Способ определения влажности люминофоров

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОС ЛЮМИНОФОРОВ, основанный на изменени оптически1$. СВОЙСТВ вещества, о т л чающийся тем, что, с целью удешевления и упрощения; а также создания неразрушающего метода определения влажности в рабочих слоях люминесцентных источников света и последующего прогнозирования срока их службы, измерительную поверхнос .ть овра;3цов засвечивают ультрафиолетовым излучением с энергией квантов, большей ширины запрещенной зоны люминофора, пока его noMeijige,ние не достигнет насыщения, измеряют яркости фотолюминесцениии люминесцентных источников света в начале и в конце засветки и определяют влажность люминофора по зависимости относительной яркости фотолюминесценции от влагосодержания люмино((ора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) 0 01 0 21 64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВ..|ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>/ь

05 (21 ) 3416760/18-25 (:22) 02.04.82 .(46) 23.11.83. Вюл. 9 43 (72)(И.К,Верещагин С.М.Кокни и С.В.Йухин (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного .Знамени институт инженеров железнодорожного

;транспорта (53) 535.,37(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР в 44716, кл. 0 01 N. 19/10, 1934.

2,Авторское свидетельство сссР .М 170739, кл. 0.01 Н.19/10, 1964

,(прототий). ,(54 )(57) СПОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ЛЮМИНОФОРОВ, основанный на изменении оптических свойств. вещества,.о т л и ч а ю шийся твм, что, с целью удешевления и упрощения, а также создания неразрушающего метода определения степени влажности в рабочих слоях люминвсцентных ист©чников света и последующего прогнозирования срока их службы, измерительную поверхность образцов засвечивают ультрафиолетовым йэлученивм с энергией квантов, большей ширины запрещенной эоны люминофора, пока его почерне ние не достигнет насыщения, измеряют яркости фотолюминвсценции люминесцентных источников света в начале и в конце засветки и определяют влаж- . ность люминофора по .зависимости относительной яркости фотолюминесценцииЯ от влагосодвржания люминофора..

1056009

Изобретение относится к электрои фотолюминесценции и может быть использовано для контроля качества люминесцентных источников света .(ЛИС) применяемых в системах отображения информации, в вычислительной. технике и на транспорте. Основным преиятствием на пути широкого распространения ЛИС является деградация таких приборов s ïðoöåññå их эксплуатации. Исследования показали, что наиболее сильное влияние на стабильность ЛИС оказывает влага, проникающая в индикаторы на различных стадиях изготовления, хранения и эксплуатации (скорость старения люминофора во влаге существенно возрастает).

Существенные способы герметизации не в состоянии гарантировать влагонепроницаемость инцикаторов, тем более, что в ряде. случаев вода может выделяться внутри самих ЛИС при реакциях полимеризации связующих, применяемых на практике. Таким образом, задача определения степени влажности люминесцентного слоя как .сразу после изготовления JIHC, так и перед его применением (особенно после длительного хранения} является по существу задачей определения качества и надежности работы данного индикатора.

Пренебрежение учетом влияния влаги приводит к большой ошибке в определении срока службы ЛИС по традиционным методикам, поэтому, в ,частности, на сегодняшйий день нет однозначного способа экспресс-анализа готовых ЛИС на срок службы.

Известей способ определения степени влажности люминофора, основан-. ный на выделении ацетилена из карбида кальция при реакции с âîäoé. из люминофора Ц, Недостаток этого способа заключается в том, что для определения влаж. ности требуется значительное коли.чество исследуемого материала (не менее 5 r) и этот материал должен представлять собой порошкообразное вецество. Поэтому при измерении известными способами влажности люмино ðà, содержащегося в промышленных образцах ЛИС, необходимо разрушать образцы и соскабливать слой люминофора.

Известен способ определения влажности люминофоров, основанный на изменении оптических свойств вещества и эаключаюцийся в том, что в контролируемое вецество добавляют небольшое количество 4-хлор-2-сульфобензальацетофенона, а затем определяют момент появления влаги по прекращению люминесценции смеси.

Этим методом можно определять влагу, в углеводородах j2) .

