Люминесцентное вещество

Авторы патента:

C09K11/68 - хром, молибден или вольфрам

C09K11/55 - содержащие бериллий, магний, щелочные или щелочноземельные металлы

Владельцы патента RU 2548086:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской Академии наук (БИП СО РАН) (RU)

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также в качестве сцинтилляторов. Люминесцентное вещество имеет состав Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈, где 0,05≤x≤0,13, и содержит в пересчёте на оксиды, масс. %: Li₂O 2,30-2,38, ВаО 7,87-7,96, СаО 2,88-2,95, Gd₂O₃ 27,89-28,06, Nd₂O₃ 0,26-0,67, МоО₃ - остальное. Интенсивность люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2 иона Nd³⁺ составляет 1,14-1,63 отн. ед. 1 табл., 3 пр.

Цель изобретения - увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2 иона неодима.

Поставленная цель достигается тем, что люминесцентное вещество состоит из нового молибдата состава Li₃BaCaGd₃(MoO₄)₈ со слоистой шеелитоподобной структурой, легированного ионами Nd³⁺. Люминесцентное вещество имеет формулу Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈ (0.05≤×≤0.13).

Аналогами предлагаемого люминесцентного вещества являются люминофоры на основе средних [1] и двойных [2] молибдатов, имеющих шеелитоподобную структуру.

Недостатком этих люминофоров является относительно низкая интенсивность люминесценции ионов Nd³⁺ за счет концентрационного тушения, а также низкий коэффициент преобразования световой энергии.

Наиболее близким по качественному составу люминесцентному веществу по изобретению - прототипом - является лазерное вещество на основе тройного молибдата Li₃Ba₂ Ln_3-x Nd_x (MoO₄)₈, Ln-La, Gd, Y, Lu (0.06≤×≤0.15), в пересчете на оксиды состав лазерного вещества соответствует, масс.%: Li₂O 6.25-6.62, ВаО 8.68-9.17, Ln₂O₃ 6.47-10.95, N₂O₃ 0.31-0.73, MoO₃ - остальное.

Недостатком этого материала является невысокая интенсивность люминесценции Nd³⁺, низкий энергосъем вследствие концентрационного тушения.

Увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2 иона неодима достигается тем, что люминесцентное вещество, содержащее оксиды лития, бария, гадолиния, неодима, молибдена, дополнительно содержит оксид кальция, образуя при этом вещество состава Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈, (0.05≤x≤0.13), в пересчете на оксиды состав люминесцентного вещества соответствует, масс.%: Li₂O 2.30-2.38, ВаО 7.87-7.96, СаО 2.88-2.95, Gd₂O₃ 27.89-28.06, Nd₂O₃ 0.26-0.67, MoO₃ - остальное.

Соотношения заявляемых составов обусловлены областью фазовой однородности молибдата Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈, образующегося в системе Li₂O-ВаО-СаО-Gd₂O₃-Nd₂O₃-MoO₃.

Люминесцентное вещество Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈ (0.05≤x≤0.13) кристаллизуется в слоистой шеелитоподобной структуре, принадлежит к структурному типу моноклинно искаженного шеелита, пр. гр. С2/с, изоструктурно Li₃Ba₂R₃(MoO₄)₈, R-La, Gd, Y, Lu. В структуре Li₃BaCaGd₃(MoO₄)₈, легированного Nd³⁺, реализуются сотоподобные слои из R восьмивершинников, к обеим сторонам слоя присоединяются Мо-тетраэдры через общие кислородные вершины. Атомы лития занимают различные кристаллографические позиции, треть атомов лития статистически располагается по позициям редкоземельного элемента с к.ч=8. Оставшиеся 2/3 атомов лития локализованы в частной позиции на оси второго порядка с октаэдрической координацией по кислороду [3]. Атомы Ва и Са имеют координацию 10 и находятся между слоями, образованными полиэдрами Mo и РЗЭ. Кристаллохимическая формула соединений записана в виде: Li₂(Ba_0.43Ca0.₄₅R_0.15)₂(R_0.675Ba_0.038Ca_0.037Li_0.25)₄(MoO₄)₈.

Пример 1. Шихту состава, масс.%: Li₂O 2.30, ВаО 7.96, СаО 2.95, Gd₂O₃ 28.06, Nd₂O₃ 0.26, MoO₃ - остальное, гомогенизируют путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом и проводят двухступенчатый отжиг при 500-550°C в течение 40-45 ч. и 700-750°C в течение 70-75 ч. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2иона неодима в 1.5 раза выше, чем прототип, и в 1.6 раз выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y₃Al₅O₁₂:Nd³⁺ (1.5 мол.%), что показано в таблице.

