Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия



Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия
Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия
Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия
Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия
Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия

 


Владельцы патента RU 2401860:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Люм" (RU)

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве неорганических многофункциональных антистоксовых люминофоров на основе оксисульфида иттрия, которые могут применяться как для преобразования ИК-излучения в видимое свечение, для защиты ценных бумаг и документов, бланков строгой отчетности, знаков соответствия товаров и изделий, акцизных и идентификационных марок, банкнот, так и для изготовления систем аварийного и сигнального освещения, эвакуационных, пожарных, предупреждающих, указывающих светознаков, для указателей в шахтах, тоннелях, путепроводах, метро и переходах для информационно-указательных щитов на автострадах и декоративной косметики. Люминофор на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами титана и коактивированный ионами магния, дополнительно содержит в катионной подрешетке трехвалентные ионы иттербия и эрбия и имеет химический состав, соответствующий следующей эмпирической формуле: (Y1-X-YYbxEry)2O2S:Ti0,12,Mg0,04, где 0,01<Х<0,05; 0,01<Y<0,05. Технический результат изобретения заключается в повышении свечения видимой антистоксовой люминесценции при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в производстве неорганических многофункциональных антистоксовых люминофоров на основе оксисульфида иттрия, которые могут применяться как для преобразования ИК-излучения в видимое свечение, для защиты ценных бумаг и документов, бланков строгой отчетности, знаков соответствия товаров и изделий, акцизных и идентификационных марок, банкнот, так и для изготовления систем аварийного и сигнального освещения, эвакуационных, пожарных, предупреждающих, указывающих светознаков, для указателей в шахтах, тоннелях, путепроводах, метро и переходах для информационно-указательных щитов на автострадах и декоративной косметики. Известен люминофор на основе оксисульфида лантана, активированный ионами титана (Пат. США №3948798, кл. С09К 11/46 от 04.06.1976 г.), который содержит от 0,0001 до 0,05 атомов титана на 1 моль оксисульфида лантана. При возбуждении ультрафиолетовым излучением указанный люминофор дает оранжевое свечение. Основными недостатками этого люминофора являются низкая яркость послесвечения и отсутствие антистоксового видимого свечения при возбуждении его ИК-излучением в области 0,90-0,98 мкм. В связи с этими недостатками практического применения данный люминофор не нашел.

Известен антистоксовый люминофор на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами эрбия и сенсибилизированный ионами иттербия, имеющий следующую химическую формулу: Y2O2S:Yb,Er (О.Я.Манаширов и др. "Состояние и перспективы разработок антистоксовых люминофоров для визуализаторов ИК-излучения из области 0,8-13 мкм". Российская академия наук. Журнал «Неорганические материалы» 1993, т.29, №10, стр.1322-1325). Указанный антистоксовый люминофор выпускается отечественной промышленностью с 1982 г. под маркой Ф/а/СД-546-2 и благодаря высокому качеству до настоящего времени используется в России и за рубежом в различных областях, а именно:

- для изготовления различных светодиодных индикаторных матриц видимого диапазона;

- для визуализаторов полей излучения различных ИК-источников, ИК-светодиодов, ИК-лазеров, в т.ч. для проверки работоспособности и юстировки неодолимых лазеров;

- контроля температурных режимов люминесцентных экранов;

- для защиты ценных бумаг.

