Стекло

Изобретение относится к составам люминесцирующих свинцовоборосиликатных стекол. Стекло содержит следующие компоненты, вес.%: B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100% (вес. %): Pr2O3, Sm2O3 1,0-10,0; Nd2O3, Tb2O3 1,0-20,0; Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 1,0-10,0; Eu2O3 1,0-15,0; Ce2O3 0,1-10,0. Технический результат – получение высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов. 2 табл.

 

Изобретение относится к составам люминесцирующих свинцовоборосиликатных стекол, которые могут быть использованы при создании люминофоров типа «люминофор в стекле», когда наноразмерный порошок кристалла вводится в высокопреломляющее низкотемпературное люминесцирующее стекло.

Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №321487, МПК С03Е 3/12, дата приоритета 26.06.67, опубликовано 19.11.1971). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 30,0; В2О3 10,0; РbО+Tl2O 50,0; Nd2O3, Се2O3 10,0. Это стекло обеспечивает высокий показатель преломления и сравнительно высокий квантовый выход активаторов.

Недостатком этого стекла является высокое содержание в составе ядовитого оксида таллия (Tl2O), высокая температура синтеза (≥1300°С) и низкий спектральный диапазон люминесценции активаторов (Nd2O3, Се2O3).

Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №904282, МПК С03С 3/28, СО3С 3/30, дата приоритета 15.02.80, не подлежит опубликованию в открытой печати). Состав стекла в весовых процентах: Р2О5 48,0; ВаО 10,0; PbО 15,0; Al2O3 5,0; Yb2O3 17,0; В2О3+SiO2 5,0. Ввод ионов редкоземельных элементов осуществляется через Yb2O3. Данное стекло обладает широким спектральным диапазоном люминесценции.

Недостатком этого стекла является агрессивная стеклообразная фосфатная основа, длительная и тяжелая технология повышения квантового выхода активаторов, высокая температура синтеза стекол и низкий (≈1,55-1,58) показатель преломления стекла. Последующие исследования показали, что стекла плотностью ~5 г/см3 с показателем преломления ~1,7-2,0 на нефосфатной основе исходно имеют квантовый выход люминесценции редкоземельных и переходных элементов выше из-за особенностей их структуры по сравнению со стеклами на фосфатной основе.

Известно стекло (Авторское свидетельство СССР №270216, МПК С03Е 3/10, дата приоритета 25.07.1967, опубликовано 08.05.1970). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 6,0-15,0; В2O3 2,0-10,0; PbO 67,0-90,0; Al2O3 1,0-10,0. Стекло с показателем преломления 1,9-2,1 на свинцовоборосиликатной основе, содержащее в своем составе СеO2 до 3% вес., Nd2O3 до 8% вес., V2O5 до 5% вес. сверх 100 процентов. Данный состав позволяет варку в больших объемах при сравнительно низких температурах, порядка 1200°С. Однако это стекло не заявлено как люминесцирующее, хотя и может быть при определенных условиях использовано как таковое, при этом спектральный диапазон заявленных активаторов слишком узок для достижения целей настоящего изобретения.

Наиболее близким предлагаемому и выбранное в качестве прототипа стекло (Патент РФ №2600235, МПК С03С 3/093, дата приоритета 19.10.2015, опубликовано 20.10.2016). Состав стекла в весовых процентах: SiO2 45,0-55,0; Al2O3 10,0-1,0; В2O3 6,0-10,0; MgO 2,0-4,0; ZnO 13,0-15,0; K2O 2,0-4,0; ВеО 3,0-5,0; NiO 3,0-5,0. Стекло на основе трех стеклообразователей, обладает низкой плотностью, а также не заявлено как люминесцирующее.

Недостатком данного стекла является то, что из-за структурных особенностей возможный квантовый выход активатора в нем крайне низкий для решения задач предлагаемого изобретения.

Решается задача получения высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов, введенных в состав высокопреломляющего низкоплавкого свинцовоборосиликатного стекла, что, в свою очередь, может усилить показатель цветопередачи белых светоизлучающих диодов.

