Германат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии



Владельцы патента RU 2673287:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение может быть использовано в электронике. Германат редкоземельных элементов состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26, где 0,05≤х≤0,15, в наноаморфном состоянии используют в качестве люминофора белого цвета свечения. Предложенное изобретение позволяет расширить номенклатуру люминофоров белого свечения, используемых для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в системах светодиодов белого свечения и оптических дисплеях. Предложенный люминофор обладает хорошей термоустойчивостью. 3 пр.

 

Изобретение относится к люминофорам белого свечения, используемым для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в системах WLED и оптических дисплеях.

Известен люминофор белого свечения Sr0.8Ca1.2Y7.2(SiO4)6O2: 0.2Dy3+, 0.6Bi3+ (Qisheng Sun, Xuemin Li, Yide Du, Bo Zhao, Hua Li, Yan Huang, Zhipeng Ci, Jiachi Zhang, Ji Ma, and Yuhua Wang. Luminescence Mechanism and Thermal Stabilities of a White Silicate Phosphor for Multifunctional Applications. J. of the American Ceramic Society, 2016, October, p. 1-9).

Недостатком известного люминофора является отклонение цвета свечения от чисто белого в желто-зеленую область (цветовые координаты 0.3828;0.3999). Известен люминофор белого свечения на основе двойного ванадата цезия и цинка, имеющий состав, масс.%: CsZnVO4 99.94-99.98; Sm2O3 0.03-0.01; СеO2 0.03-0.01. Известный люминофор обеспечивает белый цвет свечения с цветовыми координатами (0.32; 0.34) (патент Ru 2526078; МПК C09K 11/55,82; 2014 г.).

Недостатком известного люминофора являются его невысокая термическая устойчивость, обусловленная достаточно низкой температурой плавления (850°С).

Таким образом, перед авторами стояла задача расширить номенклатуру люминофоров белого цвета свечения за счет разработки термоустойчивого состава.

Поставленная задача решена в предлагаемом германате редкоземельных элементов состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26, где 0.05≤х≤0.15, в наноаморфном состоянии в качестве люминофора белого цвета свечения.

В настоящее время в патентной и научно-технической литературе не описан люминофор белого цвета свечения предлагаемого состава в наноаморфном состоянии.

Спектр свечения предлагаемых люминофоров состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26 (0.05≤х≤0.15) в наноаморфном состоянии состоит из люминесценции с максимумом при 420 нм с интегральной интенсивностью IEu2+=15000-16690 отн. ед. и с максимумом при 620 нм с интегральной интенсивностью IEu3+ =3500-2830 отн. ед. Смешение этих двух видов излучения дает результирующее свечение белого цвета.

Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод, что новое соединение состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26, где 0.05≤х≤0.15, в наноаморфном состоянии, обладающее свойством, которое позволяет использовать его в качестве люминофора в белой области свечения, может быть получено только при условии соблюдения значений 0.05≤х≤0.15. При несоблюдении этих значений х целевой продукт образуется в виде смеси нанокристаллических и наноаморфных частиц и цвет свечения становится либо с розовым оттенком при х<0.05 (цветовые координаты 0.34; 0.29) либо с голубым оттенком при х>0.15 (цветовые координаты 0.30; 0.28).

Белое свечения обусловлено одновременно наличием ионов Eu3+ и ионов Eu2+, которые образуются в результате радиационного восстановления ионов Eu3+ в процессе получения соединения. Кроме того, при испарении состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26, где 0.05≤х≤0.15 для получения наноаморфного состояния образуются дважды отрицательные вакансии в кристаллографических позициях, занимаемых ионами Са2+. Вакансии передают свой отрицательный заряд двум ионам Eu3+, что приводит к дополнительному образованию ионов Eu2+. Смешение излучений ионов Eu3+ и образовавшихся ионов Eu2+ дает результирующее свечение белого цвета.