Антистоксовый люминофор зеленого цвета свечения Ф/а/СД-546-2 имеет достаточно высокую энергетическую эффективность преобразования ИК-излучения диапазона 0,90-0,98 мкм в видимое свечение и обладает необходимыми для практического применения технологическими, эксплуатационными и химическими параметрами. В спектре люминесценции люминофора Ф/а/СД-546-2 при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм присутствуют как антистоксовые полосы излучения в видимой области спектра при 520-565, 650-680 нм и ближней ИК-области спектра при 780-860 нм, так и стоксовые полосы люминесценции при 0,98-1,07 и 1,5-1,6 мкм, связанные с оптическими переходами с возбужденных уровней ионов Yb3+ и Ег3+ на штарковские компоненты их основных состояний. Такой спектральный состав излучения люминофора Ф/а/СД-546-2 обеспечивает в зависимости от поставленной задачи использование для защиты ценных бумаг как отдельных полос антистоксовой или стоксовой люминесценции, так и их сочетаний, что позволяет при использовании соответствующей измерительной техники существенно повысить защищенность ценных бумаг от подделки. Недостатком антистоксового люминофора Ф/а/СД-546-2, ограничивающим его функциональные возможности, и, следовательно, области его практического применения, является отсутствие длительного послесвечения после прекращения возбуждения его УФ-излучением. Указанный недостаток имеет фундаментальный характер и связан с отсутствием в его составе ионов элементов, образующих достаточно мелкие ловушки и высвечивающие накопленную светосумму после прекращения возбуждения в течение продолжительного периода времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа люминофор оранжевого цвета свечения с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами титана и коактивированный ионами магния, оптимальный состав которого соответствует формуле: Y2O2S:Ti0,12,MgO0,04 (А.А.Богатырева, В.М.Ищенко, О.Я.Манаширов - "Физико-химические аспекты синтеза люминофоров на основе оксисульфида иттрия с длительным послесвечением. I Синтез и исследование Y2O2S:Mg, Y2O2S:Ti, Y2O2S:Ti,Mg // Вестник южного научного центра Российской академии наук. 2006, Т.2, №1, стр.37-43). Указанный люминофор выпускается отечественной промышленностью под маркой ФВ-626 и может использоваться для изготовления систем аварийного и автономного освещения, эвакуационных, пожарных, предупреждающих, указывающих светознаков, указателей в шахтах, тоннелях, путепроводах, метро и переходах для информационно-указательных щитов на автострадах и декоративной косметики. При возбуждении УФ-лучами люминофор ФВ-626 имеет оранжевое свечение, обусловленное наличием в спектре люминесценции в видимой области спектра широкой полосы излучения с максимумом примерно при 625 нм (фиг.1). После прекращения возбуждения он имеет длительное послесвечение с сохранением этого цвета свечения (фиг.3). Таким образом указанный люминофор в отличие от вышеописанных антистоксовых люминофоров при возбуждении УФ-лучами сначала поглощает и запасает энергию, необходимую для последующего высвечивания излучения с большой длиной волны и меньшей энергией в течение длительного времени, т.е имеет принципиально новые функциональные свойства, которые могут быть использованы для дополнительного повышения степени защищенности ценных бумаг. Недостатком люминофора с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия, активированного ионами титана и коактивированного ионами магния, что препятствует более широкому применению его для защиты ценных бумаг, является отсутствие антистоксовой видимой люминесценции при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм. Этот недостаток имеет фундаментальный характер и обусловлен тем, что в составе рассматриваемого люминофора полностью отсутствуют редкоземельные ионы как поглощающие ИК-излучение из области 0,90-0,98 мкм, так и преобразующие поглощенную энергию в стоксовую и антистоксовую люминесценцию в видимом и ИК-диапазоне спектра. Анализ приведенного материала по антистоксовому люминофору Ф/а/СД-546-2 и люминофору с длительным послесвечением ФВ-626, основой которых является одно и то же соединение - оксисульфид иттрия, показывает, что достоинства каждого из указанных люминофоров взаимно компенсируют недостатки друг друга. В связи с этим родилась идея создания на базе данной основы оксисульфида иттрия - нового многофункционального однокомпонентного люминофора, объединяющего функциональные свойства и достоинства вышеперечисленных люминофоров.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение свечения видимой антистоксовой люминесценции известного люминофора на основе оксисульфида иттрия, активированного ионами титана и коактивированного ионами магния, при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм.

Данный технический результат достигается тем, что известный люминофор на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами титана и коактивированный ионами магния, дополнительно содержит в катионной подрешетке ионы иттербия и эрбия с получением общей формулы:

(Y1-X-YYbxEry)2O2S:Ti0.12,Mg0,04,

где 0,01<Х<0,05 0,01<Y<0,05.

