Люминесцентное вещество


 


Владельцы патента RU 2548086:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской Академии наук (БИП СО РАН) (RU)

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также в качестве сцинтилляторов. Люминесцентное вещество имеет состав Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8, где 0,05≤x≤0,13, и содержит в пересчёте на оксиды, масс. %: Li2O 2,30-2,38, ВаО 7,87-7,96, СаО 2,88-2,95, Gd2O3 27,89-28,06, Nd2O3 0,26-0,67, МоО3 - остальное. Интенсивность люминесценции на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона Nd3+ составляет 1,14-1,63 отн. ед. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах информатики для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, в качестве сцинтилляторов.

Цель изобретения - увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона неодима.

Поставленная цель достигается тем, что люминесцентное вещество состоит из нового молибдата состава Li3BaCaGd3(MoO4)8 со слоистой шеелитоподобной структурой, легированного ионами Nd3+. Люминесцентное вещество имеет формулу Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8 (0.05≤×≤0.13).

Аналогами предлагаемого люминесцентного вещества являются люминофоры на основе средних [1] и двойных [2] молибдатов, имеющих шеелитоподобную структуру.

Недостатком этих люминофоров является относительно низкая интенсивность люминесценции ионов Nd3+ за счет концентрационного тушения, а также низкий коэффициент преобразования световой энергии.

Наиболее близким по качественному составу люминесцентному веществу по изобретению - прототипом - является лазерное вещество на основе тройного молибдата Li3Ba2 Ln3-x Ndx (MoO4)8, Ln-La, Gd, Y, Lu (0.06≤×≤0.15), в пересчете на оксиды состав лазерного вещества соответствует, масс.%: Li2O 6.25-6.62, ВаО 8.68-9.17, Ln2O3 6.47-10.95, N2O3 0.31-0.73, MoO3 - остальное.

Недостатком этого материала является невысокая интенсивность люминесценции Nd3+, низкий энергосъем вследствие концентрационного тушения.

Увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона неодима достигается тем, что люминесцентное вещество, содержащее оксиды лития, бария, гадолиния, неодима, молибдена, дополнительно содержит оксид кальция, образуя при этом вещество состава Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8, (0.05≤x≤0.13), в пересчете на оксиды состав люминесцентного вещества соответствует, масс.%: Li2O 2.30-2.38, ВаО 7.87-7.96, СаО 2.88-2.95, Gd2O3 27.89-28.06, Nd2O3 0.26-0.67, MoO3 - остальное.

Соотношения заявляемых составов обусловлены областью фазовой однородности молибдата Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8, образующегося в системе Li2O-ВаО-СаО-Gd2O3-Nd2O3-MoO3.

Люминесцентное вещество Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8 (0.05≤x≤0.13) кристаллизуется в слоистой шеелитоподобной структуре, принадлежит к структурному типу моноклинно искаженного шеелита, пр. гр. С2/с, изоструктурно Li3Ba2R3(MoO4)8, R-La, Gd, Y, Lu. В структуре Li3BaCaGd3(MoO4)8, легированного Nd3+, реализуются сотоподобные слои из R восьмивершинников, к обеим сторонам слоя присоединяются Мо-тетраэдры через общие кислородные вершины. Атомы лития занимают различные кристаллографические позиции, треть атомов лития статистически располагается по позициям редкоземельного элемента с к.ч=8. Оставшиеся 2/3 атомов лития локализованы в частной позиции на оси второго порядка с октаэдрической координацией по кислороду [3]. Атомы Ва и Са имеют координацию 10 и находятся между слоями, образованными полиэдрами Mo и РЗЭ. Кристаллохимическая формула соединений записана в виде: Li2(Ba0.43Ca0.45R0.15)2(R0.675Ba0.038Ca0.037Li0.25)4(MoO4)8.

Пример 1. Шихту состава, масс.%: Li2O 2.30, ВаО 7.96, СаО 2.95, Gd2O3 28.06, Nd2O3 0.26, MoO3 - остальное, гомогенизируют путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом и проводят двухступенчатый отжиг при 500-550°C в течение 40-45 ч. и 700-750°C в течение 70-75 ч. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона неодима в 1.5 раза выше, чем прототип, и в 1.6 раз выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y3Al5O12:Nd3+ (1.5 мол.%), что показано в таблице.

Пример 2. Шихту состава, масс.%: Li2O 2.38, ВаО 7.87, СаО 2.88, Gd2O3 27.89, Nd2O3 0.67, MoO3 - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода 4F3/24I1/2 в 1.7 раза выше, чем прототип, и в 1.8 раза выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y3Al5O12:Nd3+(1.5 мол.%). Результаты измерений интенсивности люминесценции Nd3+ приведены в таблице.

Пример 3. Шихту состава, масс.%: Li2O 2.34, ВаО 7.92, СаО 2.91, Gd2O3 27.98, Nd2O3 0.47, MoO3 - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода 4F3/24I11/2 в 1.75 раза выше, чем прототип, и в 1.85 раза выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y3Al5O12:Nd3+(1.5 мол.%). Результаты измерений интенсивности люминесценции Nd3+ приведены в таблице.

Уменьшение содержания оксида лития ниже 2.30 масс.% приводит к нарушению однородности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество. Увеличение содержания оксидов гадолиния и оксидов бария, кальция выше 28.06 и 7.96, 2.95 масс.% соответственно способствует образованию второй фазы Gd2(MoO4)3 или BaMoO4, CaMoO4, что приводит к многофазности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество.

Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности люминесценции ионов неодима. В интервале 5-13 мол.% Nd3+ интенсивность люминесценции люминесцентного вещества состава Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8 (0.05≤x≤0.13) превышает интенсивность базового люминофора квантовой электроники и прототипа. Полученное люминесцентное вещество может найти применение в качестве ИК-люминофора, а при условии получения кристаллов высокого оптического качества, устойчивых к влиянию внешних воздействий температуры и влаги, возможно применение в качестве лазерного материала.

Сравнительные характеристики заявляемых составов
Пример Состав, масс.% Iотн.
Li2O ВаО СаО Gd2O3 Nd2O3 MoO3
1 2.30 7.96 2.95 28.06 0.26 остальное 1.14* 1.40
2 2.38 7.87 2.88 27.89 0.67 -«- 1.28* 1.58
3 2.34 7.91 2.95 27.77 0.47 -«- 1.31* 1.63
Y3AL5O12:Nd3+ базовый люминофор - - - - 1.5 мол.% - 0.71
прототип 6.25-6.62 8.68-9.17 - 8.74 0.31-0.73 -«- 0.93-
Примечание: источник возбуждения - азотный лазер ЛГИ-21. Измерение интенсивности люминесценции проведено на длине волны 1.06 мк.
Iотн.* соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно базового люминофора, вторая цифра в столбце.
Iотн. соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно прототипа.

Люминесцентное вещество, содержащее оксиды лития Li2O, бария ВаО, гадолиния Gd2O3, неодима Nd2O3, молибдена MoO3, отличающееся тем, что дополнительно содержит оксид кальция СаО при следующем соотношении компонентов масс. %:

Li2O 2,30-2,38
ВаО 7,87-7,96
СаО 2,88-2,95
Gd2O3 27,89-28,06
Nd2O3 0,26-0,67
MoO3 остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к химической промышленности и светотехнике и могут быть использованы в светодиодах для эмиссии окрашенного или белого света. Люминесцентное вещество с силикатными люминофорами, легированными Eu2+, содержит твердые растворы смешанных фаз оксиортосиликатов щелочноземельных и редкоземельных металлов, представленными, например, формулой (1-х)MII 3SiO5·x SE2SiO5:Eu, где 0<х≤0,2; МII представляет собой ионы двухвалентного металла, содержащие по меньшей мере один ион, выбранный из группы, состоящей из стронция и бария, и SE - редкоземельные металлы из группы, включающей Y, La, Gd.
Изобретение относится к «светящимся» картону или бумаге и может быть использовано для декоративно-прикладных работ, в художественном и детском творчестве, в полиграфии и рекламе при изготовлении фотографий, рисунков, визиток.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в синеизлучающих светодиодах твердотельных источников белого света. Люминесцирующий материал на основе алюмината иттрия, включающего оксид церия, соответствует общей формуле (Y1-xCex)3±αAl5O12+1,5α, где х - атомная доля церия, равная 0,01-0,20; 0<α≤0,5 или 0>α≥1,5.

Изобретение может быть использовано в дозиметрии слабого ионизирующего излучения, для контроля работы атомных энергетических установок, ускорителей заряженных частиц, рентгеновской аппаратуры.

Изобретение относится к новым люминесцентным материалам для устройств красного свечения, особенно к области новых люминесцентных материалов для СИД и их использованию в устройствах красного свечения.

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к люминесцирующим материалам, светящимся в желто-оранжевой области спектра и используемым в твердотельных источниках белого света.

Изобретение относится к области получения сложных оксидных материалов, в частности к получению алюминатных люминофоров различного химического состава, активированных ионами редкоземельных металлов (РЗМ), и может быть использовано при производстве материалов для источников и преобразователей света.

Изобретение относится к электронной технике и освещению и может быть использовано при изготовлении осветительных и информационных устройств. .

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к химической технологии производства рентгенолюминофоров для рентгенодиагностики. .

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству рентгенолюминофоров для усиливающих рентгеновских экранов. .

Изобретение относится к квантовой оптике и может быть использовано в светотехнике, медицинском и электронном приборостроении. .

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может найти применение в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров с оптической накачкой, в устройствах информатики для отображения информации.

Изобретение относится к области люминофоров, применяемых для изготовления светодиодных систем с белым свечением, близким к спектру солнечного света. Люминофор на основе двойного ванадата цезия цинка CsZnVO4 дополнительно содержит оксиды церия и самария и имеет состав, мас.%: CsZnVO4 99,94-99,98; Sm2O3 0,03-0,01; СеO2 0,03-0,01.

Изобретение относится к химической промышленности и дозиметрии излучений. Для получения прозрачного тканеэквивалентного детектора излучений на основе Li2B4O7 осуществляют следующие этапы: a) смешивают компоненты исходного реагента детектора, включающие деионизированную воду, борную кислоту H3BO3, примесь Mn и связующий материал двуокись кремния SiO2; b) повышают температуру смеси до 75-85°C, добавляют карбонат лития Li2CO3 и побочную примесь Be2+, которая не уменьшает прозрачность детектора в диапазоне длин волн 320-750 нм; c) осуществляют старение, сушку и предварительный обжиг полученного исходного реагента; d) измельчают, шлифуют и просеивают исходный реагент; e) формуют под давлением; f) спекают сформованные корпуса детектора.

Изобретение может быть использовано в дозиметрии слабого ионизирующего излучения, для контроля работы атомных энергетических установок, ускорителей заряженных частиц, рентгеновской аппаратуры.
Наверх