ИНФРАКРАСНЫЙ ЛЮМИНОФОР КОМПЛЕКСНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВЕ ОКСИСУЛЬФИДОВ ИТТРИЯ, ЛАНТАНА, ГАДОЛИНИЯ, АКТИВИРОВАННЫЙ ИОНАМИ Er Российский патент 2017 года по МПК C09K11/84 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для производства нового класса инфракрасных люминофоров комплексного принципа действия, обладающих при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения.

Инфракрасный люминофор комплексного принципа действия на основе оксисульфидов иттрия, лантана, гадолиния имеет химический состав, соответствующий следующей эмпирической формуле: (Y_1-x-y-z-d-cLn_xEr_yCe_zMe¹_dMe²_c)₂O₂S, где Ln - один из ионов La³⁺, Gd³⁺; Me¹ - один из ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева - Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺; Me² - один из ионов элементов IV (Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или V (Nb⁵⁺, Та⁵⁺) групп Периодической системы Д.И. Менделеева; 0<x≤0,6425; 0,05≤y≤0,2; 0,00005≤z≤0,0025; 0,01≤d≤0,1; 0,005≤с≤0,05.

Инфракрасный люминофор комплексного принципа действия на основе оксисульфидов иттрия, лантана, гадолиния с эффективным фотостимулированным тушением ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм может быть использован в изделиях, предназначенных для регистрации модулированного излучения полиспектрального состава, а также для создания новых типов полиспектрально-чувствительных изделий, в которых необходимо иметь уникальное сочетание нескольких спектрально-кинетических параметров стоксовых ИК полос люминесценции в области 1,5-1,6 мкм.

Цель изобретения

Заявленное изобретение направлено на создание не имеющего аналогов в мировой практике нового состава инфракрасного люминофора комплексного принципа действия на основе оксисульфидов Y, La, Gd, обладающего при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения. Под люминофором комплексного принципа действия в данном изобретении принято понимать такой люминофор, при проведении приборного контроля которого определяется не один, а два или более связанных между собой заданным образом спектрально-кинетических параметров, например интенсивности нескольких спектральных полос излучения в видимой и ИК областях спектра или длительности послесвечения этих полос при совместном воздействии двух и более возбуждающих излучений, позволяющих при дальнейшей машинной обработке полученных данных формировать различные скрытые и труднорасшифруемые коды или разнообразные их комбинации.

Актуальность и сложность поставленной задачи вытекает из проведенного авторами данного изобретения обобщенного анализа известных к настоящему времени патентных и журнальных данных по люминофорам на основе оксисульфидов Y, La, Gd, который в хронологическом порядке приводится ниже.

Существующий уровень

Известны люминофоры на основе оксисульфидов иттрия, лантана и гадолиния, химический состав которых описывается следующей обобщенной химической формулой:

где Ln - Y, La, Gd, Lu

Ln' - Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb, Tm;

0,0002≤x≤0,2

(Патент США №4057507, кл. C09K 11/46 от 08.11.1977; Патент США №4507460, кл. H01J 1/62 от 26.03.1985; Патент США №4507563, кл. H01J 1/68 от 26.03.1985; Патент США №5217647, кл. C09K 11/84 от 08.06.1993; Патент США №5296163, кл. С09КО 11/08 от 22.03.1994; Патент США №5879587, кл. C09K 11/84 от 09.03.1999; Патент США №5958295, кл. C09K0 11/84 от 28.09.1999; Патент России №2516129, кл. C09K 11/84 от 20.04.2014).

Область их технического применения - производство кинескопов цветного телевидения, электронно-лучевых трубок различного назначения, рентгеновских экранов, а также защита ценных бумаг.

Основной недостаток вышеуказанных люминофоров, исключающий полностью возможность их практического применения в качестве инфракрасного люминофора комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения, заключается в том, что используемые в этих люминофорах оптически активные редкоземельные ионы (Ce³⁺, Pr³⁺, Nd³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Yb³⁺, Tm³⁺), играющие роль активирующих добавок, при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм не обеспечивают получение требуемой стоксовой ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм. Этот недостаток носит принципиальный физический характер и связан с фундаментальными свойствами энергетических уровней вышеуказанных редкоземельных ионов (G.H. Dicke. Spectra and energy levels of rare-earth ions in crystals. N.-Y. - London - Sydney - Toronto. 1968. 401 c.).

Известен люминофор на основе оксисульфида лантана, активированный ионами титана, химический состав которого описывается следующей химической формулой:

La_(2-x)Ti_xO₂S

где 0,0001≤x≤0,05

(Патент США №3948798, кл. С09К 11/46 от 06.04.1976).

Область его технического применения - рентгеновские экраны, люминесцентные лампы.

