СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО ЦИНКСУЛЬФИДНОГО ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА Российский патент 2011 года по МПК C09K11/54 C09K11/56 

Описание патента на изобретение RU2429271C1

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения электролюминофоров на основе сульфида цинка.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения цинксульфидных электролюминофоров (а.с. СССР 258500, 23.12.1967), который заключается в том, что шихта, содержащая сульфид цинка, хлорид меди и минерализующие добавки, прокаливается при температурах 600-1100°С в течение 10-60 мин. При этом происходит легирование сульфида цинка медью с образованием твердого раствора меди в сульфиде цинка. После прокаливания происходит остывание, в процессе которого происходит распад твердого раствора, преципитатов фазы сульфида меди и соответственно образование гетеропереходов ZnS-Cu2S. Эти гетеропереходы являются источниками электронов при возбуждении люминесценции переменным электрическим полем. Кроме того, ионы меди входят в состав центров люминесценции, представляющих собой донорно-акцепторные пары CuZn-Cui и CuZn-Cls. Недостатком известного способа является невысокая яркость электролюминесценции получаемого порошкового цинксульфидного электролюминофора. Для повышения яркости электролюминесценции необходимо повысить содержание меди в люминофорной матрице, однако, растворимость меди в сульфиде цинка очень невелика. Для ее увеличения применяют различные приемы, в том числе вводят соактиваторы (например, хлор), оптимизируют время и температуру синтеза, что позволяет повысить растворимость меди до некоторого предела. Чтобы увеличить растворимость меди еще больше, необходимо воздействовать на сульфид цинка таким образом, чтобы способствовать диффузии меди в зерна ZnS и ее равномерному распределению там.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение яркости электролюминесценции цинксульфидных электролюминофоров за счет повышения растворимости меди в сульфиде цинка.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения порошкового цинксульфидного электролюминофора, включающем прокаливание исходной шихты, содержащей сульфид цинка ZnS, серу S, хлорид аммония NH4Cl, с добавлением активатора меди в виде хлорида CuCl, при температуре 950±10°С в течение 90 мин в кварцевых тиглях с последующим размалыванием, просеиванием и отжигом полученного полупродукта на воздухе при температуре 650±10°С в течение 60 мин, а затем размалывание и просеивание целевого продукта, согласно изобретению перед прокаливанием дополнительно проводят радиационное модифицирование исходной шихты, воздействуя на нее пучком ускоренных электронов с энергией 900 кэВ при поглощенной дозе 200-1000 кГр или гамма-лучами с энергией 1250 кэВ при поглощенной дозе 200-600 кГр.

Заявляемый способ позволяет повысить яркость электролюминесценции цинксульфидных электролюминофоров.

В предлагаемом способе обработку образцов шихты электролюминофоров пучком электронов проводят с использованием установки на базе промышленного среднеэнергетического ускорителя электронов, например РТЭ-1В. Для гамма-лучевой обработки шихты используется прибор «Исследователь». В качестве источника гамма-лучей в этом приборе выступают изотопы 60Со, имеющие среднюю энергию квантов 1250 кэВ.

Из уровня техники не известно использование радиационного модифицирования шихты порошкового цинксульфидного электролюминофора для повышения яркости готовых электролюминофоров. Нами обнаружено, что яркость электролюминесценции возрастает при обработке пучком ускоренных электронов или гамма-лучами исходной шихты для синтеза цинксульфидного электролюминофора за счет образования в шихте дефектов, что облегчает диффузию меди, а также за счет внедрения соактиватора - хлора, что приводит к увеличению растворимости меди в сульфиде цинка и изменению спектра свечения люминофора (сдвиг спектра в область больших длин волн).

Предлагаемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Для получения электролюминофора с сине-зеленым цветом свечения 120,8 г сульфида цинка смешивали с 0,423 г меди, взятой в виде хлорида CuCl, 3,3 г серы и 0,546 г хлорида аммония NH4Cl. Шихта имела следующий состав (масс.%):

ZnS 96,6 S 2,6 NH4Cl 0,4 CuCl 0,4

Шихту подвергали воздействию пучка ускоренных электронов в установке на базе промышленного среднеэнергетического ускорителя электронов резонансно-трансформаторного типа РТЭ-1В. Для проведения обработки шихту загружали в плотно закрываемый полиэтиленовый пакет, который помещали на столик, совершавший возвратно-поступательные движения под выходным окном ускорителя электронов, что обеспечивало равномерность обработки шихты по площади. Толщина слоя шихты в пакете составляла 0,02…0,04 г/см2. Энергия электронов составляла 900 кэВ при токе луча 1 мА. Выбор величины энергии электронов сделан исходя из условия необходимости равномерного облучения шихты по толщине. При энергии 900 кэВ глубина проникновения электронов в сульфиде цинка составляет 0,5 г/см2, что в несколько раз больше толщины слоя шихты. Таким образом обеспечивалась равномерность воздействия электронов по толщине образца. Поглощенная доза контролировалась при помощи стандартной дозиметрической пленки и составляла 200 кГр.

