Способ нанесения катодолюминесцентного покрытия

 

Использование: в производстве электронно-лучевых приборов специального назначения. Сущность изобретения: при нанесении тонкослойного катодолюминесцентного покрытия осаждение производят из фракционированной суспензии с узким распределением частиц 0,86 - 1,34 мкм, к которой добавляют 0,027 - 0,035 мас.% полимектакриловой кислоты с мол. м. 2 - 3·10⁴, 0,13 - 0,15 мас.% триэтиламина, 0,008 - 0,012 мас.% нитрата стронция и формируют покрытие из двух слоев частиц, используя удельную навеску, выбранную из отношения: q = dnρΨ_s/15 где q - удельная навеска люминофора, мг/см²; d - диаметр частиц люминофорной суспензии, мкм; n - число слоев люминофорных частиц; ρ - плотность люминофора, г/см³, j_s доля площади покрытия, занятая частицами в одном слое, которая определяется плотностью упаковки частиц и изменяется в пределах от 0,748 до 0,848. Затем для закрепления сформированного покрытия в систему вводят 0,18 - 0,23 мас.% нитрата стронция. 1 табл.

Изобретение относится к электровакуумной промышленности и может быть использовано в производстве электронно-лучевых приборов специального назначения для нанесения катодолюминесцентных покрытий на экран осаждением люминофора в гравитационном поле из суспензии.

Известен способ получения катодолюминесцентных покрытий с высокой разрешающей способностью методом осаждения суспензий люминофора из водных растворов силиката калия в присутствии коагулирующего вещества [1] Недостатком этого способа является низкое сцепление люминофорного покрытия со стеклянной подложкой. Кроме того, используемые для нанесения покрытий суспензии являются агрегативно неустойчивыми, а покрытия неравномерными и рыхлыми.

Известен способ получения прочных люминофорных покрытий с высокой разрешающей способностью методом напудривания и распределения с помощью кисточки люминофора с величиной зерен 1-2 мкм на стеклянную подложку, модифицированную липким слоем нитропленки. Покрытия имели нагрузку 0,5 мг/см² [2] Недостатком этого способа является неравномерность покрытий, получаемых из различного размера зерен люминофора, и, как следствие, их высокая структурная неоднородность.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ нанесения катодолюминесцентного покрытия с высокой разрешающей способностью методом осаждения люминофора в гравитационном поле из суспензии в водном растворе, содержащем 0,012-0,017 мас. полиметакриловой кислоты (ПМАК) и 0,05-0,07 мас. триэтиламина (ТЭА), причем коагулирующее вещество нитрат стронция вводят в систему после осаждения люминофорных частиц на подложку и формирования люминесцентного слоя определенной удельной навески в количестве 0,064-0,085 мас. [3] Недостатком этого способа является то, что получаемые покрытия являются неоднородными, имеют высокую межэлементную неравномерность яркости свечения и низкую плотность упаковки частиц за счет использования суспензий с широким фракционным распределением, в которых возможны процессы агрегации. Добавление к таким суспензиям необходимых компонентов (ПМАК, ТЭА) приводит к дестабилизации полидисперсной суспензии, которая сопровождается разрушением одних и образованием других, более крупных агрегатов. В результате такого перераспределения частиц в процессе осаждения люминофора на поверхности подложки формируется неравномерное покрытие с низкой плотностью упаковки частиц.

Можно предположить, что при формировании тонкослойных катодолюминесцентных покрытий с низкой удельной навеской, необходимой для повышения разрешающей способности, из люминофорных частиц одинакового размера, состоящая из плотно заполненных частицами слоев, покрытие имеет одинаковое число частиц и, как следствие, одинаковую интенсивность свечения. Межэлементная неравномерность яркости свечения (МНЯ) такого покрытия будет минимальной. Изменение МНЯ имеет место и при увеличении числа слоев люминофора в покрытии.

Поскольку получение монодисперсных суспензий в настоящее время не представляется возможным, использование для получения покрытий суспензий с узким распределением частиц значительно уменьшит процесс агрегации, сделает процесс осаждения менее чувствительным к добавляемым в систему компонентам и, таким образом, повысится воспроизводимость светотехнических параметров тонкослойных катодолюминесцентных покрытий.