Основной недостаток вышеуказанного люминофора, исключающий полностью возможность его использования в качестве инфракрасного люминофора с эффективным фотостимулированным тушением ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения заключается в том, что используемые в этом люминофоре оптически активные ионы титана не обеспечивают при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм получение требуемого состава ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм. Этот недостаток также носит принципиальный физический характер и обусловлен фундаментальными свойствами энергетических уровней ионов титана (Д.Т. Свиридов, Р.К. Свиридова, Ю.Ф. Смирнов. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах. Наука. 1976. 266 с.).

Известен люминофор красного цвета свечения с длительным послесвечением на основе оксисульфидов Y, La, Gd, Lu, химический состав которого описывается следующей химической формулой:

Ln₂O₂S: Eu_x, Me_y

где Ln - Y, La, Gd, Lu

Me - Mg, Ti, Nb, Ta

0,00001≤x≤0,5; 0,00001≤y≤0,3

(Патент США №6617781 B2, кл. H01J 1/62 от 09.09.2003).

Область его технического применения - люминесцентные лампы с длительным послесвечением.

Указанный люминофор обладает тем же недостатком, а именно отсутствием требуемой эффективной стоксовой ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм. Этот недостаток также имеет принципиальный физический характер и связан с фундаментальными свойствами энергетических уровней активирующих добавок.

Известны люминофоры на основе оксисульфидов иттрия, лантана и гадолиния, химический состав которых описывается следующей обобщенной химической формулой:

где Ln - Y, La, Gd,

Ln' - Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,

0,0001≤x≤0,5

(Патент США №3856698, кл. C09K 1/14 от 24.12.1974; Патент США №3878119, кл. C09K 1/14 от 15.04.1975; Патент США №3929665, кл. C09K 11/46 от 30.12.1975; Патент США №5387836, кл. H01J 29/20 от 07.02.1995; Патент США №6843938, кл. C09K 11/84 от 18.01.2005).

Область их технического применения - производство кинескопов цветного телевидения и электронно-лучевых трубок различного назначения, рентгеновских экранов, а также в оптико-электронном приборостроении.

Анализ светотехнических параметров вышеуказанных люминофоров позволил установить, что среди них только люминофоры, активированные ионами Er³⁺, обладают способностью как поглощать в результате оптических переходов ⁴I_15/2→⁴G_9/2, ⁴G_11/2; ⁴I_15/2→⁴I_9/2; ⁴I_15/2→⁴I_11/2; ⁴I_15/2→⁴I_13/2 в ионе Er³⁺ излучение соответственно в области 0,30-0,45, 0,79-0,82, 0,94-0,98, 1,5-1,6 мкм, так и преобразовывать поглощенное излучение за счет излучательного перехода ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в требуемую стоксовую ИК люминесценцию в области 1,5-1,6 мкм (Фиг. 1). Эта уникальная особенность ионов Er³⁺ имеет принципиальный физический характер и связана с фундаментальными свойствами уровней ионов Er³⁺ в кристаллах (G.H. Dicke. Spectra and energy levels of rare-earth ions in crystals. N.-Y. - London - Sydney - Toronto. 1968. 401 c.).

Основным недостатком известных люминофоров, активированных только ионами Er³⁺, полностью исключающим возможность их использования в качестве инфракрасного люминофора комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения, является полное отсутствие фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм.

Величину (глубину) фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм для вышеуказанных люминофоров, определяли по формуле:

где I_л - интенсивность стоксовых ИК полос люминесценции в области 1,5-1,6 мкм при воздействии только возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм;

I_л+с - интенсивность стоксовых ИК полос люминесценции в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является выбранный в качестве прототипа инфракрасный люминофор на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами Er³⁺ и соактивированный ионами Ce³⁺, химический состав которого описывается следующей эмпирической формулой:

Y_2-x-yEr_xCe_yO₂S

где 0,20≤x≤0,40; 0,0001≤y≤0,001 (Патент RU №2390535 C2, кл. C09K 11/77 от 27.05.2010).

Область его технического применения - защита ценных бумаг, документов, бланков строгой отчетности, знаков соответствия товаров и изделий, акцизных и сертификационных марок. К достоинствам этого инфракрасного люминофора относятся:

- способность эффективно поглощать как возбуждающее ИК излучение в областях 0,79-0,82 и 1,50-1,55 мкм за счет оптических переходов ⁴I_15/2→⁴I_9/2, ⁴I_15/2→⁴I_13/2, так и стимулирующего излучения в области 0,30-0,750 мкм за счет оптического перехода ⁴I_15/2→⁴G_9/2, ⁴G_11/2 (Фиг. 1);

- способность преобразовывать поглощенное излучение в требуемую стоксовую ИК люминесценцию в области 1,5-1,6 мкм за счет излучательного перехода ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺ (Фиг. 1);