Недостатками этого способа являются необходимость использования эна чительного количества пробы, невозможность определения степени влажности люминофоров в рабочих слоях люминесцентных приборов без разрушения образца, причем исследуемый образец должен представлять собой порошкообразное вещество или жидкость, Цель изобретения — удешевление

10 и упрощение, а также создание нераэрушаюцего метода определения степени влажности люминофора в рабочих слоях Люминесцентных источников света и последующего прог 5 нозирования срока их службы. для достижения поставленной .цели согласно способу определения влаж- . ности люминофоров, основанному на изменении оптических свойств вецества, измерительную поверхность образцов засвечивают ультрафиолетовым излучением с энергией квантов, большей ширины запрещенной зоны люмино:фора, пока его почернение не достиг25

65 нет насыщения, измеряют яркости фотолюминесценции (ФЛ) люминесцентных источников света в начале и в конце засветки и определяют влажность люминофора по зависимости относительной яркости фотолюминесценции от влагосодержания люминофора.

Известно, что в процессе старения влажных ЛИС происходит образование темного налета на поверхности зерен люминофора, экспериментально показано, что подобное потемнение происходит также при освещении люминофора ультрафиолетовым (УФ) светом, энергия квантов которого больше ширины запрещенной зоны люминофора. Ширина запрещенной зоны основы самых широкозонных из применяемых люминофоров цинксульфидных — .соответствует длине волны 340 нм, поэтому засветку можно производить любым источником УФ излучения с длиной волны, меньшей этой величины, т,е. не имеет значения производится ли засветка фиксированными,цлинами волн (например, 313 или 337 нм) или источником имеющим непрерывный спектр.

Это потемнение связано с образованием в процессе засветки (или ударной ионизации кристаллической решетки) неравновесных дырок, которые мигрируют затем к поверхности зерен, где могут принимать участие в электрохимических превращениях сульфида цинка.

На интенсивность протекания указанных реакций большое влияние оказывает влага.

На фиг.. 1 и 2 приведены графики поясняющие предлагаемый способ; на фиг. 3 - схема установки для опреде-l ления степени влажности люминофора.

Из привеДенных графиков (фиг, 1) слецует, что влажные образцы чернеют

1056009

Л gl в/в

РФ УХ

Рие.2 быстрее сухих, степень потемнения пропорциональна влажности люминофора (Н.=98% означает, что образец выдерживался длительное время в эксикатс ре с относительной влажностью воздуха 98%). На основании полученных данных построен градуировочный график, изображенный на фиг. 2,.связывающий относительную яркость (B/Bo ) фотолюминесценции с влажностью светящегося слоя, по этому графику можно определить. содержание влаги в: индикаторах, изготовленных на основе данного люминофора достаточно лишь в теченье определенного времени подвергнуть несколько ЛИС данной серии засветке УФ, изменив яркость их ФЛ в начале .и в конце испытаний.

Схема .установки для определения степени влажности люминофора приведена на фиг. 3. Излучение кварцевой ртутной лампы типа ДРТ 1,.пройдя через фокусирующую систему 2, попадает на исследуемый образец 3, яркость ФЛ определяется при помощи светорегистрирующего устройства 4 (фотоэлектронной приставки типа ФЭП, фотометра малых яркостей типа ВФМ или другого), на входе которого желательно поставить светофильтр 5, отсекающий УФ часть спектра, частично отражаемую люминесцирующим слоем.

Представленные на фиг. 1 результаты относятся к люминофору с зеленым цветом свечения (типа ЭЛС-510 В).

Для определения степени влажности люминофора другой марки необходимо провести предварительные измерения с целью построения соответствующей

ВНИИПИ Заказ 9289/33

Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проеткная,4 градуировочной кривой ° Для построения градуировочного графика снимается серия зависимостей спада яркос ти ФЛ от времени засветки для ЛИС с различным, заранее заданным влагосодержанием. Эти зависимости в процессе засветки выходят на насыщение тем.быстрее, чем больше мощность источника УФ излучения. В нашей установке применялась самая р..распространенная и дешевая лампа типа ДРТ-220 и время выхода яркости

ФЛ на насыщение составляло 6-8 ч.

При использовании более мощного источника УФ излучения время засветки может быть сокращено.

Помимо возможности неразрушающего .

-определения, содержание влаги в люминесцентном слое, достоинством данного способа является его простота, позволяющая при минимальных материальных затратах наладить соответствующий контроль не только на предприятиях-изготовителях, но и в органиэациях-потребителях JIHC Следует отметить также, что поскольку степень потемнения.(и,следователъно, яркость

ФЛ.) меняется в зависимости от времени засветки, достигая насыщения при данных уровнях светового потока (эа счет установления равновесия между

Зр реакциями, приводящими к образованию .металлического Хя, и реакциями, в ходе которых темный налет цинка превращается в прозрачную для видимого света пленку 7,n(OН,)<, срок испытаний

35 ЛИС на влагосодержание может быть, существенно сокращен путем использования более мощных источников света.