Люминесцентное вещество

Авторы патента:

C09K11/68 - хром, молибден или вольфрам

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

Владельцы патента RU 2628781:

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

Изобретение относится к квантовой электронике, лазерной оптике, функциональной электронике и может быть использовано при изготовлении оптических устройств, активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, устройств для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также сцинтилляторов. Люминесцентное вещество содержит, масс. %: Li₂O 2,12-2,15; ВаО 14,68-14,73; Gd₂O₃24,73-24,98; Nd₂O₃0,62-1,21; WO₃ 5,55-5,57; MoO₃ остальное. Изобретение обеспечивает увеличение интенсивности люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2 иона Nd³⁺. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, лазерной оптики, функциональной электроники и может быть использовано в оптических устройствах, в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах информатики и лазерной техники для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, в качестве сцинтилляторов.

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 соединения вольфраматомолибдата состава Li3Ba₂Gd₃(WO₄)(MoO₄)₇ со слоистой шеелитоподобной структурой, легированного ионами Nd³⁺ Люминесцентное вещество имеет формулу Li₃BaGd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇(0.02≤x≤0.07).

Аналогами предлагаемого люминесцентного вещества являются люминофоры на основе средних [1] и двойных молибдатов [2], имеющих шеелитоподобную структуру (1. Каминский А.А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. – М.: Наука. 1986. С. 5-61.) и двойных молибдатов (2. Балакирева Т.П., Брискина И.М., Вакулюк Е.А. и др. Люминесценция и стимулированное излучение монокристаллов BaGd_2-xNd_x(MoO₄)_4. Квантовая электроника. 1981. Т. 8. №3. С. 656-660), 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 люминесцентного вещества по изобретению - прототипом - является лазерное вещество на основе тройного молибдата Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x (MoO₄)₈. Ln - La, Gd, Y, Lu, (0.06 ≤x≤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, Nd₂O₃ 0.31-0.73, МоO₃ остальное (3. Кожевникова Н.М. «Люминесцентное вещество». Патент РФ на изобретение №2548086 от 18.03.2015. Бюл. №10).

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 вольфрама, образуя при этом новое вещество состава Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇ (0.02≤x≤0.07)), в пересчете на оксиды состав люминесцентного Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇ вещества соответствует, масс. %: Li₂O 2.12-2.15, ВаО 14.68-14.73, Gd₂O₃ 24.73-24.98, Nd₂O₃ 0.62-1.21, WO₃ 5.55-5.57, МоO₃ остальное.

Люминесцентное вещество Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇ (0.02≤х≤0.07) 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 Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇, легированном Nd³⁺, реализуются сотоподобные слои из Gd - восьмивершинников, к обеим сторонам слоя присоединяются W и Мо-тетраэдры через общие кислородные вершины. Атомы лития занимают различные кристаллографические позиции, треть атомов лития статистически располагается по позициям гадолиния 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 имеют координацию 10 и находятся между слоями, образованными полиэдрами W, Mo и Gd. Кристаллохимическая формула соединений может быть записана в виде Li₂(Ba_0.85 Gd_0.15)₂(Gd_0.675Ba_.0.075Li_0.25)₄(WO₄)(MoO₄)₇.

Соотношение заявляемых составов обусловлено областью фазовой однородности Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇ (0.02≤х≤0.07) образующегося в системе Li₂O - ВаО - Gd₂O₃ - Nd₂O₃ - WO₃ - МоO₃.

Пример 1. Шихту состава, масс. %: Li₂O 2.12, ВаО 14.73, Gd₂O₃ 24.73, Nd₂O₃ 0.62, WO₃ 5.57, МоO₃ остальное, гомогенизируют путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом и проводят двухступенчатый отжиг при 450-550°С в течение 45-50 ч и 700-750°С в течение 70-80 ч. Полученное люминесцентное вещество имеет интенсивность люминесценции на длине электронного перехода ⁴F_3/2→⁴I_11/2иона неодима в 1.65 раза выше, чем прототип, и в 1.75 раз выше, чем базовый объект квантовой электроники Y₃Al₅O₁₂ Nd³⁺ (1.5 ат./%), что показано в таблице.