- повышенная интенсивность стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82, 0,94-0,98 мкм за счет протекания следующих кросс-релаксационных процессов (фиг. 1):

⁴S_3/2 (Er³⁺), ²F_5/2 (Ce³⁺)→⁴F_9/2 (Er³⁺), ²F_7/2 (Ce³⁺)

⁴F_9/2 (Er³⁺), ²F_5/2 (Ce³⁺)→⁴I_9/2 (Er³⁺), ²F_7/2 (Ce³⁺)

⁴I_11/2 (Er³⁺), ²F_5/2 (Ce³⁺)→⁴I_13/2 (Er³⁺), ²F_7/2 (Ce³⁺);

- минимальная видимая антистоксовая люминесценция ионов Er³⁺ в области 0,4-0,7 мкм при воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82, 0,94-0,98 мкм за счет вышеуказанных кросс-релаксационных процессов (фиг. 1).

Основным недостатком предложенного в прототипе инфракрасного люминофора, полностью исключающим возможность его использования в качестве инфракрасного люминофора комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм является полное отсутствие фотостимулированного тушения стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм (Фиг. 2).

Как видно на Фиг. 2, при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в области 0,79-0,82 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдается небольшое увеличение интенсивности ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм, связанное с прямым фотовозбуждением ионов Er³⁺ стимулирующим излучением в области 0,30-0,75 мкм за счет оптического перехода ⁴I_15/2→⁴G_9/2, ⁴G_11/2 (Фиг. 1).

Рассмотрим основные причины возникновения вышеуказанных недостатков, вытекающие из них проблемные моменты и новые технические решения, направленные на их устранение, которые в конечном итоге будут отличать заявляемое изобретение от прототипа, а также определять ее новизну и изобретательский уровень.

Проведенный нами теоретический анализ физических процессов, протекающих в неорганических люминофорах, активированных редкоземельными ионами, при однофотонном возбуждении (ИК излучением в областях 0,79-0,82, 0,94-0,98 и 1,50-1,55 мкм) и двухфотонном возбуждении (совместное воздействие возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82, 0,94-0,98 и 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм) позволил разработать единый концептуальный подход к созданию нового класса люминофоров, обеспечивающих эффективное фотостимулированное тушение полученной при возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82, 0,94-0,98 и 1,50-1,55 мкм видимой антистоксовой и стоксовой ИК люминесценции редкоземельных ионов за счет воздействия стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм. Согласно этому подходу для создания ИК люминофора комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм необходимо выполнение четырех основных условий.

Первое условие предусматривает использование в качестве матрицы люминофора соединений с оптимальным фононным спектром и кристаллической структурой, обладающих при легировании их ионами Er³⁺ и Ce³⁺ высокой эффективностью преобразования возбуждающего ИК излучения из областей 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм в требуемую стоксовую ИК люминесценцию в области 1,5-1,6 мкм. Согласно результатам проведенного нами систематического исследования различных классов неорганических соединений такими матрицами могут являться оксисульфиды иттрия, лантана и гадолиния, которые объединяет как одинаковая кристаллическая структура, формирующаяся в тригональной сингонии (пространственная группа ), так и близкие значения граничной частоты фононов их кристаллических решеток (Манаширов О.Я., Саттаров Д.К., Смирнов В.Б. и др. Состояние и перспективы разработок люминофоров для визуализации ИК-излучения из области 0,8-13 мкм // Неорганические материалы. 1993. Т. 29, №10. С. 1322-1325). В предложенном в прототипе люминофоре предложено использовать в качестве матрицы только одно соединение - оксисульфид иттрия, что существенно ограничивает функциональные возможности люминофора.

Второе условие предусматривает присутствие в люминофоре в качестве активатора оптически активных ионов, обеспечивающих при возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм появление требуемой стоксовой ИК люминесценции в области 1,5-1,6 мкм. Для выполнения этого условия новый ИК люминофор комплексного принципа действия должен содержать в качестве активатора оптически активные ионы Er³⁺, эффективно поглощающие, как указывалось ранее, ИК излучение в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и излучающие за счет оптического перехода ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в требуемой ИК области спектра 1,5-1,6 мкм. В предложенном в прототипе люминофоре в качестве активатора используются ионы Er³⁺, что полностью соответствует второму условию.

Третье условие предусматривает присутствие в составе предлагаемого ИК люминофора комплексного принципа действия ионов, образующих в запрещенной зоне матрицы ИК люминофора донорные уровни (глубокие электронные ловушки с малой вероятностью освобождения локализованных на них электронов при комнатной температуре). Образование подобного рода ловушек может быть достигнуто за счет частичного гетеровалентного замещения катионов матрицы нового ИК люминофора другими ионами, обладающих большим сечением захвата электронов. Анализ кривых термовысвечивания (ТСЛ) двухактиваторных систем Ln₂O₂S:Er, Me^IV и Ln₂O₂S:Er, Me^V (где Me^IV и Me^V - элементы IV и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева) показывает, что такими ионами могут быть ионы Ti, Zr, Si, Nb, Ta. В предложенном в прототипе люминофоре не предложено использовать ионы вышеуказанных элементов, что принципиально с физической точки зрения существенно ограничивает функциональные возможности люминофора.

