RU2617662C1 - Люминесцентное фосфатное стекло - Google Patents
Люминесцентное фосфатное стекло Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617662C1 RU2617662C1 RU2015152001A RU2015152001A RU2617662C1 RU 2617662 C1 RU2617662 C1 RU 2617662C1 RU 2015152001 A RU2015152001 A RU 2015152001A RU 2015152001 A RU2015152001 A RU 2015152001A RU 2617662 C1 RU2617662 C1 RU 2617662C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- luminescence
- phosphate glass
- silver
- luminescent
- 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/12—Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
-
- 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
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к люминесцентным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении квантового выхода люминесценции стекол с переходными металлами. Люминесцентное фосфатное стекло содержит, мол.%: Na2O – 33, P2O5 – 33, Ag2O – 0,1, Cu2O – 0,1 и ZnO – 33,5. 3 ил.
Description
Изобретение относится к люминесцентным материалам и может быть использовано для оптической записи информации, создания волоконных лазеров, волоконных датчиков искры, дозиметров ультрафиолетового и рентгеновского излучения и т.п.
Известны силикатные стекла с ионами серебра, в котором можно создать люминесцентные центры с помощью интенсивного импульсного лазерного излучения [A.I. Ignatiev, D.A. Klyukin, V.S. Leontieva, N.V. Nikonorov, Т.A. Shakhverdov, A.I. Sidorov, Opt. Mater. Express 2015, 5, 1635]. Особенность материала заключается в возможности изменения состояния ионов и молекулярных кластеров серебра с помощью УФ наносекундного лазерного излучения с длиной волны 355 нм и последующей термической обработки. После лазерного облучения в стекле появляются нейтральные молекулярные кластеры серебра, обладающие люминесценцией в оранжевой и зеленой части спектра при возбуждении излучением ближнего УФ диапазона. Недостатком стекла является низкий квантовый выход люминесценции из-за значительного наведенного поглощения стекла в ближней УФ области спектра.
Известны силикатные стекла с добавками ионов серебра, церия и сурьмы, в котором люминесценция появляется после непрерывного УФ излучения с длиной волны 300-325 нм [О.М. Efimov, L.В. Glebov, V.I. Smirnov, U.S. Patent No. 6,673,497, 2004]. Особенность материала заключается в возможности фотоионизации ионов Се3+, обладающих интенсивной полосой поглощения на длине волны 309 нм, с помощью УФ излучения ртутной лампы высокого давления. В результате фотоионизации электроны захватываются ионами Sb5+ и заряженными молекулярными кластерами , переводя их в нейтральное состояние. При последующей термической обработке ионы Sb3+ восстанавливают оставшиеся заряженные молекулярные кластеры серебра. В результате в стекле возникает люминесценция нейтральных молекулярных кластеров серебра с максимумом в оранжевой области спектра и квантовым выходом до 18%. Недостатком стекла является необходимость использования дорогостоящего оксида церия Се2О3 в процессе варки стекла.
Известны люминесцентные фосфатные стекла системы Al2O3-Na2O-Р2О5 с ионами серебра, в которых нейтральные молекулярные кластеры серебра формируются с помощью рентгеновского излучения, выбранные в качестве прототипа [Y. Miyamoto, Y. Takei, Н. Nanto, Т. Kurobori, A. Konnai, Т. Yanagida, A. Yoshikawa, Y. Shimotsuma, M. Sakakura, K. Miura, K. Hirao, Y. Nagashima, T. Yamamoto, Radiat. Meas. 2011, 46, 1480]. Особенность данного стекла заключается в усилении люминесценции после облучения рентгеновским излучением с дозой 24,5 Гр. В процессе облучения происходит поглощение части рентгеновского излучения матрицей стекла, сопровождающееся фотоионизацией. При этом образуются свободные электроны, которые могут быть захвачены дефектами матрицы стекла, ионами серебра и заряженными молекулярными кластерами серебра. Недостатком стекла является высокое поглощение стекла в синей области спектра и низкое значение квантового выхода люминесценции.
Изобретение решает задачу повышения квантового выхода люминесценции стекол с переходными металлами для создания эффективных устройств фотоники и оптоинформатики.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что люминесцентное фосфатное стекло содержит Na2O, Р2О5, Ag2O, и дополнительно содержит Cu2O и ZnO при следующем соотношении компонентов, мол. %: 33 Na2O, 33,5 ZnO, 33 P2O5, 0,1 Ag2O, 0,1 Cu2O
Медь и серебро в фосфатном стекле исходно содержатся в виде ионов Cu2+ и Ag+, а также в виде заряженных молекулярных ионов меди и серебра (n=2-4), имеющих низкое значение квантового выхода меньше 5%. При воздействии рентгеновского излучения и термической обработке происходит формирование гибридных нейтральных молекулярных кластеров (Ag-Cu)n за счет восстановления и диффузии ионов переходных металлов в матрице стекла. При этом материал начинает люминесцировать в видимой области, обладая при этом незначительным поглощением. Достоинством предлагаемого материала является то, что после воздействия рентгеновского излучения и термической обработки стекло имеет слабое поглощение в видимой части спектра и при этом обладает интенсивной люминесценцией в видимой области спектра с квантовым выходом 27%.
