Способ изготовления люминесцентного источника Советский патент 1983 года по МПК C09K11/00 

со со ел ю

о: Изобретение отнрсится к люминесцентной технике, а именно к способам изготовления люминесцентных источников, и может быть широко использовано в Народном хозяйстве при создании индикаторных устройств., Известны способы изготовления люминесцентных источников, в которых различные по составу люминофоры возбуждают рентгеновским или ультрафио летовым излучениемС . Однако люминесцентные источники, изготовленные указанными способами, могут работать только при температурах до 100-150Яс, кроме того, они . требуют дорогостоящих источников возбуждения, например, ультрафиолетовым или рентгеновским излучением, Наиболее близким к изобретению является способ изготовления люминесцентного источника, заключающийся в ToMf что люминофор на основе окислов металлов третьей группы, например иттрия, легированных редкоземельными элементами, возбуждают ультрафиолетовым либо рентгеновским излучением Г2 . Недостатками такого способа являются его дороговизна из-за применения ультрафиолетового либо рентгеновского источников возбуждения и узкий диапазон применения - только при температурах до 100-150 0 в связи с тем, что при более высоких температурах резко падают их люминесцен ные свойства. Целью изобретения является расширение температурного интервала свече ния при одновременном повышении интенсивности свечения. Цель достигается тем, что сегласно способу изготовления люминесцентного источника путем легирования окислов металлов третьей группы редкоземельными элементами с последующи возбуждением полученного при этом лкминофора, люминофор перед возбуждением обрабатывают 1-6%-ным водным раствором бромистого и/или фтористого водорода в течение 10-20 ч при комнатной температуре, а возбуждение осуществляют путем помещения обработанного люминофора в среду паров органического растворителя с концентрацией 10-100 г/м и нагреванием до ISO-SOO C. В качестве окислов металлов третьей группы используют окислы иттрия или алюминия, а в качестве редкоземельных элементов - церрий или европий. В качестве органического растворителя используют ацетон или спирт. Если люминофор на основе окислов металлов третьей группы подвергнут возбуждению не УФ светом, а путем помещения в пары органических ве,ществ (спирты, ацетон )при и выше, то возникает свечение за счет того, что на поверхности окислов металлрв могут происходить различные химические реакции адсорбированных паров этих органических веществ и их составных-частей. Одни из этих реакций идут с поглощением, черпаемым из окружающей среды в частности от люминофора, другие, наоборот, идут с выделением энергии, передаваемой люминофору. За счет части этой энергии и происходит возбуждение люминесценции и возникновение свечения. С ростом температуры растет скорость протекания реакций и соответственно интенсивность свечения. Скорость протекания реакций должна также существенно зависеть от каталитических свойств поверхности. Следовательно, модификация поверхности должна сказываться на яркости свечения. Обработка окислов в растворах бромистого и фтористого водорода, повышая, очевидно, активность поверхности окисла, приводит и к повышению интенсивности свечения. Люминесценция возникает в приповерхностном слое, а не в объемефосфора, что ведет к ослаблению температурного тушения. Поэтому при повышении температуры из-за увеличения скорости протекания химических реакций и соответственно увеличивается яркость свечения. Пример 1. Берут порошок окиси иттрия, легированной 1% церрия, и обрабатывают его в течение 15 ч в водном растворе бромистого водорода при концентрации 5,5% при комнатной температурео Затем порошок высушивают и прессуют из него таблетки толщиной около 1 мм. Таблетку помещают в емкость, заполненную парами спирта при концентрации 70 г/м и нагревают в интервале темЛератур 150-500°С. Возникающее при этом свечение таблетки наблюдают через кварцевое окно в емкости и регистрируют с помощью фотеумножителя ФЭУ-79. Интенсивность свечения растет с температуры. Так, при 150с она составляет 2 отн.ед, при 200с 4 едо, при 250°С - 10 ед., при - 31 ед., при 350С. - 130 ед., при 400°С - 720 ед., при 450°С 4400 ед., при 500° С - 29200 ед. Пример 2 , Берут порошок окиси алюминия, легированной 2% европия, и обрабатывают его в течение 200 ч в смеси водных растворов бромистого и фтористого водорода при концентрациях 3% при комнатной температуре; Затем порошок высушивают и прессуют- из него таблетку толщиной 1 мм, котсэрую помещают в ту же емкость, .заполненную парами ацетона при концентрации 50 г/м2,и нагревают в интервале температур 15р-500 с.