Обработанную шихту помещали в кварцевый тигель, сверху накрывали углеграфитовой тканью и засыпали до краев тигля активированный уголь, затем тигель накрывали кварцевой крышкой и прокаливали при температуре 950±10°С в течение 90 мин с последующим размалыванием и просеиванием полупродукта. После прокаливания проводился отжиг полученного полупродукта на воздухе при температуре 650±10°С в течение 60 мин с последующим размалыванием и просеиванием целевого продукта.

Пример 2. Процесс получения электролюминофора проводили аналогично примеру 1, но поглощенная доза составляла 600 кГр.

Пример 3. Процесс получения электролюминофора проводили аналогично примеру 1, но поглощенная доза составляла 1000 кГр.

Пример 4. Процесс приготовления шихты проводили аналогично примеру 1. Затем шихту подвергали обработке гамма-излучением на установке «Исследователь». Для проведения обработки шихту помещали в плотно закрытые стеклянные бюксы, которые затем загружали в установку. Источником гамма-лучей являлся изотоп 60Со, средняя энергия квантов составляла 1250 кэВ. Поглощенная доза составляла 200 кГр.

Обработанную шихту помещали в кварцевый тигель, сверху накрывали углеграфитовой тканью и засыпали до краев тигля активированный уголь, затем тигель накрывали кварцевой крышкой и прокаливали при температуре 950±10°С в течение 90 мин с последующим размалыванием и просеиванием полупродукта. После прокаливания проводился отжиг полученного полупродукта на воздухе при температуре 650±10°С в течение 60 мин с последующим размалыванием и просеиванием целевого продукта.

Пример 5. Процесс получения электролюминофора проводили аналогично примеру 4, но поглощенная доза составляла 400 кГр.

Пример 6. Процесс получения электролюминофора проводили аналогично примеру 4, но поглощенная доза составляла 600 кГр.

Из полученных по примерам 1-6 образцов порошкового цинксульфидного электролюминофора были изготовлены электролюминесцентные источники света, которые возбуждали переменным током частотой 400 Гц и напряжением 100 В. В таблице 1 отражено влияние обработки шихты на яркость электролюминесценции получаемого из нее электролюминофора в зависимости от типа модифицирующего излучения и от поглощенной дозы.

Полученные результаты показывают, что яркость электролюминесценции люминофора ZnS:Cu,Cl существенно возрастает при радиационном модифицировании шихты. Оптимальными поглощенными дозами, позволяющими получить наибольший прирост яркости, являются 600 кГр при обработке пучком электронов и 400 кГр при гамма-лучевой обработке. Более низкая оптимальная поглощенная доза при обработке шихты гамма-лучами, очевидно, связана с более высокой энергией гамма-квантов по сравнению с ускоренными электронами, а также более высокой проникающей способностью гамма-излучения.

Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить яркость электролюминесценции цинксульфидных электролюминофоров при возбуждении переменным током на 60-64% в зависимости от типа модифицирующего излучения по сравнению с известным способом.

Таблица 1. Зависимость яркости электролюминесценции от типа модифицирующего излучения и от поглощенной дозы при радиационном модифицировании исходной шихты электролюминофора состава ZnS:Cu, Cl. Напряжение возбуждения электролюминесцентных источников - 100 В при частоте переменного тока 400 Гц. № примера Тип модифицирующего излучения Энергия квантов модифицирующего излучения, кэВ Поглощенная доза, кГр Яркость электролюминесценции, в % к прототипу - Нет (прототип) - 0 100 1 Электроны 900 200 115 2 Электроны 900 600 164 3 Электроны 900 1000 161 4 Гамма-лучи 1250 200 119 5 Гамма-лучи 1250 400 160 6 Гамма-лучи 1250 600 117