Пример 2. Шихту состава, масс.%: Li₂O 2.38, ВаО 7.87, СаО 2.88, Gd₂O₃ 27.89, Nd₂O₃ 0.67, MoO₃ - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_1/2 в 1.7 раза выше, чем прототип, и в 1.8 раза выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y₃Al₅O₁₂:Nd³⁺(1.5 мол.%). Результаты измерений интенсивности люминесценции Nd³⁺ приведены в таблице.

Пример 3. Шихту состава, масс.%: Li₂O 2.34, ВаО 7.92, СаО 2.91, Gd₂O₃ 27.98, Nd₂O₃ 0.47, MoO₃ - остальное, готовили по технологии, описанной в примере 1. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине волны электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2 в 1.75 раза выше, чем прототип, и в 1.85 раза выше, чем базовый люминофор квантовой электроники Y₃Al₅O₁₂:Nd³⁺(1.5 мол.%). Результаты измерений интенсивности люминесценции Nd³⁺ приведены в таблице.

Уменьшение содержания оксида лития ниже 2.30 масс.% приводит к нарушению однородности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество. Увеличение содержания оксидов гадолиния и оксидов бария, кальция выше 28.06 и 7.96, 2.95 масс.% соответственно способствует образованию второй фазы Gd₂(MoO₄)₃ или BaMoO₄, CaMoO₄, что приводит к многофазности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество.

Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности люминесценции ионов неодима. В интервале 5-13 мол.% Nd³⁺ интенсивность люминесценции люминесцентного вещества состава Li₃BaCaGd_3-xNd_x(MoO₄)₈ (0.05≤x≤0.13) превышает интенсивность базового люминофора квантовой электроники и прототипа. Полученное люминесцентное вещество может найти применение в качестве ИК-люминофора, а при условии получения кристаллов высокого оптического качества, устойчивых к влиянию внешних воздействий температуры и влаги, возможно применение в качестве лазерного материала.

Сравнительные характеристики заявляемых составов
Пример	Состав, масс.%	Iотн.
Li₂O	ВаО	СаО	Gd₂O₃	Nd₂O₃	MoO₃
1	2.30	7.96	2.95	28.06	0.26	остальное	1.14* 1.40
2	2.38	7.87	2.88	27.89	0.67	-«-	1.28* 1.58
3	2.34	7.91	2.95	27.77	0.47	-«-	1.31* 1.63
Y₃AL5O₁₂:Nd³⁺ базовый люминофор	-	-	-	-	1.5 мол.%	-	0.71
прототип	6.25-6.62	8.68-9.17	-	8.74	0.31-0.73	-«-	0.93-
Примечание: источник возбуждения - азотный лазер ЛГИ-21. Измерение интенсивности люминесценции проведено на длине волны 1.06 мк. Iотн.* соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно базового люминофора, вторая цифра в столбце. Iотн. соответствует интенсивности люминесцентного вещества относительно прототипа.

Люминесцентное вещество, содержащее оксиды лития Li₂O, бария ВаО, гадолиния Gd₂O₃, неодима Nd₂O₃, молибдена MoO₃, отличающееся тем, что дополнительно содержит оксид кальция СаО при следующем соотношении компонентов масс. %:

Li₂O	2,30-2,38
ВаО	7,87-7,96
СаО	2,88-2,95
Gd₂O₃	27,89-28,06
Nd₂O₃	0,26-0,67
MoO₃	остальное.

Изобретения относятся к химической промышленности и светотехнике и могут быть использованы в светодиодах для эмиссии окрашенного или белого света. Люминесцентное вещество с силикатными люминофорами, легированными Eu2+, содержит твердые растворы смешанных фаз оксиортосиликатов щелочноземельных и редкоземельных металлов, представленными, например, формулой (1-х)MII 3SiO5·x SE2SiO5:Eu, где 0<х≤0,2; МII представляет собой ионы двухвалентного металла, содержащие по меньшей мере один ион, выбранный из группы, состоящей из стронция и бария, и SE - редкоземельные металлы из группы, включающей Y, La, Gd.

