of the glass is reduced.
Пример 1.Example 1
Приготовлено литий-боратное стекло, содержащее Eu2O3 в концентрации 0,42% (мас.), (остальное - тетраборат лития Li2B4O7). Полученное стекло является фотохромным и люминесцирует под воздействием УФ-излучения. Однако окраска стекла блеклая, неяркая, а при изменении интенсивности УФ-излучения не происходит явно выраженного изменения цвета стекла.Prepared lithium borate glass containing Eu 2 O 3 at a concentration of 0.42% (wt.) (The rest - Li 2 B 4 O 7 lithium tetraborate). The resulting glass is photochromic and luminesces under the influence of UV radiation. However, the color of the glass is faded, not bright, and with a change in the intensity of UV radiation, there is no pronounced change in the color of the glass.
Пример 2.Example 2
Приготовлено литий-боратное стекло, содержащее Eu2O3 в концентрации 0,45% (мас.), (остальное - тетраборат лития Li2B4O7). Полученное стекло является фотохромным и люминесцирует под воздействием УФ-излучения. Цвет стекла при облучении яркий, при изменении интенсивности УФ-излучения происходит практически мгновенная смена окраски стекла, как показано в Таблице.Prepared lithium borate glass containing Eu 2 O 3 at a concentration of 0.45% (wt.), (The rest is lithium tetraborate Li 2 B 4 O 7 ). The resulting glass is photochromic and luminesces under the influence of UV radiation. The color of the glass during irradiation is bright, with a change in the intensity of UV radiation, an almost instantaneous change in the color of the glass occurs, as shown in the Table.
Пример 3.Example 3
Приготовлено литий-боратное стекло, содержащее Eu2O3 в концентрации 0,50% (масс.), (остальное тетраборат лития Li2B4O7). Полученное стекло содержит включения оксида европия, из-за которых заметно падает прозрачность материала.Prepared lithium borate glass containing Eu 2 O 3 at a concentration of 0.50% (wt.), (The rest tetraborate Li 2 B 4 O 7 lithium). The resulting glass contains inclusions of europium oxide, due to which the transparency of the material noticeably decreases.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015117028/03A RU2583967C1 (en) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Photochromic luminescent glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015117028/03A RU2583967C1 (en) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Photochromic luminescent glass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2583967C1 true RU2583967C1 (en) | 2016-05-10 |
Family
ID=55960286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015117028/03A RU2583967C1 (en) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Photochromic luminescent glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2583967C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660866C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) | Method for obtaining luminescent ceramics, luminescent ceramics and the detector of ionizing radiation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426077A (en) * | 1994-03-22 | 1995-06-20 | Corning Incorporated | High index brown photochromic glasses |
| WO2005021677A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Riken | Neutron scintillator and process for producing the same |
| RU2544940C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Luminescent lithium borate glass |
-
2015
- 2015-05-05 RU RU2015117028/03A patent/RU2583967C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5426077A (en) * | 1994-03-22 | 1995-06-20 | Corning Incorporated | High index brown photochromic glasses |
| WO2005021677A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Riken | Neutron scintillator and process for producing the same |
| JP2005075916A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Institute Of Physical & Chemical Research | Neutron scintillator and method for preparing the same |
| RU2544940C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Luminescent lithium borate glass |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660866C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФГБУН ФИАН) | Method for obtaining luminescent ceramics, luminescent ceramics and the detector of ionizing radiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7344362B2 (en) | Meat lighting system with improved efficiency and red supersaturation | |
| Smet et al. | Persistent phosphors | |
| CN107810362A (en) | Launch the light fixture of a part of UV light | |
| ATE521678T1 (en) | FLUORESCENT AND OPTICAL DEVICE USING THEREOF | |
| Morassuti et al. | Spectroscopic investigation and interest of Pr3+-doped calcium aluminosilicate glass | |
| Lima et al. | Broad combined orange-red emissions from Eu 2+-and Eu 3+-doped low-silica calcium aluminosilicate glass | |
| KR20160098176A (en) | Wavelength-conversion member and light-emitting device | |
| JP2020532874A5 (en) | ||
| Méndez-Ramos et al. | Highly efficient up-conversion and bright white light in RE co-doped KYF4 nanocrystals in sol–gel silica matrix | |
| RU2583967C1 (en) | Photochromic luminescent glass | |
| WO2014084379A1 (en) | Medical light source and medical light source system using same | |
| JP2018041856A (en) | LED for visible illumination | |
| WO2004082032A3 (en) | Luminescence conversion of led with phosphorescence effect and use thereof | |
| TW201706394A (en) | Blue emitting phosphor converted LED with blue pigment | |
| JP2018503980A (en) | Phosphor conversion LED | |
| RU2018103898A (en) | LED LAMP WITH RED LUMINOPHORUM WITH SLOW ATTENUATION, LEADING TO CHANGE THE STATE OF THE LIGHT OUT | |
| TWI635159B (en) | Oxyfluoride phosphor compositions and lighting apparatus thereof | |
| CN105802618B (en) | A kind of twilight sunset tunable radiation emitting material and preparation method thereof and use its LED light device | |
| Zhang et al. | Excellent thermal stability of Y2. 94Al4− xSixGaO12: 0.06 Ce3+ phosphor for optical storage | |
| WO2021230221A1 (en) | Light emitting device and electronic apparatus using same | |
| RU2615696C2 (en) | INFRARED COMPLEX ACTING PHOSPHOR BASED ON YTTRIUM, LANTHANUM, GADOLINIUM OXYSULFIDES, ACTIVATED BY Tm3+ IONS | |
| Vik et al. | Influence of SPD on Whiteness value of FWA treated samples | |
| RU2721095C1 (en) | Inorganic photochromic material with spatially selective memory effect | |
| JP6499237B2 (en) | Light wavelength conversion member and light emitting device | |
| KR20210130184A (en) | lighting device |