Похожие патенты RU2429271C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИНКСУЛЬФИДНОГО ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА 2007
  • Сычев Максим Максимович
  • Бахметьев Вадим Владимирович
  • Комаров Евгений Валериевич
  • Мякин Сергей Владимирович
  • Васильева Инна Василиевна
  • Корсаков Владимир Георгиевич
RU2390534C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО ЦИНКСУЛЬФИДНОГО ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА 2009
  • Сычев Максим Максимович
  • Огурцов Константин Александрович
  • Ерузин Александр Анатольевич
  • Гавриленко Игорь Борисович
  • Бахметьев Вадим Владимирович
  • Корсаков Владимир Георгиевич
RU2425085C1
ЦИНК-СУЛЬФИДНЫЙ ЛЮМИНОФОР С ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМИ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, А ТАКЖЕ ЗАЩИЩЕННЫЙ ДОКУМЕНТ, ЭЛЕМЕНТ ЗАЩИТЫ И СПОСОБ ЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ 2014
  • Старик Детлеф
  • Паесчке Манфред
  • Рёслер Свен
  • Куен Якоб
  • Деичсел Андреас
  • Кунатх Кристиан
  • Вох Моника
RU2672708C2
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЦЕННОГО ИЗДЕЛИЯ С ЗАЩИТНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ТИПА, ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЗАЩИТНОГО ЭЛЕМЕНТА, ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПОДДЕЛКИ МАТЕРИАЛ И ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПОДДЕЛКИ ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ 2007
  • Трачук Аркадий Владимирович
  • Писарев Александр Георгиевич
  • Баранова Галина Сергеевна
  • Губарев Анатолий Павлович
  • Андреев Александр Иванович
  • Кокин Сергей Михайлович
RU2344046C1
Способ получения электролюминофоров на основе цинккадмий-сульфоселенидов 1973
  • Миронов Игорь Алексеевич
  • Максимова Инесса Алексеевна
SU472967A1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОДНОКОМПОНЕНТНОГО ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА ПЕРЕМЕННОГО ЦВЕТА СВЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИДА ЦИНКА 2006
  • Тищенко Сергей Михайлович
  • Ковальков Владимир Иванович
  • Ищенко Виктор Михайлович
  • Голота Анатолий Федорович
RU2315798C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА С КРАСНЫМ 1966
SU186057A1
Способ получения цинксульфидного электролюминофора 1989
  • Нирк Тийт Борисович
  • Ней Тоомас Ивович
  • Варвас Юри Александрович
SU1643588A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРОВ 1965
SU172436A1
Шихта для получения цинксульфидного люминофора 1979
  • Пивнева Светлана Петровна
  • Боровитова Маргарита Петровна
  • Михалев Артур Алексеевич
  • Сучкова Инна Александровна
SU861390A1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО ЦИНКСУЛЬФИДНОГО ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения электролюминофоров на основе сульфида цинка. Сущность изобретения заключается в том, что исходную шихту, содержащую сульфид цинка, серу, хлорид аммония и активатор меди CuCl, подвергают радиационному модифицированию, воздействуя на нее пучком ускоренных электронов с энергией 900 кэВ при поглощенной дозе 200-1000 кГр или гамма-лучами с энергией 1250 кэВ при поглощенной дозе 200-600 кГр. Обработанную шихту далее прокаливают при 950±10°С в течение 90 мин в кварцевых тиглях с последующим размалыванием, просеиванием и отжигом полученного полупродукта на воздухе при 650±10°С в течение 60 мин, затем размалывают и просеивают целевой продукт. Изобретение позволяет повысить яркость электролюминесценции цинксульфидных электролюминофоров на 60-64% по сравнению с известным способом без радиационной обработки. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 429 271 C1

Способ получения порошкового цинксульфидного электролюминофора, включающий прокаливание исходной шихты, содержащей сульфид цинка ZnS, серу S, хлорид аммония NH4Cl, с добавлением активатора меди в виде хлорида CuCl, при температуре 950±10°С в течение 90 мин в кварцевых тиглях с последующим размалыванием, просеиванием и отжигом полученного полупродукта на воздухе при температуре 650±10°С в течение 60 мин, а затем размалывание и просеивание целевого продукта, отличающийся тем, что перед прокаливанием дополнительно проводят радиационное модифицирование исходной шихты, воздействуя на нее пучком ускоренных электронов с энергией 900 кэВ при поглощенной дозе 200-1000 кГр или гамма-лучами с энергией 1250 кэВ при поглощенной дозе 200-600 кГр.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2429271C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНОФОРА 0
SU258500A1
DE 3913182 A1, 21.12.1989
JP 62054785 A, 10.03.1987
Способ аэрации рыбоводных водоемов в зимнее время 1985
  • Шилин Павел Васильевич
SU1261600A2
JP 8325565 A, 10.12.1996
JP 8325568 A, 10.12.1996.

RU 2 429 271 C1

Авторы

Сычев Максим Максимович

Бахметьев Вадим Владимирович

Комаров Евгений Валериевич

Мякин Сергей Владимирович

Васильева Инна Васильевна

Корсаков Владимир Георгиевич

Огурцов Константин Александрович

Даты

2011-09-20Публикация

2010-03-29Подача