Совокупность признаков, изложенных в формуле, характеризует материал, представляющий собой стекло с серебром и медью, а не только с серебром, как в прототипе. В отличие от прототипа люминесцентными центрами в данном стекле служат гибридные нейтральные молекулярные кластеры (Ag-Cu)n. Дополнительным достоинством материала является большая его прозрачность в видимой области спектра и высокое, по сравнению с прототипом, значение квантового выхода люминесценции.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
На фиг. 1 показаны: (а) фотография фосфатного стекла с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n после облучения рентгеновским излучением и термической обработки; (б) фотография люминесценции фосфатного стекла с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n при возбуждении излучением 365 нм после облучения рентгеновским излучением и термической обработки.
На фиг. 2 показан спектр люминесценции фосфатного стекла с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n при возбуждении излучением 365 нм после облучения рентгеновским излучением и термической обработки.
На фиг. 3 показаны спектры поглощения фосфатного стекла с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n до (кривая 1) и после (кривая 2) облучения рентгеновским излучением и термообработки.
Далее сущность изобретения раскрывается на примере, который не должен рассматриваться экспертом как ограничивающий притязания изобретения.
Пример конкретной реализации изобретения.
Синтезируется стекло состава, мол. %: с 33 Na2O, 33,5 ZnO, 33 Р2О5, с добавлением 0,1 AgNO3, 0,1 Cu2O и 0,3 (NH4)2C4H4O6, являющегося восстановителем. Варку стекла проводят при температуре 950°С при помешивании кварцевой мешалкой. После отливки стекло отжигают при температуре 350°С в течение 20 минут и охлаждают до комнатной температуры в течение 6 часов. Стекло отливают в форму или вытягивают в виде волокна. Далее стекло облучают рентгеновским излучением с помощью волнового рентгенфлуоресцентного спектрометра 4200 XRF (ARL PERFORM'X) на длине волны металла Cu Kα - 1,54 с напряжением на трубке 50 кВ, током 50 мА и дозой 2,4 МДж. После облучения рентгеновским излучением стекло термически обрабатывают при температуре 350°С в течение 1 часа. На фиг. 1 показаны фотографии образца после рентгеновского облучения и термической обработки. На фиг. 2 показан спектр люминесценции стекла при возбуждении излучением с длиной волны 370 нм. Полоса люминесценции на длине волны 470 нм относится к гибридным нейтральным молекулярным кластерам (Ag-Cu)n, полоса люминесценции на длине волны 560 нм относится к ионам Cu+. Квантовый выход люминесценции был измерен с помощью интегрирующей сферы C9920-02G (Hamamatsu Photonics) и составил 27%. Для сравнения было сварено фосфатное стекло только с ионами серебра, в соответствии с описанием прототипа. При этом квантовый выход люминесценции такого стекла составил 10%. Фосфатное стекло, содержащее только медь имеет квантовый выход менее 1%. На фиг. 3 показаны спектры поглощения фосфатного стекла с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n, из которых видно, что стекло с гибридными нейтральными молекулярными кластерами (Ag-Cu)n обладает незначительным поглощением на длине волны 800 нм, но прозрачно в видимой области спектра. Прототип имеет желтую окраску из-за дефектов матрицы стекла, наводящих поглощение в ближней УФ и синей области спектра
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет значительно увеличить квантовый выход люминесценции стекол с переходными металлами. Дополнительным достоинством материала является уменьшение поглощения в видимой области спектра.