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

1) заявляемый люминофор дополнительно содержит в катионнной подрешетке трехвалентные ионы Yb3+;

2) заявляемый люминофор дополнительно содержит в катионнной подрешетке трехвалентные ионы Ег3+;

3) содержание трехвалентных ионов Yb3+ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,01<Х<0,05;

4) содержание трехвалентных ионов Ег3+ в заявляемом люминофоре изменяется в пределах 0,01<Y<0,05.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что технический результат достигается при условии применения всей совокупности предложенных технических решений, а именно: применение в качестве редкоземельного катиона матрицы заявляемого ИК-люминофора ионов Yb3+ обеспечивает наиболее благоприятные условия для поглощения анализируемого ИК-излучения из области 0,90-0,98 мкм за счет оптических переходов со штарковских компонентов основного состояния 4F7/2 на подуровне единственного возбужденного состояния 4F5/2 (фиг.2) и тем самым расширяет спектральную чувствительность известного люминофора Y2O2S:Ti,Mg; использование ионов Ег3+ в качестве редкоземельного активатора обеспечивает при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98, получение антистоксовой люминесценции в видимой области спектра при 510-530 нм, 540-560 нм, 650-670 нм и ближней ИК-области: 790-810 нм, 850-870 нм и стоксовых полос люминесценции 1500-1600 нм за счет оптических переходов электронов с штарковских компонентов, возбужденных уровней 2Н9/2, 4Н11/2 4S3/2, 4F9/24, 4I11/2 и 4I13/2 на подуровни состояния 4I13/2 (фиг.2) и 4I15/2.

Применение в заявляемом люминофоре пары ионов Yb3+-Ег3+ обеспечивает эффективную передачу энергии возбуждения от ионов Yb3+, выступающих в роли сенсибилизатора, к излучающим ионам Ег3+ по механизму последовательной сенсибилизации. Суть этого механизма подробно рассмотрена в работе О.Я.Манаширова и др. ("Состояние, перспективы и проблемы разработок визуализаторов ИК-изображения для отдельных атмосферных окон диапазона 1-13 мкм на основе антистоксовых люминофоров и других нелинейных сред". Материалы I Международного совещания "Физика, химия и технология люминофоров". Ставрополь 1992, стр.68-70) и сводится к последовательной многократной передачи энергии возбуждения от иона сенсибилизатора к одному и тому же иону активатора.

Указанные в формуле изобретения количественные пределы ионов иттербия и эрбия, входящих в состав нового многофункционального антистоксового люминофора на основе оксисульфида иттрия, определены экспериментально, исходя из условия достижения оптимального соотношения яркости послесвечения после прекращения возбуждения УФ-светом и яркости антистоксовой видимой люминесценции при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм.

При этом уменьшение содержания ионов иттербия и эрбия до значений меньших, чем указанные в формуле изобретения, приводит к существенному уменьшению яркости антистоксовой видимой люминесценции заявляемого люминофора при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм. Увеличение содержания вышеуказанных ионов до значений больших, чем указанные в формуле изобретения, приводит к резкому уменьшению яркости послесвечения заявляемого люминофора.

Это указывает, что 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 на настоящий момент времени уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

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

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно повторена в производстве антистоксовых люминофоров на основе оксисульфида иттрия, активированных РЗЭ, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Заявляемый многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия с использованием всей совокупности отличительных признаков описывается примерами.

Пример 1 /прототип/

Изготовление известного люминофора Y2O2S:Ti0,12,Mg0,04 проводили в соответствии с технологическим регламентом на производство люминофора ФВ-626. Технологический процесс производства люминофора ФВ-626 состоит из следующих стадий:

- приготовление шихты;

- прокаливание шихты;

- разбраковка и отмывка люминофора;

- сушка и просев люминофора.