По заявляемому способу нанесения катодолюминесцентного покрытия, включающему осаждение люминофора из суспензии в водном растворе, содержащем ПМАК и ТЭА, формирование покрытия определенной удельной навески, закрепление люминофорного слоя нитратом стронция, согласно изобретению осаждение проводят из фракционированной суспензии с распределением размеров частиц люминофора в диапазоне 0,86-1,34 мкм, которая дополнительно содержит нитрат стронция при следующем содержании компонентов водного раствора, мас.

ПМАК с молекулярной массой 2-3˙ 10⁴ 0,027-0,035 ТЭА 0,13-0,15 Нитрат стронция 0,008-0,012 Вода Остальное, при этом катодолюминесцентное покрытие формируют из двух слоев частиц люминофора с удельной навеской люминофора, определяемой из отношения q (1) где q удельная навеска люминофора, мг/см²; d диаметр частиц люминофорной суспензии, мкм; n число слоев люминофорных частиц; ρ- плотность люминофора, г/см³; Ψ_s- доля площади покрытия, занятая частицами в одном слое, которая определяется плотностью упаковки частиц и изменяется в пределах от 0,748 до 0,848, а для закрепления сформированного покрытия в систему вводят 0,18-0,23 мас. нитрата стронция.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что осаждение проводят из фракционированной суспензии с узким распределением частиц 0,86-1,34 мкм, которую добавляют кроме 0,027-0,035 мас. ПМАК с молекулярной массой 2 3˙10⁴ и 0,13-0,15 мас. ТЭА 0,008-0,012 мас. нитрата стронция и формируют покрытие из двух слоев частиц с удельной навеской, определяемой из отношения (1), а для закрепления сформированного покрытия в систему вводят 0,18-0,23 мас. нитрата стронция. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Использование при осаждении суспензии на подложку ПМАК с молекулярной массой 2-3˙10⁴ увеличивает адгезионную прочность формируемого покрытия. Уменьшение концентрации ПМАК ниже 0,027% приводит к снижению адгезионной прочности люминофорного покрытия. Увеличение концентрации ПМАК выше 0,035% способствует покрытию частиц толстым полимерным слоем, что приводит к образованию агрегатов частиц люминофора и формируемое покрытие имеет низкую плотность упаковки люминофорных зерен.

При концентрации ТЭА ниже 0,13% наблюдается понижение агрегативной устойчивости суспензии за счет недостаточной ионизации макромолекул ПМАК, а при концентрации ТЭА выше 0,15% понижается адгезионная прочность люминофорного покрытия.

Введение в суспензию нитрата стронция в процессе ее осаждения на поверхность подложки в количестве ниже 0,008 мас. приводит к формированию неравномерного покрытия. Повышение концентрации нитрата стронция выше 0,012 мас. приводит к укрупнению суспензии и расширению ее фракционного распределения, в результате чего уменьшается плотность упаковки зерен люминофора.

При нанесении одного слоя люминофорных частиц на поверхность подложки формируется неравномерное покрытие с низкой плотностью упаковки частиц, а при нанесении трех слоев плотность упаковки увеличивается, однако за счет увеличения толщины люминофорного слоя разрешающая способность катодолюминесцентного покрытия понижается.

Введение после сформирования люминофорного покрытия 0,18-0,23 мас. нитрата стронция является необходимым и достаточным для обеспечения высокой адгезии зерен люминофора к стеклянной поверхности.

Предложенные концентрации компонентов, добавляемых к суспензии с узким фракционным распределением, не нарушает процесса стабилизации частиц и способствует повышению воспроизводимости параметров получаемых катодолюминесцентных покрытий.

Таким образом, введение в суспензию с распределением размера частиц люминофора в диапазоне 0,86-1,34 мкм ПМАК с молекулярной массой 2-3˙10⁴ в количестве 0,027-0,035 мас. ТЭА в количестве 0,13-0,15 мас. нитрата стронция в количестве 0,008-0,012 мас. и дополнительно нитрата стронция в количестве 0,18-0,23 мас. после сформирования двух слоев люминофорных частиц с удельной навеской 0,41-0,46 мг/см² дает возможность получить равномерное покрытие с высокой плотностью упаковки частиц, что позволит повысить разрешающую способность и уменьшить МНЯ люминофорного слоя.