Четвертое условие предусматривает присутствие в составе нового ИК люминофора ионов, образующих в запрещенной зоне матрицы ИК люминофора акцепторные уровни (глубокие дырочные ловушки с малой вероятностью освобождения локализованных на них дырок при комнатной температуре). Образование подобного рода ловушек может быть достигнуто за счет гетеровалентного замещения катионов матрицы нового ИК люминофора другими ионами, обладающих большим сечением захвата дырок. Анализ кривых ТСЛ двухактиваторных систем Ln₂O₂S:Er, Me^II (где Me^II - элемент II группы Периодической системы Д.И. Менделеева) позволил установить, что такими ионами могут быть ионы элементов Ca Sr, и Ba. В предложенном в прототипе люминофоре не предложено использовать ионы вышеуказанных элементов, что принципиально с физической точки зрения существенно ограничивает функциональные возможности люминофора.

Из приведенных данных следует, что эффективное фотостимулированное тушение ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм известного ИК люминофора на основе оксисульфидов Y, La, Gd, активированного ионами Er³⁺ и соактивированного ионами Ce³⁺, при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм может быть достигнута за счет одновременного присутствия в люминофоре наряду с ионами Er³⁺, Ce³⁺ одной пары из ионов элементов II и IV или II и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева. При этом глубина фотостимулированного тушения и ее кинетические параметры будут определяться свойствами образованного совместно ионами Er³⁺, Ce³⁺, Me^II, Me^IV или Me^V ассоциированного комплекса, вероятность образования которого существенно увеличивается с повышением концентрации ионов элементов II, IV и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева.

Суммируя вышеприведенное, можно сделать обобщенный вывод, что предложенный в прототипе инфракрасный люминофор на основе оксисульфида иттрия не отвечает по химическому составу, типу и количеству соактивирующих ионов и их концентрационным пределам - основным условиям достижения максимального фотостимулированного тушения стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм.

Таким образом, в процессе создания заявляемого авторами изобретения были последовательно рассмотрены известные патенты до люминофорам на основе оксисульфидов редкоземельных элементов (Y, La, Gd), выявлены их основные недостатки, установлены основные причины их возникновения и вытекающие из них проблемные моменты, предложены и обоснованы новые технические решения, направленные на решение проблемных моментов, которые и отличают заявляемое изобретение от прототипа, т.е. являются отличительными признаками.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к существенному увеличению глубины фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения известного инфракрасного люминофора на основе оксисульфида иттрия, активированного ионами Er³⁺ и соактивированный ионами Ce³⁺.

Данный технический результат достигается тем, что он дополнительно содержит в катионной подрешетке в качестве катионов матрицы - один из ионов La³⁺ и Gd³⁺, а в качестве соактивирующих ионов - пару из ионов элементов II и IV или II и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева и имеет химический состав, соответствующий следующей эмпирической формуле:

где Ln - один из ионов La³⁺, Gd³⁺;

Me¹ - один из ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева - Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺;

Me² - один из ионов элементов IV (Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или V (Nb⁵⁺, Та⁵⁺) групп Периодической системы Д.И. Менделеева;

0<x≤0,6425;

0,05≤y≤0,2;

0,00005≤z≤0,0025;

0,01≤d≤0,1;

0,005≤с≤0,05.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки:

1. В качестве катионов матрицы Ln₂O₂S в заявляемом люминофоре дополнительно используются ионы La³⁺, Gd³⁺.

2. Содержание ионов La³⁺ и Gd³⁺ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0<x≤0,6425;

3. Содержание оптически активных в ИК области спектра ионов Er³⁺ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,05≤y≤0,2;

4. В качестве ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева в заявляемом люминофоре дополнительно используются ионы Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺;

5. Содержание ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,01≤d≤0,1;

6. В качестве ионов элементов IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева в заявляемом люминофоре дополнительно используются ионы Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺;

7. Содержание ионов элементов IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,005≤с≤0,05.

8. В качестве ионов элементов V группы Периодической системы Д.И. Менделеева в заявляемом люминофоре дополнительно используются ионы Nb⁵⁺, Та⁵⁺;

9. Содержание ионов элементов V группы Периодической системы Д.И. Менделеева Nb⁵⁺, Ta⁵⁺ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,005≤c≤0,05.