Шихту готовили по следующей рецептуре, г:

Оксид иттрия 1130
Диоксид титана 48
Оксид магния 8
Сера элементарная 587
Натрий углекислый безводный 480
Литий фтористый 44

Указанные компоненты шихты загружали в фарфоровый барабан емкостью 6 л, добавляли фарфоровые шары диаметром 30 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 наполнения тигля шихтой его закрывали стеклоуглеродной крышкой и помещали в кварцевую ванну из непрозрачного кварца. Прокалку шихты осуществляли в печи КС-25 при температуре 1150-1200°С в течение 2-3 часов в атмосфере азота или инертного газа. Длительность прокаливания шихты может корректироваться в зависимости от требуемого заказчиком грансостава. По истечении времени прокаливания кварцевые ванны с шихтой выгружали из печи и охлаждали в вытяжном шкафу. Из охлажденных до комнатной температуры кварцевых ванн выгружали стеклоуглеродные тигли, вынимали из тиглей прокаленный люминофор, который под люминесцентной лампой (λмакс=365 нм) очищали при помощи скальпеля от несветящихся частиц. Очищенный люминофор помещали в пластмассовое ведро и отмывали горячей дистиллированной водой /60-70°С/ декантацией до достижения рН промывной воды 7-8. Отмытый люминофор загружали в фарфоровый барабан с шарами и размалывали в зависимости от крупности полученного продукта в течение 5-15 минут. Размолотый люминофор переносили в пластмассовое ведро, заливали 5% раствором соляной или азотной кислоты и перемешивали в течение 10-15 минут. После кислотной обработки люминофор отмывали дистиллированной водой до рН 7, отфильтровывали, переносили в кварцевую ванну и высушивали при температуре 110-120°С до состояния пыления. После охлаждения до комнатной температуры люминофор просеивали через сито №76 в вытяжном шкафу с вентиляцией.

Химический состав и светотехнический параметры синтезированного по прототипу люминофора приведены в табл.1. В спектре люминесценции этого люминофора при стационарном УФ-возбуждении (λмакс=365 нм) наблюдается одна широкая полоса излучения с максимумом примерно при 625 нм (фиг.1). Спектр послесвечения этого люминофора имеет такой же характер (фиг.3). При ИК-возбуждении (λ=960 нм) синтезированный по прототипу люминофор с длительным послесвечением не люминесцирует.

Пример 2.

Изготовление заявляемого люминофора состоит из следующих стадий.

1. Приготовление раствора щавелевой кислоты

2. Приготовление азотнокислых растворов иттрия, иттербия 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°С и при постоянном перемешивании растворяли 2,5 кг щавелевой кислоты. Полученный раствор щавелевой кислоты охлаждали до 40°С и отфильтровывали через фильтр "красная" и/или "желтая" лента.

Азотнокислые растворы иттрия, иттербия 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 л дистиллированной воды и подогревали на электрической плите до 45-50°С. Готовили отдельно водную суспензию 1,073 кг оксида иттрия, 0,0492 кг оксида иттербия и 0,0477 г оксида эрбия. Полученную суспензию 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, иттербия и эрбия полученный раствор охлаждали до 30-40°С и отфильтровывали через плотный фильтр "синяя" лента в реактор для осаждения оксалатов фирмы "Симакс" емкостью 20 л.

Смешанные оксалаты иттрия, иттербия и эрбия получали по реакции:

2Ln(NO3)3+3Н2С2O4=Ln22O4)3+6HNO3

Для этого азотнокислые растворы РЗЭ и щавелевой кислоты нагревали до 70-80°С. 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 рН 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-25 при температуре 1050-1100°С в течение 1-1,5 часа. В результате прокаливания оксалатов РЗЭ получали оксид иттрия, активированный ионами эрбия и сенсибилизированный ионами иттербия, состава: (Y0.950Yb0,025Er0.025)2O3, который направляли на участок для приготовления шихты.