Способ был опробован при нанесении люминесцентных покрытий ЭЛТ с диаметром 130 мм.

П р и м е р 1. 1,08 мл 2,5%-ного раствора ПМАК с молекулярной массой 2˙ 10⁴ разбавляли дистиллированной водой до 50 мл, добавляли 8,7 мл 1,5%-ного ТЭА, все тщательно перемешивали и затем приливали раствор нитрата стронция, приготовленный путем разбавления 0,5 мл 1,6%-ного нитрата стронция до объема 41 мл. После перемешивания вводили 9 мл фракции люминофора КС-450 с узким распределением размеров частиц в диапазоне 0,86-1,34 мкм. Суспензию перемешивали, фильтровали через фильтр Шотта и заливали в оболочку с площадью поверхности 121 см² и внешним диаметром 130 мм. После 2 ч осаждения люминофора на подложке формировалось покрытие в два слоя частиц с удельной навеской 0,41 мг/см², которое закрепляли раствором, приготовленным путем разбавления 5,6 мл 1,6% -ного нитрата стронция до объема 50 мл дистиллированной водой. Раствор нитрата стронция предварительно фильтровали и приливали по стенкам оболочки через воронку. Через 15 мин раствор сливали, а люминофорный слой высушивали при комнатной температуре и отжигали при 400^оС. Полученное из двух слоев зерен люминофора покрытие характеризуется высокой равномерностью.

Последующие примеры условий осаждения люминофорных суспензий и светотехнические характеристики получаемых люминесцентных покрытий приведены в таблице.

Нанесение катодолюминесцентного покрытия на экран ЭЛТ типа 13ЛК18А известным способом с удельной навеской люминофора 0,55-0,60 мг/см² позволило получить покрытие с разрешающей способностью 100 ТВ лин/мм и МНЯ, равной 6% Нанесенное покрытие согласно заявляемому способу на экран ЭЛТ типа 13 ЛК с удельной навеской люминофора 0,41-0,46 мг/см² имеет разрешающую способность 130-140 ТВ лин/мм и МНЯ 4,5-5,5% Использование предлагаемого способа позволяет повысить воспроизводимость светотехнических параметров катодолюминесцентных покрытий с низкой МНЯ и высокой разрешающей способностью (РС) за счет осаждения на поверхность подложки суспензии с узким распределением частиц и повышения плотности упаковки путем формирования оптимального количества слоев люминофора.

Формула изобретения

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ПОКРЫТИЯ, включающий осаждение люминофора из суспензии в водном растворе, содержащем полиметакриловую кислоту и триэтиламин, формирование покрытия определенной удельной навески, закрепление люминофорного слоя нитратом стронция, отличающийся тем, что используют фракционированную суспензию с распределением размеров частиц люминофора в диапазоне 0,86 - 1,34 мкм, которая дополнительно содержит нитрат стронция при следующем содержании компонентов водного раствора, мас.%:
Полиметакриловая кислота с мол.м. 2 - 3 · 10⁴ - 0,027 - 0,035
Триэтиламин - 0,13 - 0,15
Нитрат стронция - 0,008 - 0,012
Вода - Остальное
при этом катодолюминесцентное покрытие формируют из двух слоев частиц люминофора с удельной навеской люминофора, определяемой отношением

где q - удельная навеска люминофора, мг/см²;
d - диаметр частиц люминофорной суспензии, мкм;
n - число слоев люминофорных частиц;
β - плотность люминофора, г/см³;
j_s - доля площади покрытия, занятая частицами в одном слое, которая определяется плотностью упаковки частиц и изменяется в пределах 0,748 - 0,848;
а для закрепления сформированного покрытия в систему вводят нитрат стронция в количестве 0,18 - 0,23% от массы фракционированной суспензии.

РИСУНКИ

Рисунок 1