Люминесцентное вещество


 


Владельцы патента RU 2634025:

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

Изобретение относится к новому люминесцентному веществу, которое может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах информатики и лазерной техники для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, в качестве сцинтилляторов. Люминесцентное вещество имеет состав Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, где 0,03≤x≤0,16. Указанное люминесцентное вещество получено из шихты, содержащей оксиды, мас.%: Li2O 2,19-2,41, BaO 7,79-8,02, CaO 2,85-2,99, Gd2O3 24,84-25,03, Y2O3 1,17-1,32, Nd2O3 0,21-0,72, МоO3 - остальное. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности люминесценции люминесцентного вещества на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона Nd3+. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, лазерной оптики, функциональной электроники и может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах информатики и лазерной техники 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 Li3BaCaGd2.8Y0.2(MoO4)8 со слоистой шеелитоподобной структурой, легированного ионами Nd3+. Люминесцентное вещество имеет формулу Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16).

Аналогами предлагаемого люминесцентного вещества являются люминофоры на основе средних [1] и двойных молибдатов [2], имеющих шеелитоподобную структуру (1. Каминский А.А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. – М.: Наука. 1986. С. 5-61), и двойных молибдатов (2. Балакирева Т.П., Брискина И.М., Вакулюк Е.А. и др. Люминесценция и стимулированное излучение монокристаллов BaGd2-xNdx(MoO4)4. Квантовая электроника. 1981. Т. 8. №3. С. 656-660), 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 люминесцентное вещество на основе тройного молибдата Li3BaCaLn3-xNdx(MoO4)8. Ln-La, Gd, Y, Lu, (0.06≤x≤0.15), (Кожевникова H.M. «Люминесцентное вещество». Патент РФ на изобретение №32548086 от 18.03.2015. Бюл. №10).

Недостатком этого материала является недостаточно высокая 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, кальция, гадолиния, неодима, молибдена, дополнительно содержит оксид иттрия, образуя при этом вещество состава Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16)), в пересчете на оксиды состав люминесцентного вещества Li3BaCaGd2.8-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16)), соответствует, мас.%: Li2O 2.19-2.41, ВаО 7.79-8.02, СаО 2.85-2.99, Gd2O3 24.84-25.03, Y2O3 1.17-1.32, Nd2O3 0.21-0.72, MoO3 - остальное.

Люминесцентное вещество Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16), 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 Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, легированном 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. Атомы Ва и Са имеют координацию 10 и находятся между слоями, образованными полиэдрами Мо и РЗЭ. Кристаллохимическая формула соединений может быть записана в виде: Li2(Ba0.43Ca0.43R0.15)2(R0.675Ba0.038Ca0.037Li0.25)4(MoO4)8.

Соотношение заявляемых составов обусловлено областью фазовой однородности Li3BaCaGd2.8-xY0.2-x(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16), образующегося в системе Li2O-ВаО-СаО-Gd2O3-Y2O3-Nd2O3-MoO3.

Пример 1. Шихту состава, мас.%: Li2O 2.19, ВаО 8.02, СаО 2.99, Gd2O3 24.84, Y2O3 1.17, Nd2O3 0.21, MoO3 - остальное, гомогенизируют путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом и проводят двухступенчатый отжиг при 450-550°С в течение 40-45 ч и 700-750°С в течение 70-80 ч. Полученное люминесцентное вещество Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16) имеет интенсивность люминесценции на длине электронного перехода 4F3/24I11/2 иона неодима в 1.6 раза выше, чем прототип, и в 1.7 раз выше, чем базовый объект квантовой электроники Y3Al5O12:Nd3+ (1.5 ат.%), что показано в таблице.

Пример 2. Шихту состава, мас.%: Li2O 2.30, ВаО 7.79, СаО 2.8, Gd2O3 27.89, Y2O3 1.17, Nd2O3 0.67, MoO3 – остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество Li3BaCaGd2.8-xY02-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16), имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода 4F3/24I11/2 в 1.73 раза выше, чем прототип, и в 1.84 раза выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y3Al5O12:Nd3+ (1.5 мол.%). Результаты измерений интенсивности люминесценции Nd3+ приведены в таблице.

Пример 3. Шихту состава, мас.%: Li2O 2.34, ВаО 7.92, СаО 2.91, Gd2O3 27.98, Y2O3 1.25, Nd2O3 0.47, MoO3 – остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество Li3BaCaGd2.8-xY02-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16), имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода 4F3/24I11/2 в 1.79 раза выше, чем прототип, и в 1.88 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 2.19 мас.% приводит к нарушению однородности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество. Увеличение содержания оксидов гадолиния, иттрия и оксидов бария, кальция выше 25.03, 1.32 и 8.02, 2.99 мас.% соответственно способствует образованию второй фазы Gd2(MoO4)3 или ВаМоО4, CaMoO4, что приводит к многофазности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество.