Шихту для получения люминофора готовили по следующей рецептуре, г:

(Y0.950Yb0,025Er0.025)2O3 1170
Диоксид титана 48
Оксид магния 8
Сера элементарная 587
Натрий углекислый 480
Литий фтористый 44

Указанные количества компонентов шихты загружали в фарфоровый барабан, добавляли фарфоровые шары 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°С 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 (λмакс=365 нм) очищали при помощи скальпеля от несветящих частиц. Затем очищенный люминофор помещали в пластмассовое ведро и отмывали горячей дистиллированной водой (60-70°С) декантацией до достижения рН 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 пластмассовое ведро, заливали 5% водным раствором соляной или азотной кислоты и перемешивали в течение 10-15 минут. После кислотной обработки люминофор отмывали дистиллированной водой до рН 7, отфильтровывали, переносили в кварцевую ванну и высушивали при температуре 110-120°С до состояния пыления. После охлаждения до комнатной температуры люминофор просеивали через сито №76 в вытяжном шкафу с вентиляцией. Химический состав и светотехнические параметры синтезированного по заявляемому изобретению многофункционального люминофора приведены в табл.1. В спектре люминесценции этого люминофора в видимой области спектра при стационарном УФ-возбуждении с λмакс=254 нм или 365 нм одновременно наблюдается связанная с ионами титана широкая полоса излучения с максимумом при 625 нм и характерные для иона Ег3+ узкие полосы излучения в области 520-560 и 650-670 нм (фиг.1). Спектр послесвечения этого люминофора имеет примерно такой же характер (фиг.2). При ИК-возбуждении излучением с λмакс=960 нм в спектре люминесценции многофункционального люминофора присутствуют характерные для иона Ег3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой (фиг.1) и ИК-области спектра, связанные с оптическими переходами в ионе Ег3+ (фиг.2).

Пример 3.

Для приготовления многофункционального антистоксового люминофора с длительным послесвечением использовали следующие навески РЗЗ: оксида иттрия - 1105 г, оксида иттербия - 19,70 г и оксида эрбия - 19,10 г. Все остальные технологические операции по синтезу этого люминофора проводили согласно примеру 2. Химический состав и светотехнические параметры полученного многофункционального люминофора приведены в табл.1.

В спектре люминесценции этого люминофора в видимой области спектра при стационарном УФ-возбуждении (λмакс=254 или 365 нм) одновременно наблюдаются связанная с ионами титана широкая полоса излучения с максимумом при 625 нм и характерные для иона Ег3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой в области 520-560 и 650-670 нм (фиг.1). Спектр послесвечения этого люминофора имеет примерно такой же характер (фиг.3). При ИК-возбуждении излучением с λмакс=960 нм в спектре люминесценции синтезированного многофункционального люминофора присутствуют характерные для иона Ег3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой (фиг.3) и ИК-области спектра связанные с оптическими переходами в ионе Ег3+.

Примеры 4, 5 иллюстрируются фиг.4

Пример 4

Для приготовления многофункционального антистоксового люминофора с длительным послесвечением использовали следующие навески оксидов РЗЭ: оксида иттрия 1062 г, оксида иттербия 98,5 г и оксида эрбия 19,10 г. Все остальные технологические операции по синтезу этого люминофора приводили согласно примеру 2. Химический состав и светотехнические параметры полученного люминофора приведены в табл.1.

В спектре люминесценции синтезированного многофункционального люминофора присутствуют характерные для иона Ег3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой и ИК-области спектра, связанные с оптическими переходами в ионе Ег3+.

Пример 5.

Для приготовления многофункционального антистоксового люминофора с длительным послесвечением использовали следующие навески оксидов РЗЭ: оксида иттрия 1062 г, оксида иттербия 19,70 г и оксида эрбия 95,6 г. Все остальные технологические операции по синтезу этого люминофора приводили согласно примеру 2. Химический состав и светотехнические параметры полученного люминофора приведены в табл.1. В спектре люминесценции этого люминофора в видимой области спектра при стационарном УФ-возбуждении (λмакс=254 или 365 нм) одновременно наблюдаются связанная с ионами титана широкая полоса излучения с максимумом при 625 нм и характерные для иона Ег3+, стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой в области 520-560 и 650-670 нм. Спектр послесвечения этого люминофора имеет примерно такой же характер (фиг.3). При ИК-возбуждении излучением с λ=960 нм в спектре люминесценции синтезированного многофункционального люминофора присутствуют характерные для иона Ег3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой и ИК-области спектра, связанные с оптическими переходами в ионе Ег3+.