Claims (1)
- Люминесцентное фосфатное стекло, содержащее, мол.%: 33 Na2O, 33 Р2О5, 0,1 Ag2O, отличающееся тем, что дополнительно содержит 0,1 Cu2O и 33,5 ZnO.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152001A RU2617662C1 (ru) | 2015-12-03 | 2015-12-03 | Люминесцентное фосфатное стекло |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152001A RU2617662C1 (ru) | 2015-12-03 | 2015-12-03 | Люминесцентное фосфатное стекло |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617662C1 true RU2617662C1 (ru) | 2017-04-25 |
Family
ID=58643263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152001A RU2617662C1 (ru) | 2015-12-03 | 2015-12-03 | Люминесцентное фосфатное стекло |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617662C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108640505A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-10-12 | 大连工业大学 | 铕掺杂氟磷酸盐红色荧光玻璃的制备方法 |
RU2781090C1 (ru) * | 2021-12-02 | 2022-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Широкополосный селективный сенсор УФ-излучения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0032192A2 (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-22 | International Business Machines Corporation | Luminescent material, process of forming the same and process of electrically altering the ingredients of a glass |
RU2045487C1 (ru) * | 1987-03-16 | 1995-10-10 | Вильчинская Наталия Николаевна | Радиофотолюминесцентное стекло |
RU2070168C1 (ru) * | 1990-02-23 | 1996-12-10 | Дмитрюк Александр Васильевич | Радиофотолюминесцентное стекло |
CN104817268A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-05 | 同济大学 | 低浓度AgNO3掺杂条件下高效析出尺度可控Ag纳米颗粒的发光玻璃及其制备方法 |
-
2015
- 2015-12-03 RU RU2015152001A patent/RU2617662C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0032192A2 (en) * | 1979-12-28 | 1981-07-22 | International Business Machines Corporation | Luminescent material, process of forming the same and process of electrically altering the ingredients of a glass |
RU2045487C1 (ru) * | 1987-03-16 | 1995-10-10 | Вильчинская Наталия Николаевна | Радиофотолюминесцентное стекло |
RU2070168C1 (ru) * | 1990-02-23 | 1996-12-10 | Дмитрюк Александр Васильевич | Радиофотолюминесцентное стекло |
CN104817268A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-05 | 同济大学 | 低浓度AgNO3掺杂条件下高效析出尺度可控Ag纳米颗粒的发光玻璃及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Y. MIYAMOTO et al. Radiation Measurements, 2011, том 46, стр.1480-1483. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108640505A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-10-12 | 大连工业大学 | 铕掺杂氟磷酸盐红色荧光玻璃的制备方法 |
RU2781090C1 (ru) * | 2021-12-02 | 2022-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Широкополосный селективный сенсор УФ-излучения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pandey et al. | Enhanced upconversion and temperature sensing study of Er3+–Yb3+ codoped tungsten–tellurite glass | |
Kaur et al. | Intense green emission from Tb3+ ions doped zinc lead alumino borate glasses for laser and w-LEDs applications | |
Wang et al. | Upconversion for white light generation by a single compound | |
Anilkumar et al. | Emission spectra and energy transfer studies in Dy3+ and Dy3+/Eu3+ co-doped potassium fluorophosphate glasses for white light applications | |
Srihari et al. | Spectral investigations of Sm3+-doped niobium phosphate glasses | |
Babu et al. | Investigations on luminescence performance of Sm3+ ions activated in multi-component fluoro-phosphate glasses | |
Castaing et al. | Persistent luminescence of ZnGa2O4: Cr3+ transparent glass ceramics: effects of excitation wavelength and excitation power | |
Gong et al. | Ce3+, Dy3+ Co-doped white-light long-lasting phosphor: Sr2Al2SiO7 through energy transfer | |
Ignat’Ev et al. | Influence of UV irradiation and heat treatment on the luminescence of molecular silver clusters in photo-thermo-refractive glasses | |
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 | |
Andrade et al. | Long fluorescence lifetime of Ti 3+-doped low silica calcium aluminosilicate glass | |
Jiao et al. | Effect of silver ions and clusters on the luminescence properties of Eu-doped borate glasses | |
Valiev et al. | Spectroscopic investigations of phosphate-borate-fluoride glass doped with Tb3+/Eu3+ | |
Álvarez et al. | Cold white light generation through the simultaneous emission from Ce3+ and Tb3+ in sodium germanate glass | |
Reddy et al. | Tunable white light by varying excitations in yttrium alumino bismuth borosilicate glasses co-doped with Dy3+-Eu3+ for cool WLED applications | |
Van Do et al. | Optical properties and energy transfer in KYF 4: Sm 3+ and KYF 4: Tb 3+, Sm 3+ polycrystalline materials | |
Stanek et al. | The influence of silver ion exchange on the luminescence properties of Er-Yb silicate glasses | |
Kumar et al. | Concentration dependence of luminescence efficiency of Dy3+ ions in strontium zinc phosphate glasses mixed with Pb3O4 | |
Pisarska et al. | Spectroscopy and energy transfer in lead borate glasses doubly doped with Dy3+–Tb3+ and Tb3+–Eu3+ ions | |
Albaqawi et al. | Judd-Ofelt analysis and luminescence properties of newly fabricated Dy3+ infused calcium sulfo-phospho-borate glasses for photonics applications | |
RU2617662C1 (ru) | Люминесцентное фосфатное стекло | |
Suebsing et al. | Luminescent properties of calcium-alumino-silicate glasses (CaAlSi) doped with Sm2O3 and co-doped with Sm2O3+ Eu2O3 for LED glass applications | |
Srikanth et al. | Red light component tuning by n-UV/blue light excitations in Sm3+/Eu3+ co-doped Y2O3–Al2O3–Bi2O3–B2O3–SiO2 glasses for W-LED applications | |
Kaewjaeng et al. | Influence of trivalent praseodymium ion on SiO2–B2O3–Al2O3–BaO–CaO–Sb2O3–Na2O–Pr2O3 glasses for X-Rays shielding and luminescence materials | |
Merízio et al. | Persistent luminescent phosphor-in-glass composites based on NaPO3–Ga2O3 glasses loaded with Sr2MgSi2O7: Eu2+, Dy3+ |