Сущность изобретения

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что технический результат достигается при условии применения всей совокупности отличительных признаков, а именно:

1. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора в качестве катионов матрицы ионов La³⁺, Gd³⁺ обеспечивает образование новых матриц, обладающих при легировании их ионами Er³⁺, Ce³⁺ и парой из ионов элементов II и IV или II и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм

2. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора вышеуказанных количеств оптически активных в ИК области спектра ионов Er³⁺ обеспечивает как максимальное поглощение ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и ее эффективное преобразование за счет оптического перехода ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺ в требуемое стоксовое ИК излучение в области 1,5-1,6 мкм.

3. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ обеспечивает образование в запрещенной зоне матрицы акцепторных уровней (глубоких дырочных ловушек с малой вероятностью освобождения локализованных на них дырок при комнатной температуре) с оптимальной глубиной их залегания.

4. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия вышеуказанных количеств ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ обеспечивает наибольшую плотность глубоких дырочных ловушек.

5. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия ионов элементов IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺ обеспечивает образование в запрещенной зоне матрицы донорных уровней (глубоких электронных ловушек с малой вероятностью освобождения локализованных на них электронов при комнатной температуре) с оптимальной глубиной их залегания.

6. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия вышеуказанных количеств ионов элементов IV группы Периодической системы Д.И. Менделеева Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺ обеспечивает наибольшую плотность глубоких электронных ловушек.

7. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия ионов элементов V группы Периодической системы Д.И. Менделеева Nb⁵⁺, Ta⁵⁺ обеспечивает образование в запрещенной зоне матрицы донорных уровней (глубоких электронных ловушек с малой вероятностью освобождения локализованных на них электронов при комнатной температуре) с оптимальной глубиной их залегания.

8. Введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия вышеуказанных количеств ионов элементов V группы Периодической системы Д.И. Менделеева Nb⁵⁺, Ta⁵⁺ обеспечивает наибольшую плотность глубоких электронных ловушек.

9. Одновременное введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия оптически активных в ИК области спектра ионов Er³⁺, соактивирующх ионов Ce³⁺ и пары из ионов элементов II и IV (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или II и V (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) групп Периодической системы Д.И. Менделеева приводит к образованию ассоциативного комплекса, обеспечивающего при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм эффективное фотостимулированное тушение стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм без существенного изменения спектрального состава исходного излучения.

10. Одновременное введение в катионную подрешетку заявленного ИК люминофора комплексного принципа действия оптически активных в ИК области спектра ионов Er³⁺, соактивирующх ионов Ce³⁺ и пары из ионов элементов II и IV (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или II и V (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) в вышеуказанных количествах приводит к образованию ассоциативных комплексов в оптимальных концентрациях, обеспечивающих при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наибольшую глубину фотостимулированного тушения стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм.

Указанные в формуле изобретения количественные пределы ионов Er³⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺, входящих в состав заявляемого ИК люминофора, определены экспериментально исходя из условий достижения как высокой интенсивности стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и максимальной глубины фотостимулированного тушения стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм (двухфотонное возбуждение).

При этом уменьшение содержания ионов Er³⁺ до значений меньших, чем указанные в формуле изобретения, приводит к существенному уменьшению интенсивности стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм. Увеличение содержания ионов Er³⁺ до значений больших, чем указанные в формуле изобретения, также приводит к существенному уменьшению интенсивности стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм.

Уменьшение содержания ионов Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺ до значений меньших, чем указанные в формуле изобретения, приводит к существенному уменьшению глубины фотостимулированного тушения стоксового ИК излучения ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном (двухфотонном) воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм.

Следовательно, между отличительными признаками и техническим результатом заявляемого изобретения имеется причинно-следственная связь, т.к. именно эти признаки только в своей совокупности обеспечивают достижение требуемого технического результата.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из достигнутого уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует явным образом для специалистов из достигнутого уровня техники, т.к. из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве ИК люминофоров на основе оксисульфидов иттрия, лантана и гадолиния, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная новизна».

Заявляемый ИК люминофор с использованием всей совокупности отличительных признаков описывается примерами.

Пример 1 (прототип)

Технологический процесс производства люминофора по прототипу состоит из следующих стадий:

1. Приготовление раствора щавелевой кислоты.

2. Приготовление азотнокислых растворов иттрия и эрбия.

3. Осаждение оксалатов РЗЭ.

4. Прокаливание оксалатов РЗЭ.

5. Приготовление шихты.

6. Прокаливание шихты.

7. Разбраковка и отмывка люминофора.

8. Сушка и просев люминофора.

Раствор щавелевой кислоты готовили в колбе из термостойкого стекла емкостью 6 л. В эту колбу заливали 3,5 л дистиллированной воды, нагревали на электрической плите до 80±5°C и при постоянном перемешивании растворяли 2,5 кг щавелевой кислоты. Полученный раствор щавелевой кислоты охлаждали до 40°C и отфильтровывали через фильтр "красная" и/или "желтая" лента.