Технический результат изобретения заключается в получении высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов, введенных в состав высокопреломляющего низкотемпературного свинцовоборосиликатного стекла, что, в свою очередь, может усилить показатель цветопередачи белых светоизлучающих диодов.

Технический результат достигается за счет того, что стекло, включающее B2O3, SiO2, Al2O3, отличается тем, что дополнительно содержит PbO при следующем соотношении компонентов, вес. %: B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100%, вес. %: Pr2O3, Sm2O3 1,0-10,0; Nd2O3, Tb2O3 1,0-20,0; Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 1,0-10,0; Eu2O3 1,0-15,0; Ce2O3 0,1-10,0.

Стекла варят в кварцевых или алундовых тиглях емкостью 0,1-0,5 л. При необходимости для получения максимально однородного по бессвильности стекла, наваренное в кварце или алунде стекло переваривают в платиновых тиглях с мешкой платиновой мешалкой. Температура варки разработанных стекол лежит в интервале 900-1050°C вне зависимости от вида и количества вводимых в шихту оксидов редкоземельных и переходных элементов или их смеси. Температура варки зависит только от концентрации в шихте оксида свинца и снижается с ростом концентрации последнего. Стекла варят по традиционной технологии, включающей в себя: загрузку шихты при 800-900°C, выдержку расплава 0,5-1 час при 900-1050°C, смешку кварцевой или платиновой мешалкой 1-1,5 часа со скоростью 40-60 об/мин. Отлив расплава через борт при температуре 650-750°C в графитовые или металлические формы.

Полученное стекло отжигают при 440-460°C в течение 1 часа. Никаких дополнительных приемов повышения квантового выхода активаторов в ходе варки не применяют. Полученные стекла на свинцовоборосиликатной основе, активированные ионами редкоземельных и переходных элементов, обладают более высоким квантовым выходом люминесценции в широком спектральном диапазоне по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами аналогов и прототипа при сравнимых концентрациях одноименных ионов. При этом разработанное стекло низкотемпературное и не требует в процессе варки длительных, дорогостоящих и трудоемких технологических приемов повышения квантового выхода активатора. Используемые реактивы: SiO2, H3BO3, Al(ОН)3, PbO (красн. модиф.) широко распространены, доступны, сравнительно недороги. Чистота применяемых диапазонов «ч.д.а.», «х.ч.». Оборудование для варки и отжига, стеклоприпас и инструменты - стандартные при стекловарении. Разработанное стекло химически устойчиво, обладает низкой кристаллизационной способностью и хорошо поддается обработке. Высокий квантовый выход люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов в свинцовоборосиликатном стекле обусловлен составом стекла, когда структура оптических центров ионов в превалирующей степени определяется склонными к ассоциации ионами свинца, что создает реальную возможность образования центров люминесценции с более высокой излучательной вероятностью (1/τ0) по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами с одноименными ионами при сравнимых концентрациях.

Варианты составов заявленного стекла, а также значения длины волны люминесценции (λ люм., нм), квантового выхода, температуры варки (t варки, °C) и показателя преломления стекла (nD) сведены в таблицы 1 и 2.

Таким образом, разработанные составы стекол на свинцовоборосиликатной основе, активированные ионами редкоземельных и переходных элементов, обладают более высоким квантовым выходом люминесценции в широком спектральном диапазоне по сравнению с силикатными и фосфатными стеклами аналогов и прототипа при сравнимых концентрациях одноименных ионов, кроме того, данные стекла являются низкотемпературными, химически стойкими и хорошо поддаются обработке, что делает данное изобретение перспективным для использования в области люминофоров типа «люминофор в стекле»

Стекло, включающее B2O3, SiO2, Al2O3, отличающееся тем, что дополнительно содержит PbO при следующем соотношении компонентов (вес. %): B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100% (вес. %): Pr2O3, Sm2O3 1,0-10,0; Nd2O3, Tb2O3 1,0-20,0; Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 1,0-10,0; Eu2O3 1,0-15,0; Ce2O3 0,1-10,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ап-конверсионно люминесцирующей оксифторидной наностеклокерамике. Наностеклокерамика включает, мол.%: SiO2 34.5-40.0; PbF2 30.0-32.0; CdF2 10.0-12.0; YbF3 1.0-2.0; PbO 16.0-17.0; Eu2O3 1.5-2.5 и Tb2O3 0.5-1.0.