Люминофор в наноаморфном состоянии может быть получен следующим способом. Берут CaCO3 и оксиды La2O3, Eu2O3, GeO2 в соотношении 2:(3.8-3.4):(0.2-0.6):6, соответственно. Компоненты CaCO3, La2O3, Eu2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте, а GeO2 растворяют в аммиаке (концентрация 2% об.). Перемешивают растворы и выпаривают в течение 2.5-3 ч. Затем смесь тщательно перетирают и обжигают на воздухе при температуре 1200-1250°С в течение 28-30 ч. Полученный продукт состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26 (0.05≤х≤0.15) прессуют в таблетки диаметром 20-25 мм, высотой 15-20 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем таблетку отжигают при температуре 1050-1100°С в течение 8-10 ч. Полученную таблетку для испарения помещают в установку (патент Ru 2353573). Целевой продукт в наноаморфном состоянии получают путем испарения таблетки на стеклянную подложку в вакууме электронным пучком в газе низкого давления (остаточное давление 3 – 5.3 Па). В условия: ускоряющее напряжение в установке 38-40 кВ, длительность импульса 90 - 100 мкс, частота подачи импульсов – 40-50 Гц, ток пучка – 0.2-0.6 А. Контроль наноаморфного состояния проводят с помощью электронной микроскопии и электронографии. Контроль состава целевого продукта проверяют энергодисперсионным и химическим анализами. Люминесценцию возбуждают ксеноновой лампой с использованием светофильтра УФС-5. Спектры люминесценции получают на спектрометре и регистрируют с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).

Получение и применения нового люминофора иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. Берут La2O3 - 15.1100 г., CaCO3 - 2.4425 г., Eu2O3 - 0.9775 г. и GeO2 - 7.6500 г. Компоненты CaCO3, La2O3, Eu2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте, а GeO2 растворяют в аммиаке (концентрация 2% об.). Перемешивают растворы и выпаривают в течение 2.5 ч. Затем смесь тщательно перетирают и обжигают на воздухе при температуре 1200°С в течение 28 ч. Полученный продукт состава Ca2La7.6Eu0.4Ge6O26 (х=0.05) прессуют в таблетку диаметром 20 мм, высотой 15 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1050°С в течение 8 ч. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 3 – 5.3 Па). Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 38 кВ, длительность импульса - 90 мкс, частота подачи импульсов - 40 Гц, ток пучка – 0.2 А. По данным химического и энергодисперсионного анализов состав конечного продукта соответствует формуле Ca2La7.6Eu0.4Ge6O26-δ, где δ – нестехиометрия (δ = 4.3, х = 0. 05). Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии и электронографии. Люминесценцию возбуждают ксеноновой лампой с использованием светофильтра УФС-5. Спектр люминесценции состоит из полосы с максимумом при 420 нм с интегральной интенсивностью 15000 отн. ед. и полосы с максимумом при 620 нм с интенсивностью 3500 отн. ед. Смешение этих двух видов излучения дает результирующее свечение белого цвета. Отношение интегральных интесивностей IEu2+/IEu3+=4.2 отн. ед. Цветовые координаты (0.34; 0.31). Термоустойчивость: температура плавления – 1300°С.

Пример 2. Берут La2O3 - 14.2825 г., CaCO3 - 2.4350 г., Eu2O3 - 1.7150 г. и GeO2 - 7.6475 г. Компоненты CaCO3, La2O3, Eu2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте, а GeO2 растворяют в аммиаке (концентрация 2 об. %). Перемешивают растворы и выпаривают в течение 2.8 часов. Затем смесь тщательно перетирают и обжигают на воздухе при температуре 1225°С в течение 29 ч. Полученный продукт состава Ca2La7.2Eu0.8Ge6O26 (х=0.1) прессуют в таблетку диаметром 22 мм, высотой 18 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1075°С в течение 9 ч. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 3 – 5.3 Па). Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 39 кВ, длительность импульса - 95 мкс, частота подачи импульсов - 45 Гц, ток пучка – 0.4 А. По данным химического и энергодисперсионного анализов состав конечного продукта соответствует формуле Ca2La7.2Eu0.8Ge6O26-δ, где δ = 5.0, х = 0.1. Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии и электронографии. Люминесценцию возбуждают ксеноновой лампой с использованием светофильтра УФС-5. Спектр люминесценции состоит из полосы с максимумом при 420 нм с интегральной интенсивностью 16000 отн. ед. и полосы с максимумом при 620 нм с интенсивностью 3000 отн. ед. Смешение этих двух видов излучений дает результирующее свечение белого цвета. Отношение IEu2+/IEu3+=5,3 отн. ед. Цветовые координаты (0.32; 0.32). Термоустойчивость: температура плавления – 1300°С.