Интенсивность возникающего при этом ,. свечения растет с ростом температуры. Так, при она составляет 1,5 отн.ёд., при 20U С - 3 ед., при 250°С - 8 ед, при 300-320 ед., при 350°С - 160 ед.,. при 400°С - 750 ед. при 450 С - 3800 ед., при 2200 ед.

Результаты измерений интенсивности свечения люминесценции предложенного и известного источников в интервале температур 100-500°С представлены в табл. 1, при этом возбу ждение образца 1 проводилось путеМ нагревания его в интервале темпера- тур 100-500 С в атмосфере паров изопропилового спирта при концентрация 70 г/м, возбуждение образца 11 провдилось путем нагревания его.s интер;вале температур ЮО-ЗОО С в атмосфере паров ацетона при концентрации 50 Г/М-. Возбуждение контрольного образца III (прототип ) проводилось облучением ультрафиолетовым светом от лампы ПРК-4 и при испытаниях образца III находился в атмосфере комнатного воздуха.

I

Таблица

1,.СПОСОБ-ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ИСТОЧНИКА путем легирования окислов металлов третьей группы редкоземельными элементами с посл:едующим возбуждением полученно-т го при этом люминофора, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью расширения температурного интервала свечения при одновременном повышении интенсивности свечения, люминофор перед возбуждением обрабатывают 1-б%-ным водным раствором бромистого и/или фтористого водорода в течение 10-20 Чрпри комнатной температуре, а возбуждение осуществляют, путем помещения обработанного люминофора в среду паров органического растворителя с концентрацией 10100 г/ми нагреванием до 150-500°С. 2.Спосзоб по п. 1 о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве окислов металлов третьей группы используют окислы иттрия или алюминия § а в качестве редкоземельных элементов - церрий или европий. (Л 3,Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что в качестве органическвго растворителя используют ацетон или спирто

Регистрация свечения во всех случаях проводилась с помощью фогоумножителя ФЭУ-79.

Приведенные результаты испытаний. позволяют сделать вывод, что интенсивность свечения источников, изготовленных по предлагаемому способу, значительно выше интенсивности свечения прототипа при работе в интервале температур 150-500 С.

В табл. 2 представлены данные о влиянии обработки окиси-иттрия, легированной церрием и европием, и окиси алюминия, легиронанной европием, в водном растворе фтористого . водорода (при значениях концентра.ций 0,5j If Зя 6 и 9% ; на интенсивность свечения при одном и том же значении температуры (350°С при 0 следующих значениях концентраций паров органических водородосодержащих веществ (ацетон, спирт ) : 10,70 и 100 г/м-.

Таблица 2

Свечение наблюдалось также в паpax этиленгликоля, эфира, бензола и толуола. Свечение должно наблюдаться и в парах других водородсодержащих органических веществ, способных сравнительнсэ легко диссоциировать с отделением иона водорода.

Как видно из табл. 2, при значениях концентраций фтористого водорода, выходящих за пределы конечных значений 1% и 6% , происходит значительное уменьшение интенсивности свечения ( приблизительно на порядок ). При конечных значениях конПродолжение табл. 2

центраций паров водородсодержащих органических веществ (ацетон, спирт/ 10 и 100 г/м интенсивность свечения значительно ниже, чем при промежуточном значении (70 г/м-).

Люминесцентный источник, изготовленный предлагаемым способом, может найти применение везде, где из-за высоких температур, например в химических производствах, обычные источники света не могут быть применены и где не обязательна высокая яркость- свечения, например в инд 1каторных устройствах.