Изобретение относится к способу модифицирования структуры стекла под действием лазерного пучка для формирования люминесцирующих микрообластей. Фосфатное стекло, содержащее ионы серебра, локально облучают фемтосекундными лазерными импульсами с длиной волны в ближнем инфракрасном диапазоне, с энергией лазерных импульсов в пределах 30-200 нДж, длительностью лазерных импульсов в пределах 300-1200 фс, частотой следования лазерных импульсов в пределах 1-500 кГц.

Изобретение относится к ап-конверсионно люминесцирующей оксифторидной наностеклокерамике. Люминесцирующая наностеклокерамика включает следующие компоненты, мол.

Изобретение относится к оптически прозрачным стеклокристаллическим наноматериалам. Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика содержит, мол.

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к фосфатным стеклам, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных) и усилителей лазерных импульсов сверхкороткой длительности, генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к люминесцентным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении квантового выхода люминесценции стекол с переходными металлами.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к материалам, прозрачным в видимой области спектра, с высоким поглощением в ИК области спектра. Технический результат – повышение поглощения в ближней ИК-области.

Изобретение относится к технологии новых оптических стеклообразных кварцоидных материалов, обладающих люминесценцией в широком спектральном диапазоне, и может быть использовано в производстве волоконных световодов с лазерной генерацией в инфракрасном спектральном диапазоне и различных устройств на их основе для оптимизации элементов волоконно-оптических линий связи.

Изобретение относится к прозрачным стеклокристаллическим оксидным материалам, которые могут использоваться в качестве активной части конверторов в видимую область спектра УФ излучения солнечно-слепого диапазона.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам Yb-содержащих оптических стекол, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных), генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к производству стекол, используемых, преимущественно, в электронной и радиотехнической промышленности. Легкоплавкое стекло содержит, мас.

Стекло // 2631709
Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к производству стекол, которые могут быть использованы для изготовления ваз, стаканов, сувениров. Стекло содержит, мас.

Стекло // 2614768
Изобретение касается составов стекол, которые могут быть использованы в качестве высокотемпературной изоляции обмоточных проводов. Стекло содержит, мас.
Стекло // 2502685
Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к составам стекла, которое может быть использовано для изготовления изделий декоративно-художественного назначения.
Изобретение относится к составам свинцовистых стекол, используемых в микроэлектронике, радиотехнической промышленности. .
Стекло // 2325338
Изобретение относится к области технологии свинцовистых стекол, используемых для изготовления деталей оптических приборов, изделий декоративно-художественного назначения.
Стекло // 2325337
Изобретение относится к составам стекла, используемым в электро- и радиотехнике. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекловидных покрытий для нанесения на изделия из керамики, стекла, металла. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается составов стекла для отделки строительных изделий, например бетонных. .

Стекло // 2046769
Изобретение относится к стеклам и может быть использовано при изготовлении составов, имитирующих полудрагоценные камни для художественно-декоративных изделий и бижутерий.

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к фосфатным стеклам, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных) и усилителей лазерных импульсов сверхкороткой длительности, генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к составам люминесцирующих свинцовоборосиликатных стекол. Стекло содержит следующие компоненты, вес.: B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100 : Pr2O3, Sm2O3 1,0-10,0; Nd2O3, Tb2O3 1,0-20,0; Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 1,0-10,0; Eu2O3 1,0-15,0; Ce2O3 0,1-10,0. Технический результат – получение высокого квантового выхода люминесценции ионов редкоземельных и переходных элементов. 2 табл.

Наверх