Пример 3. Берут La2O3 - 13.4600 г., CaCO3 - 2,4325 г., Eu2O3 - 2.5650 г. и GeO2 - 7.6350 г. Компоненты CaCO3, La2O3, Eu2O3 растворяют в концентрированной азотной кислоте, а GeO2 растворяют в аммиаке (концентрация 2% об.). Перемешивают растворы и выпаривают в течение 3 ч. Затем смесь тщательно перетирают и обжигают на воздухе при температуре 1250°С в течение 30 ч. Полученный продукт состава Ca2La6.8Eu1.2Ge6O26 (х=0.15) прессуют в таблетку диаметром 30 мм, высотой 20 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1100°С в течение 10 ч. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 3 – 5.3 Па). Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 40 кВ, длительность импульса - 100 мкс, частота подачи импульсов - 50 Гц, ток пучка - 0,6 А. По данным химического и энергодисперсионного анализов состав конечного продукта соответствует формуле Ca2La6.8Eu1.2Ge6O26-δ, где δ = 5.2, х = 0.15. Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии и электронографии. Люминесценцию возбуждают ксеноновой лампой с использованием светофильтра УФС-5. Спектр люминесценции состоит из полосы с максимумом при 420 нм с интегральной интенсивностью 16900 отн. ед. и полосы с максимумом при 620 нм с интенсивностью 2830 отн. ед. Смешение этих двух видов излучений дает результирующее свечение белого цвета. Отношение IEu2+/IEu3+=5.9 отн. ед. Цветовые координаты (0.31; 0.31). Термоустойчивость: температура плавления – 1300°С.

Таким образом, авторы предлагают расширить номенклатуру люминофоров белого свечения за счет использования термоустойчивого люминофора состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26 (0.05≤х≤0.15).

Германат редкоземельных элементов состава Ca2La8(1-х)EuGe6O26, где 0.05≤х≤0.15, в наноаморфном состоянии в качестве люминофора белого цвета свечения.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области медицины, физики высоких энергий и разведки природных ресурсов и могут быть использованы в томографах и счётчиках излучения. Люминофоры со структурой граната содопированы одновалентным или двухвалентным катионом по меньшей мере одного типа при молярном отношении 7000 м.д.

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционного кристаллического материала для детекторов излучения, используемых для приборов позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), рентгеновской компьютерной томографии (КТ), различных радиметров в области физики высоких энергий, ресурсодобывающих приборов.

Изобретение может быть использовано в детекторах ионизирующего излучения и КТ-сканерах. Сначала смешивают Y2O3, CeO2, Tb4O7, Al2O3 и Ga2O3, пропитывают один из них или несколько источником V.

Изобретение относится к сцинтилляционному составу на основе граната для применения при обнаружении ионизирующего излучения, который может быть использован для обнаружения гамма-квантов в ПЭТ-визуализации.

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, интегральной оптики и может быть использовано для производства светоизлучающих диодов белого свечения, сцинтилляторов, сенсоров, для отображения знаковой, графической и телевизионной информации.

Изобретение модет быть использовано в светоизлучающих диодах. Люминофор, излучающий желто-оранжевый свет, имеет общую формулу Sr9-a-b-xMaMg1,5+b(PO4)7:xEu2+, где M - Ca и/или Ba; 0,001≤x≤0,9; 0≤a≤1,0; 0≤b≤2,3.

Изобретение может быть использовано для обнаружении гамма-фотонов, а также в медицинских устройствах, содержащих детекторы гамма-фотонов, например в системах визуализации позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Изобретение относится к области радиоэкологического мониторинга и дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения и может быть использовано в персональных и аварийных дозиметрах для определения дозозатрат персонала рентгеновских кабинетов, мобильных комплексов радиационного контроля, зон с повышенным радиационным фоном, территорий хвостохранилищ отработанных радиоактивных материалов и отходов.