Азотнокислые растворы иттрия и эрбия готовили в колбе из термостойкого стекла емкостью 6 л. Предварительно в колбу заливали 2,5 л азотной кислоты (d=1,42-1,40 г/см³), добавляли 1,0 л дистиллированной воды и подогревали на электрической плитке до 45-50°C. Готовили отдельно водную суспензию: 921,6 г оксида иттрия, 276 г оксида эрбия, 1,04 г Ce(NO₃)₃⋅6H₂O. Полученную суспензию порциями вливали при перемешивании в горячий раствор азотной кислоты. При этом происходит реакция взаимодействия оксидов РЗЭ с азотной кислотой с образованием азотнокислых солей по схеме:

Ln₂O₃+6HNO₃=2Ln(NO₃)₃+3H₂O

После полного растворения оксидов иттрия и эрбия полученный раствор охлаждали до 30-40°C и отфильтровывали через плотный фильтр «синяя» лента в реактор для осаждения оксалатов фирмы «Симакс» емкостью 20 л.

Смешанные оксалаты иттрия и эрбия получали по реакции:

2Ln(NO₃)₃+3H₂C₂O₄=Ln₂(C₂O₄)₃+6HNO₃

Для этого азотнокислые растворы РЗЭ и щавелевой кислоты нагревали до 70-80°C. Затем раствор горячей щавелевой кислоты тонкой струей при постоянном перемешивании приливали к раствору азотнокислых солей РЗЭ. При взаимодействии растворов щавелевой кислоты и азотнокислых солей РЗЭ выпадает белый осадок оксалатов РЗЭ. После полного введения раствора щавелевой кислоты полученную пульпу перемешивали в течение 20-25 минут, давали ей отстояться, проверяли на полноту осаждения, добавляя 0,02 л раствора щавелевой кислоты. При отсутствии помутнения осадку оксалатов РЗЭ давали отстояться еще в течение одного часа. Затем включали перемешивание, полученную пульпу сливали на нутч-фильтр. Осадок оксалатов отмывали горячей дистиллированной водой на нутч-фильтре от маточника до pH промывной воды. Фильтрацию оксалатов РЗЭ на нутч-фильтре осуществляли через 2 слоя фильтровальной бумаги. Отфильтрованный и отмытый осадок оксалатов РЗЭ выгружали из нутч-фильтра в кварцевые кюветы на 3/4 объема и прокаливали в печи КС-600/25 при температуре 1050-1100°C в течение 1-1,5 часа. В результате прокаливания оксалатов РЗЭ получали оксид иттрия, активированный ионами эрбия, и соактивированный ионами Ce³⁺, состава: Y_1,6995Er_0,3Ce_0,0005O₃, который направляли на участок для приготовления шихты.

Шихту для получения люминофора готовили по следующей рецептуре:

Y_1,6995Er_0,3Ce_0,0005O₃=1200 г

S=550 г

Na₂CO₃=310 г

LiF=100 г

Указанные количества компонентов шихты загружали в фарфоровый барабан, добавляли фарфоровых шаров диаметром 20 мм из расчета 1 кг шаров на 1 кг шихты и перемешивали в течение 2 часов на валковой мельнице. Полученную шихту загружали, слегка утрамбовывая в стеклоуглеродные тигли емкостью 0,8 л в вытяжном шкафу с вентиляцией. После полного заполнения тигля шихтой, его закрывали стеклоуглеродной крышкой и помещали в кварцевую ванну емкостью 6 л из непрозрачного кварца. Прокалку шихты осуществляли в печи КС-25 при температуре 1150-1200°C в течение 2-3 часов в атмосфере азота или инертного газа. По истечении времени прокаливания кварцевые ванны с шихтой выгружали из печи и охлаждали в металлическом вытяжном шкафу. Из охлажденных до комнатной температуры кварцевых ванн выгружали стеклоуглеродные тигли, вынимали из них прокаленный люминофор, который под люминесцентной лампой (λ_max=365 нм) очищали при помощи скальпеля от посторонних частиц. Затем очищенный люминофор помещали в емкость и отмывали горячей дистиллированной водой (60-70°C) декантацией до достижения pH=7-8. Отмытый дистиллированной водой люминофор загружали в фарфоровый барабан с шарами и размалывали в зависимости от крупности полученного продукта на валковой мельнице в течение 10-15 минут. Размолотый люминофор переносили в емкость, заливали 5% водным раствором соляной или азотной кислоты и перемешивали в течение 10-15 минут. После кислотной обработки люминофор отмывали дистиллированной водой до pH=7, отфильтровывали и высушивали при температуре 110-120°C до состояния пыления. После охлаждения до комнатной температуры люминофор просеивали через сито №76 в вытяжном шкафу с вентиляцией. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при различных условиях двухфотонного возбуждения синтезированного по прототипу люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора (Фиг. 2) в ИК области 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением 0,81 или 1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм наблюдаются характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм (излучательный переход ⁴I_13/2→⁴I_15/2). Как наглядно видно на фиг. 1, при переходе от однофотонного к двухфотонному возбуждению эффект фотостимулированного тушения всех вышеуказанных стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм для известного инфракрасного люминофора на основе оксисульфида иттрия, активированного ионами Er³⁺ и соактивированного ионами Се³⁺, состава Y_1,6995Er_0,3Ce_0,0005O₂S (прототип) не наблюдается. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 мкм и стимулирующего излучения в области 0,365 мкм наблюдается небольшое увеличение интенсивности ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм, связанные с прямым фотовозбуждением ионов Er³⁺ стимулирующим излучением в области 0,30-0,750 мкм (переход ⁴I_15/2→⁴G_9/2, ⁴G_11/2).