Таким образом, приведенные примеры свидетельствуют, что введение в состав известного люминофора с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия Y2O2S:Ti0,12,Mg0,04 ионов иттербия и эрбия позволяет существенно увеличить яркость антистоксовой видимой люминесценции при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм и создать новый многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением, который характеризуется уникальным набором светотехнических свойств, а именно:

- широкополосной титановой /λмакс=625 нм/ и узкополосных стоксовых и эрбиевых полос излучения при стационарном возбуждении /λмакс=254 и 365 нм/, соотношение между интенсивностями которых регулируется концентрациями ионов эрбия и иттербия в люминофоре;

- относительно длительной широкополосной титановой и узкополосных стоксовых и эрбиевых полос излучения после прекращения возбуждения УФ-излучением /λмакс=254 и 365 нм/, соотношение между интенсивностями которых регулируется концентрациями ионов эрбия и иттербия в люминофоре;

- узких стоксовых и антистоксовых полос излучения иона Ег3+ в видимой и ИК-области спектра при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм, соотношение между интенсивностями которых регулируется концентрациями ионов эрбия и иттербия в люминофоре;

- узкополосной антистоксовой эрбиевой люминесценции на фоне оранжевого послесвечения предварительно облученного УФ-лучами люминофора при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм.

Все перечисленные свойства нового многофункционального люминофора могут быть использованы в качестве защитных признаков ценных бумаг как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Применение нового многофункционального люминофора с таким набором свойств позволит впервые в мировой практике использовать их сочетание в качестве оригинального комплекса признаков для качественного повышения степени защищенности ценных бумаг.

Таблица 1
Химический состав и светотехнические параметры люминофоров, синтезированных по прототипу и заявляемому изобретению.
Химический состав Цвет свечения до и после прекращения возбуждения УФ-лучами Отн. яркость послесвечения через 10 минут после прекращения возбуждения УФ-лучами, % Отн. яркость антистоксовой видимой люминесценции при ИК-возбуждении λмакс=9 60 нм, % Цвет свечения антистоксовой люминесценции при ИК-возбуждении λмакс=960 нм)
До После
Y2O2S:Ti0,12Mg0,04 (Прототип) Оранж Оранж 100 0 Не регистрируется
(Y0,95Yb0,025Er0.025)2O2S:Ti0,12Mg0,04
По заявляемому изобретению (пример 2)
Оранж Оранж 19.8 10,8 Зеленый
(Y0,98Yb0,01Er0.01)2O2S:Ti0,12Mg0,04
По заявляемому изобретению (пример 3)
Оранж Оранж 41 7,5 Зеленый
(Y0,94Yb0,05Er0.0l)2O2S:Ti0,12Mg0,04
По заявляемому изобретению (пример 4)
Оранж Оранж 17, 8 15,7 Зеленый
(Y0,94Yb0,01Er0.05)2О2S:Ti0,12Mg0,04
По заявляемому изобретению (пример 5)
Желто-зеленый Оранж 10,2 5,3 Зеленый

1. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением на основе оксисульфида иттрия, активированный ионами титана и коактивированный ионами магния, отличающийся тем, что дополнительно содержит в катионной подрешетке трехвалентные ионы иттербия и эрбия и имеет химический состав, соответствующий следующей эмпирической формуле
(Y1-X-YYbxEry)2О2S:Ti0,12,Mg0,04,
где 0,01<Х<0,05; 0,01<Y<0,05.

2. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.1, отличающийся тем, что при возбуждении ИК-излучением диапазона 0,90-0,98 мкм он имеет характерные для иона Еr3+ стоксовые и антистоксовые полосы люминесценции в видимой и ПК-области спектра.

3. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.2, отличающийся тем, что интенсивность стоксовых и антистоксовых полос люминесценции иона Еr3+ регулируется соотношением концентраций ионов Yb3+ и Еr3+ в люминофоре.

4. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.1, отличающийся тем, что при стационарном УФ-возбуждении /λмaкc=254 или 365 нм/ он имеет одновременно характерные для иона Еr3+ антистоксовые полосы люминесценции в видимой и ИК-области спектра и связанную с ионами титана широкую полосу люминесценции с максимумом при 625 нм.

5. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.3, отличающийся тем, что соотношения интенсивностей эрбиевых и титановый полос люминесценции регулируется соотношением концентраций ионов Yb3+ и Еr3+ в люминофоре.

6. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.1, отличающийся тем, что после прекращения возбуждения УФ-светом /λмaкc=254 или 365 нм/ он имеет одновременно характерные для иона Еr3+ стоксовые полосы люминесценции в видимой и ИК-области спектра и связанную с ионами титана широкую полосу люминесценции с максимумом при 625 нм.

7. Многофункциональный антистоксовый люминофор с длительным послесвечением по п.6, отличающийся тем, что соотношения интенсивностей эрбиевых и титановых полос люминесценции в спектре послесвечения регулируется соотношением концентраций ионов Yb3+ и Еr3+ в люминофоре.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к флуоресцентной керамике для использования в детекторе ионизирующего излучения, а также способу ее изготовления. .
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении люминесцентного наполнителя в парниковой полиэтиленовой пленке. .
Изобретение относится к защите ценных материальных объектов от подделок, хищений путем скрытой записи идентификационных данных, а конкретнее изобретение касается люминесцентного мелкокристаллического состава для маркировки и способа идентификационной маркировки документа с использованием люминесцентного мелкокристаллического состава для маркировки.

Изобретение относится к полимерным композициям, а именно к составам для получения поглощающих и/или отражающих световое излучение и люминесцентных материалов, и может быть использовано при изготовлении светоперераспределяющих материалов, например светокорректирующих покрытий теплиц и парников.

Изобретение относится к способам получения люминесцентных материалов, а именно к способам получения пигментов на основе оксисульфида иттрия, которые находят применение в качестве люминофоров, используемых для покрытия экранов электронно-лучевых трубок цветных телевизоров и дисплеев.
Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано при получении экранов кинескопов цветного изображения. .

Изобретение относится к технологии модифицирования антистоксовых люминофоров на основе оксихлоридов редкоземельных элементов. .

Изобретение относится к фотолюминофорам, предназначенным для преобразования излучения синих светодиодов в желто-красную область спектра с целью получения результирующего белого света, в частности к легированному церием люминофору на основе иттрий-алюминиевого граната, используемому в двухкомпонентных светодиодных источниках освещения.
Изобретение относится к области защиты ценных документов от подделки и предназначено для приборного определения подлинности защищаемых полиграфических изделий, таких как все виды ценных документов.

Изобретение относится к жидкокристаллическим материалам и может быть использовано в качестве бездефектных люминесцентных оптических сред в электрооптических и магнитооптических устройствах.
Изобретение относится к светопреобразующим материалам, применяемым в сельском хозяйстве, медицине, биотехнологии и легкой промышленности. .

Изобретение относится к индикаторной технике, конкретно к излучающим материалам для экранов плазменных панелей (ПП) - фотолюминофорам /ФП/ и способу их получения. .

Изобретение относится к светоизлучающим материалам для индикаторной техники, конкретно к фотолюминофорам (Фл) для газоразрядных (плазменных) панелей (ПП), возбуждаемых постоянным и переменным полем, и способу получения такого люминофора.

Изобретение относится к светонакопительным материалам, конкретно, к созданию светонакопительных систем на основе донорно-акцепторных соединений, которые могут найти применение как материалы для дозиметрии, в качестве покрытий для теплиц, как лечебно-профилактические материалы для медицины.
Изобретение относится к светопреобразующему материалу, предназначенному для покрытия парников, теплиц, стен, в качестве материала солнцезащитных зонтов, устройств подсветки и освещения, защитной одежды и элементов такой одежды, суспензий, паст, кремов
Наверх