Декоративный материал // 2538856

Изобретение относится к «светящимся» картону или бумаге и может быть использовано для декоративно-прикладных работ, в художественном и детском творчестве, в полиграфии и рекламе при изготовлении фотографий, рисунков, визиток.

Люминесцирующий материал для твердотельных источников белого света // 2506301

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в синеизлучающих светодиодах твердотельных источников белого света. Люминесцирующий материал на основе алюмината иттрия, включающего оксид церия, соответствует общей формуле (Y1-xCex)3±αAl5O12+1,5α, где х - атомная доля церия, равная 0,01-0,20; 0<α≤0,5 или 0>α≥1,5.

Способ получения термолюминесцентных материалов // 2502777

Изобретение может быть использовано в дозиметрии слабого ионизирующего излучения, для контроля работы атомных энергетических установок, ускорителей заряженных частиц, рентгеновской аппаратуры.

Сложный кальциевый метасиликат европия и иттрия, люминесцентный материал красного свечения на его основе для ультрафиолетовых светодиодов и способ получения материала // 2470982

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении светодиодов. .

Легированный редкоземельным элементом люминофор на основе щелочноземельного элемента и нитрида кремния, способ его производства и преобразующее излучение устройство, содержащее такой люминофор // 2470980

Люминесцентные материалы красного свечения // 2459855

Изобретение относится к новым люминесцентным материалам для устройств красного свечения, особенно к области новых люминесцентных материалов для СИД и их использованию в устройствах красного свечения.

Люминесцирующий материал для твердотельных источников белого света (варианты) // 2456327

Изобретение относится к области светотехники и, в частности, к люминесцирующим материалам, светящимся в желто-оранжевой области спектра и используемым в твердотельных источниках белого света.

Способ получения люминофоров // 2455336

Изобретение относится к области получения сложных оксидных материалов, в частности к получению алюминатных люминофоров различного химического состава, активированных ионами редкоземельных металлов (РЗМ), и может быть использовано при производстве материалов для источников и преобразователей света.

Фотолюминофор желто-оранжевого свечения и светодиод на его основе // 2455335

Изобретение относится к электронной технике и освещению и может быть использовано при изготовлении осветительных и информационных устройств. .

Способ получения кальцийвольфраматного рентгенолюминофора // 2209228

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к химической технологии производства рентгенолюминофоров для рентгенодиагностики. .

Шихта для получения кальцийвольфраматного рентгенолюминофора // 2034898

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству рентгенолюминофоров для усиливающих рентгеновских экранов. .

Самоактивированный люминофор с излучением в области 0,5 - 0, 7 мкм и способ его получения // 2031918

Изобретение относится к квантовой оптике и может быть использовано в светотехнике, медицинском и электронном приборостроении. .

Люминесцентное вещество // 2024570

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может найти применение в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров с оптической накачкой, в устройствах информатики для отображения информации.

Патент 199303 // 199303

Способ получения вольфраматного люминофора // 137211

Способ получения люминофора // 115232

Люминофор белого свечения на основе двойного ванадата цезия цинка // 2526078

Изобретение относится к области люминофоров, применяемых для изготовления светодиодных систем с белым свечением, близким к спектру солнечного света. Люминофор на основе двойного ванадата цезия цинка CsZnVO4 дополнительно содержит оксиды церия и самария и имеет состав, мас.%: CsZnVO4 99,94-99,98; Sm2O3 0,03-0,01; СеO2 0,03-0,01.

Прозрачный тканеэквивалентный детектор излучений на основе li2b4o7 для термически или оптически стимулированной люминесцентной дозиметрии и способ его изготовления // 2516655

Изобретение относится к химической промышленности и дозиметрии излучений. Для получения прозрачного тканеэквивалентного детектора излучений на основе Li2B4O7 осуществляют следующие этапы: a) смешивают компоненты исходного реагента детектора, включающие деионизированную воду, борную кислоту H3BO3, примесь Mn и связующий материал двуокись кремния SiO2; b) повышают температуру смеси до 75-85°C, добавляют карбонат лития Li2CO3 и побочную примесь Be2+, которая не уменьшает прозрачность детектора в диапазоне длин волн 320-750 нм; c) осуществляют старение, сушку и предварительный обжиг полученного исходного реагента; d) измельчают, шлифуют и просеивают исходный реагент; e) формуют под давлением; f) спекают сформованные корпуса детектора.

Способ получения термолюминесцентных материалов // 2502777