Люминесцентное литий-боратное стекло

Изобретение относится к области люминесцентных стекол для преобразования ультрафиолетового излучения в белый цвет. Техническим результатом изобретения является создание люминесцентного стекла с высокой прозрачностью в видимом диапазоне. Люминесцентное литий-боратное стекло на основе тетрабората лития Li₂B₄O₇ содержит три легирующих добавки и имеет следующий состав: оксид туллия Tm₂O₃ в концентрации 0,38-0,40% (масс.), оксид тербия Tb₂O₃ в концентрации 0,38-0,40% (масс.), оксид европия Eu₂O₃ в концентрации 0,08-0,09% (масс.) и тетраборат лития Li₂Β₄O₇ (остальное). 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к области люминесцентных стекол для преобразования ультрафиолетового излучения в белый свет.

Известно люминесцентное литий-боратное стекло, легированное европием и алюминием [Шмурак С.З., Кедров В.В., Киселев А.П., Зверькова И.И. Эволюция спектральных характеристик при отжиге литий-боратных стекол, содержащих европий и алюминий. Физика твердого тела, 2013, том 55, вып.2, с.336-342] - аналог. Такое стекло люминесцирует при оптическом возбуждении фиолетовым светом, однако максимум излучения приходится на красную область видимой части спектра, т.е. материал не является источником белого света.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термолюминесцентное литий-боратное стекло (Li₂B₄O₇), легированное медью, серебром и фосфором [Xiong Zhengye Tang, Tang Qiang, Zhang Chunxiang, Luo Daling. Thermoluminescent Li₂B₄O₇ phosphor doped with Cu, Ag and P and its preparation. Pat. CN 1888010 (A), 2007] - прототип. Основной недостаток такого материала состоит в том, что максимум полосы излучения соответствует длине волны 380 нм, т.е. находится в фиолетовой области спектра. Такое стекло не может быть использовано в источниках белого света. Кроме того, материал люминесцирует при изменении температуры, а не при воздействии ультрафиолетового излучения.

Задачей настоящего изобретения является создание люминесцентного литий-боратного стекла для преобразования ультрафиолетового излучения в белый свет.

Поставленная задача решается тем, что в известном люминесцентном литий-боратном стекле, содержащем три легирующие добавки, добавками являются оксид туллия Tm₂O₃, оксид тербия Tb₂O₃ и оксид европия Eu₂O₃.

При возбуждении люминесценции ультрафиолетовым излучением с длиной волны 365 нм литий-боратное стекло, легированное Tm₂O₃, Tb₂O₃ и Eu₂O₃, излучает белый свет, что иллюстрируется спектром люминесценции, показанном на Фиг.1. Достигнутый эффект объясняется тем, что, как видно из спектра на Фиг.1, ионы туллия в матрице продуцируют полосу свечения в синей области видимого спектра, ионы тербия обеспечивают полосы люминесценции в синей и зеленой областях спектра, а ионы европия создают две полосы свечения в оранжевой и красной части спектра. Смешение излучений, происходящее непосредственно в матрице из литий-боратного стекла, обеспечивает результирующее свечение с цветовой температурой, соответствующей белому свету, что подтверждается экспериментальными данными, приведенными в Таблице. Путем изменения соотношения концентраций легирующих добавок возможно регулировать цветовую температуру, как показано в Таблице, где цветовая температура определена из расчета цветовых координат для углов зрения 2 и 10 градусов по спектрам люминесценции, возбужденным ультрафиолетовым излучением с длиной волны 365 нм.

Таблица
Содержание легирующих добавок в литий-боратном стекле, % (масс).	Цветовая температура излучения, K
Tm2O3	Tb2O3	Eu2O3
При угле зрения 2 град.	При угле зрения 10 град.
0,38	0,38	0,08	4930	4790
0,40	0,40	0,09	5390	5010

Литий-боратное стекло, легированное Tm₂O₃, Tb₂O₃ и Eu₂O₃, имеет высокую прозрачность в видимом диапазоне, что подтверждается фотографией образцов материала на Фиг.2 и спектром пропускания света, представленным на Фиг.3.

Сочетание люминесцентных свойств предлагаемого материала с высокой прозрачностью делает его перспективным преобразователем ультрафиолетового излучения в белый свет.

11.04.14Люминесцентное литий-боратное стекло на основе тетрабората лития Li₂B₄O₇, содержащее три легирующих добавки, отличающееся тем, что имеет состав, содержащий оксид туллия Tm₂O₃ в концентрации 0,38-0,40% (мас.), оксид тербия Tb₂O₃ в концентрации 0,38-0,40% (мас.), оксид европия Eu₂O₃ в концентрации 0,08-0,09% (мас.) и тетраборат лития Li₂Β₄O₇ (остальное).