Пример 2

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 878 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

CaCO₃ = 24 г

TiO₂ = 3,84 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК люминофора комплексного принципа действия приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора (Фиг. 3) в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением 0,81 или 1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. Как наглядно видно на Фиг. 3, при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 17 и 15%.

Пример 3

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 856 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

CaCO₃ = 24 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора (Фиг. 4) в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением 0,81 или 1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. Как наглядно видно на Фиг. 4 при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 59 и 51%.

Пример 4

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 835 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

TiO₂ = 34,56 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 43 и 39%.

Пример 5

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 872 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃=276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O=1,04 г

CaCO₃=9,6 г

TiO₂=19,2 г

S=550 г

Na₂CO₃=310 г

LiF=100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 даннымглубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 24 и 19%.

Пример 6

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 829 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

CaCO₃ = 48 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 63 и 59%.

Пример 7

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 775 г

Gd₂O₃ = 17.4 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 95,52 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 59 и 51%.

Пример 8

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 759 г

Gd₂O₃ = 174 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 32 и 28%.

Пример 9

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 650 г

Gd₂O₃ = 348 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

CaCO₃ = 24 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 47 и 41%.

Пример 10

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 965 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 91,7 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 49 и 45%.

Пример 11

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 813 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 330 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF=100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 57 и 53%.

Пример 12

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 856 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

SrCO₃ = 35,3 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 49 и 45%.

Пример 13

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 856 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

ВаСО₃ = 47 г

TiO₂ = 19,2 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 23 и 21%.

Пример 14

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 856 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

ZrO₂ = 29,5 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 31 и 27%.

Пример 15

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 856 г

La₂O₃ = 15,6 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

SiO₂ = 14,4 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 29 и 25%.

Пример 16

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 813 г

La₂O₃ = 78 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O=1,04 г

CaCO₃=24 г

Nb₂O₅=31,9 г

S=550 г

Na₂CO₃=310 г

LiF=100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 43 и 39%.

Пример 17

Для приготовления ИК люминофора комплексного принципа действия по заявляемому изобретению использовали следующие навески соединений:

Y₂O₃ = 759 г

La₂O₃ = 156 г

Er₂O₃ = 276 г

Ce(NO₃)₃⋅6H₂O = 1,04 г

СаСО₃ = 24 г

Ta₂O₅ = 53 г

S = 550 г

Na₂CO₃ = 310 г

LiF = 100 г

Все остальные технологические операции синтеза этого ИК люминофора комплексного принципа действия проводили согласно примеру 1. Химический состав и глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм полученного по заявляемому изобретению ИК комплексного принципа действия люминофора приведены в табл. 1.

В спектрах люминесценции этого люминофора в ИК области спектра 1,5-1,6 мкм как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм наблюдаются только характерные для ионов Er³⁺ стоксовые ИК полосы люминесценции в области 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическим переходом ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺. При совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм для полученного люминофора наблюдается эффект фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм. Согласно приведенным в табл. 1 данным глубина фотостимулированного тушения ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм синтезированного по заявляемому изобретению ИК люминофора при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения 0,81 или 1,55 мкм и стимулирующего излучения 0,365 мкм составляет соответственно 27 и 23%.