Сравнительные характеристики заявляемых составов

Iотн* соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно базового люминофора, вторая цифра в столбце Iотн соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно прототипа.

Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности люминесценции ионов неодима на длине волны электронного перехода 4F3/24I11/2. В интервале 3-16 мол.% Nd3+ интенсивность люминесценции люминесцентного вещества состава Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, (0.03≤x≤0.16), 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.

Люминесцентное вещество состава Li3BaCaGd2.8-xY0.2-xNdx(MoO4)8, где 0,03≤x≤0,16, полученное из оксидов - лития Li2O, бария ВаО, кальция СаО, гадолиния Gd2O3, иттрия Y2O3, неодима Nd2O3, молибдена MoO3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Li2O 2,19-2,41
ВаО 7,79-8,02
СаО 2,85-2,99
Gd2O3 24,84-25,03
Y2O3 1,17-1,32
Nd2O3 0,21-0,72
MoO3 остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении светящихся красок, дорожной разметки, эвакуационных знаков. Реакционную смесь готовят путем механического перемешивания в планетарной мельнице в течение 20 минут порошков пероксида стронция, оксида диспрозия(III), оксида европия(III), оксида алюминия и металлического алюминия.

Изобретение относится к квантовой электронике, лазерной оптике, функциональной электронике и может быть использовано при изготовлении оптических устройств, активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, устройств для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также сцинтилляторов.

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано для получения надежного люминесцентного маркера в медицине и биологии. Сначала смешивают водные растворы, содержащие катионы Са2+ и Eu3+, при контроле их концентрации и соотношении в растворе.
Изобретение может быть использовано в биомедицине для визуализации кровеносных сосудов, в электронике для ап-конверсионных преобразователей в ячейках кремниевых солнечных батарей.

Изобретения могут быть использованы в медицинских томографических устройствах, в устройствах для измерения излучения в области физики высоких энергий и разведки природных ресурсов.

Изобретение может быть использовано при производстве люминесцентных материалов для источников и преобразователей света. Шихта для получения алюминатных люминофоров с кристаллической структурой граната, активированных церием, общей формулы Y3-x-yGdxCeyAl5O12, где 0≤x≤2,75 и 0,015≤y≤0,5, содержит смесь порошков оксида иттрия(III), оксида алюминия, оксида церия(III), оксида гадолиния(III), восстановителя - металлического алюминия и перхлората натрия в качестве окислителя при следующих соотношениях компонентов, мас.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении люминофоров. Шихта для получения люминесцентного материала содержит, мас.%: YF3 26,0-29,0; Y2O3 20,0-22,0; V2O5 41,0-43,5; Nd2O3 1,0-1,5; MgWO4 5,5-6,7; SeO3 1,0-1,5; PF5 0,5-0,8.
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении люминесцентных покрытий для ламп низкого давления. Сначала смешивают органические экстракты лантана, церия и тербия из азотнокислых растворов в мольном соотношении 0,8:0,15:0,05, соответственно, и в объемном соотношении 7:1:0,8, соответственно.

Изобретение относится к технологии получения соединений, относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, легированных щелочными и щелочноземельными элементами и элементами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения.

Изобретение относится к новым неорганическим кристаллическим сцинтилляционным материалам на основе бромида лантана, легированного церием, и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения – гамма-квантов, рентгеновского излучения, космических излучений, элементарных частиц в фундаментальной физике, технике и медицине.

Изобретение относится к технологии получения молибдата свинца (PbMoO4) в ионных расплавах, который может быть использован при изготовлении сцинтилляционных элементов, в лазерной технике, акустооптических модуляторах, дефлекторах, что обусловлено его высокими физическими и оптическими свойствами.

Изобретение относится к технологии получения вольфрамата свинца (PbWO4) в ионных расплавах и может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных элементов, применяемых в детекторах ионизирующих излучений высоких энергий, работающих в условиях высоких дозовых нагрузок в трактах регистрации, требующих высокого временного разрешения.

Изобретение относится к квантовой электронике, лазерной оптике, функциональной электронике и может быть использовано при изготовлении оптических устройств, активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, устройств для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также сцинтилляторов.

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и оптики и может быть использовано в устройствах для отображения информации, электронно-лучевых приборах, люминесцентных лампах, в частности, светоизлучающих диодах белого свечения, сцинтилляторах, катодо- и рентгенолюминофорах.
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.

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 может быть использовано при изготовлении светящихся красок, дорожной разметки, эвакуационных знаков. Реакционную смесь готовят путем механического перемешивания в планетарной мельнице в течение 20 минут порошков пероксида стронция, оксида диспрозия(III), оксида европия(III), оксида алюминия и металлического алюминия.
Наверх