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано при получении люминофоров. Сначала готовят исходную смесь, включающую стехиометрические количества предварительно прокаленных при температуре 900-910°С оксидов лантана и неодима, содержащих примесь гольмия, и предварительно прокаленных при температуре 640-650°С оксида германия и карбоната натрия, взятого с избытком 25-30 мас.%.

Изобретение относится к материалам дозиметрии ионизирующих излучений и может быть использовано в приборах регистрации излучений в окружающей среде, в радиологических исследованиях пищевых продуктов.

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано при изготовлении элементов защиты в защищенных или ценных документах. Цинк-сульфидный люминофор представляет собой порошок со средним размером зерна 2-20 мкм и имеет химическую формулу ZnS: Аа, Mb, Xc, где А - это Cu, которая может быть заменена Ag и/или Au; М – Al, который может заменен Bi, Ga и/или In; X – хотя бы один из F, Cl, Br и I; 0<(a+b+c)<0,12; 0,0001<a<0,008; 0,6⋅а<b<4⋅а; 2⋅b<с<4⋅b.

Изобретения относятся к области медицины, физики высоких энергий и разведки природных ресурсов и могут быть использованы в томографах и счётчиках излучения. Люминофоры со структурой граната содопированы одновалентным или двухвалентным катионом по меньшей мере одного типа при молярном отношении 7000 м.д.

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционного кристаллического материала для детекторов излучения, используемых для приборов позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), рентгеновской компьютерной томографии (КТ), различных радиметров в области физики высоких энергий, ресурсодобывающих приборов.

Изобретение может быть использовано в детекторах ионизирующего излучения и КТ-сканерах. Сначала смешивают Y2O3, CeO2, Tb4O7, Al2O3 и Ga2O3, пропитывают один из них или несколько источником V.

Изобретение относится к химической промышленности, защищенной полиграфии, сельскому хозяйству, электронике и осветительной технике и может быть использовано при изготовлении полимерных пленок для создания искусственного освещения теплиц и оранжерей, светодиодов, визуализаторов ИК-излучения, приборов ночного видения, дозиметров, дисплеев для отображения буквенно-числовой информации.

Изобретение относится к сцинтилляционному составу на основе граната для применения при обнаружении ионизирующего излучения, который может быть использован для обнаружения гамма-квантов в ПЭТ-визуализации.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сцинтилляционных материалов для томографов. Порошок для производства сцинтилляционного материала помещают в форму и сжимают одноосным или изостатическим сжатием.

Изобретение может быть использовано в ядерной технике при изготовлении детекторов ионизирующих излучений. Исходное люминесцентное вещество на основе тетрабората лития получают нейтрализацией горячего раствора борной кислоты карбонатом лития, введением первой добавки с химическим элементом, встраивающимся в структуру каркаса синтезируемого люминесцентного вещества, первым прокаливанием до температуры, обеспечивающей освобождение синтезированного материала от летучих остатков, измельчением полученной шихты до размеров ее частиц 5-10 мкм, пропиткой измельченной шихты водно-спиртовым раствором второй добавки и вторым прокаливанием пропитанного материала.

Изобретение относится к материалам для сцинтилляционной техники, к эффективным быстродействующим сцинтилляционным детекторам гамма- и альфа-излучений в приборах для экспресс-диагностики в медицине, промышленности, космической технике и ядерной физике.

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, интегральной оптики и может быть использовано для производства светоизлучающих диодов белого свечения, сцинтилляторов, сенсоров, для отображения знаковой, графической и телевизионной информации.

Изобретения относятся к области медицины, физики высоких энергий и разведки природных ресурсов и могут быть использованы в томографах и счётчиках излучения. Люминофоры со структурой граната содопированы одновалентным или двухвалентным катионом по меньшей мере одного типа при молярном отношении 7000 м.д.

Изобретение может быть использовано в электронике. Германат редкоземельных элементов состава Ca2La8Eu8хGe6O26, где 0,05≤х≤0,15, в наноаморфном состоянии используют в качестве люминофора белого цвета свечения. Предложенное изобретение позволяет расширить номенклатуру люминофоров белого свечения, используемых для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в системах светодиодов белого свечения и оптических дисплеях. Предложенный люминофор обладает хорошей термоустойчивостью. 3 пр.

Наверх