Таким образом, приведенные примеры свидетельствуют, что совместное введение в состав люминофоров на основе оксисульфидов иттрия, лантана, гадолиния в указанных в формуле изобретения количествах оптически активных в ИК области ионов Er³⁺, соактивирующих ионов Ce³⁺ и пар из ионов элементов II и IV (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или II и V (Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) групп Периодической системы Д.И. Менделеева позволяет существенно увеличить глубину фотостимулированного тушения стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм и создать не имеющий аналогов в мировой практике новый класс ИК люминофоров комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм, который характеризуется следующим уникальным сочетанием спектрально-кинетических свойств, а именно:

- заданным и воспроизводимым положением в спектре стационарной люминесценции нового ИК люминофора комплексного принципа действия как при однофотонном возбуждении ИК излучением в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм, так и при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм (излучательный переход ⁴I_13/2→⁴I_15/2 в ионе Er³⁺);

- существенно повышенной по сравнению с известными инфракрасными люминофорами глубиной фотостимулированного тушения стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм;

- заданным и воспроизводимым характером изменения интенсивности стоксовых ИК полос люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм от плотности мощности возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм;

- заданным и воспроизводимым характером изменения длительности разгорания и затухания стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм после наложения и снятия возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,750 мкм;

- заданным и воспроизводимым характером изменения длительности разгорания и затухания стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм от плотности мощности возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм;

- заданным и воспроизводимым характером изменения времени отклика стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм от плотности мощности возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм.

Все перечисленные свойства нового ИК люминофора комплексного принципа действия определяются фундаментальными физическими свойствами матрицы люминофора (Ln₂O₂S) (ширина запрещенной зоны, пространственная группа, локальная симметрия катиона и др.), энергетической структурой ионов Er³⁺ и ионов элементов II, IV и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева и поэтому имеют заданный и воспроизводимый характер. Все предложенные свойства нового ИК люминофора могут быть использованы для регистрации модулированного излучения полиспектрального состава, а также для создания новых типов полиспектрально-чувствительных изделий, как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Применение нового ИК люминофора комплексного принципа действия с таким уникальным набором свойств позволит впервые в мировой практике использовать их сочетание в качестве оригинального комплекса признаков для качественного повышения степени функциональности полиспектрально-чувствительных изделий.

Вышеуказанная совокупность спектрально-кинетических свойств нового ИК люминофора комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм не встречается в известных технических решениях и по этой причине не может быть имитирована известными из уровня техники техническими решениями ни по отдельности, ни в каком-либо сочетании.

Разработанный новый ИК люминофор комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм также характеризуется следующим набором физико-химических и технологических параметров:

- высокая гидролитическая стойкость;

- высокая термическая стойкость;

- высокая химическая стойкость;

- твердость не выше 7 баллов по шкале Мооса;

- средний размер частиц 5-15 мкм.

Новый ИК люминофор комплексного принципа действия с эффективным фотостимулированным тушением стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм и технология его изготовления в течение 2013-2014 г. прошли несколько циклов опытных и опытно-промышленных испытаний на предприятиях изготовителях полиспектрально-чувствительных изделий. Согласно результатам испытаний, разработанный ИК люминофор соответствует всем требованиям и рекомендован для промышленного производства.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий для регистрации модулированного излучения полиспектрального состава. Инфракрасный (ИК) люминофор комплексного принципа действия на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами Er³⁺ и соактивированный тонами Ce³⁺, имеет химический состав, соответствующий следующей эмпирической формуле: , где Ln - один из ионов La³⁺, Gd³⁺; Me¹ - один из ионов элементов II группы Периодической системы - Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺; Me² - один из ионов элементов IV (Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или V (Nb⁵⁺, Ta⁵⁺) групп Периодической системы; 0<x≤0,6425; 0,05≤y≤0,2; 0,00005≤z≤0,0025; 0,01≤d≤0,1; 0,005≤c≤0,05. Изобретение позволяет увеличить фотостимулированное тушение стоксовой ИК люминесценции ионов Er³⁺ в области 1,5-1,6 мкм без значительного изменения спектрального состава исходного излучения при совместном воздействии возбуждающего ИК излучения в областях 0,79-0,82 мкм или 1,50-1,55 мкм и стимулирующего излучения в области 0,30-0,75 мкм. 4 ил., 1 табл., 17 пр.

Инфракрасный люминофор на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами Er³⁺ и соактивированный ионами Се³⁺, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в катионной подрешетке в качестве катионов матрицы один из ионов La³⁺ и Gd³⁺, а в качестве соактивирующих ионов пару из ионов элементов II и IV или II и V групп Периодической системы Д.И. Менделеева и имеет химический состав, соответствующий следующей химический формуле:

(Y_1-x-y-z-d-cLn_xEr_yCe_zMe¹_dMe²_c)₂O₂S

где Ln - один из ионов La³⁺, Gd³⁺;

Me¹ - один из ионов элементов II группы Периодической системы Д.И. Менделеева - Са²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺;

Me² - один из ионов элементов IV (Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Si⁴⁺) или V (Nb⁵⁺, Та⁵⁺) групп Периодической системы Д.И. Менделеева;

0<x≤0,6425;

0,05≤y≤0,2;

0,00005≤z≤0,0025;

0,01≤d≤0,1;

0,005≤с≤0,05.