Пример 2. Шихту состава, масс. %: Li₂O 2.15, ВаО 14.71, Gd₂O₃ 24.98, Nd₂O₃ 0.91, WO₃ 5.56, МоO₃ 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 1.78 раза выше, чем прототип, и в 1.88 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 2.14, ВаО 14.71, Gd₂O₃ 24.86, Nd₂O₃ 1.21, WO₃ 5.55, 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 1.82 раза выше, чем прототип, и в 1.93 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 2.12 масс. % приводит к нарушению однородности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество. Увеличение содержания оксидов гадолиния и оксидов бария выше 24.98 и 14.73 масс. % соответственно способствует образованию второй фазы Gd₂(MoO₄)₃ или ВаМоO₄, что приводит к многофазности люминесцентного вещества и ухудшает его оптическое качество.

Сравнительные характеристики заявляемых составов

Как следует из полученных результатов, техническим результатом изобретения является повышение интенсивности люминесценции ионов неодима. В интервале 2-7 мол. % Nd³⁺ интенсивность люминесценции люминесцентного вещества состава Li₃Ba₂Gd_3-xNd_x(WO₄)(MoO₄)₇ (0.02≤х≤0.07) 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.

Люминесцентное вещество, содержащее оксиды лития Li₂O, бария ВаО, гадолиния Gd₂O₃, неодима Nd₂O₃, молибдена МоО₃, отличающееся тем, что дополнительно содержит оксид вольфрама WO₃ при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Li₂O	2,12-2,15
ВаО	14,68-14,73
Gd₂O₃	24,73-24,98
Nd₂O₃	0,62-1,21
WO₃	5,55-5,57
MoO₃	остальное.

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано для получения надежного люминесцентного маркера в медицине и биологии. Сначала смешивают водные растворы, содержащие катионы Са2+ и Eu3+, при контроле их концентрации и соотношении в растворе.

Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии // 2626020

Изобретение может быть использовано в биомедицине для визуализации кровеносных сосудов, в электронике для ап-конверсионных преобразователей в ячейках кремниевых солнечных батарей.

Кристалл со структурой граната для сцинтиллятора и использующий его детектор излучения // 2622124

Изобретения могут быть использованы в медицинских томографических устройствах, в устройствах для измерения излучения в области физики высоких энергий и разведки природных ресурсов.

Шихта для получения алюминатных люминофоров с кристаллической структурой граната, активированных церием, и способ их получения // 2618867

Изобретение может быть использовано при производстве люминесцентных материалов для источников и преобразователей света. Шихта для получения алюминатных люминофоров с кристаллической структурой граната, активированных церием, общей формулы Y3-x-yGdxCeyAl5O12, где 0≤x≤2,75 и 0,015≤y≤0,5, содержит смесь порошков оксида иттрия(III), оксида алюминия, оксида церия(III), оксида гадолиния(III), восстановителя - металлического алюминия и перхлората натрия в качестве окислителя при следующих соотношениях компонентов, мас.

Шихта для получения люминесцентного материала // 2618250

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении люминофоров. Шихта для получения люминесцентного материала содержит, мас.%: YF3 26,0-29,0; Y2O3 20,0-22,0; V2O5 41,0-43,5; Nd2O3 1,0-1,5; MgWO4 5,5-6,7; SeO3 1,0-1,5; PF5 0,5-0,8.

Способ получения люминофора фосфата лантана, активированного церием и тербием // 2617348

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении люминесцентных покрытий для ламп низкого давления. Сначала смешивают органические экстракты лантана, церия и тербия из азотнокислых растворов в мольном соотношении 0,8:0,15:0,05, соответственно, и в объемном соотношении 7:1:0,8, соответственно.

Способ получения легированного алюмоиттриевого граната // 2613994

Изобретение относится к технологии получения соединений, относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, легированных щелочными и щелочноземельными элементами и элементами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения.

Неорганический монокристаллический сцинтиллятор // 2613057

Изобретение относится к новым неорганическим кристаллическим сцинтилляционным материалам на основе бромида лантана, легированного церием, и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения – гамма-квантов, рентгеновского излучения, космических излучений, элементарных частиц в фундаментальной физике, технике и медицине.

Шихта для получения люминесцентного материала // 2611861

Изобретение относится к химической промышленности. Шихта для получения люминесцентного материала содержит следующие компоненты, мас.%: YF3 26,0-29,0; Y2O3 26,0-28,5; V2O5 20,0-30,0; Gd2O3 15,0-25,5.

Инфракрасный люминофор комплексного принципа действия на основе ортофосфата иттрия, активированный ионами yb3+ и er3+ // 2610767

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий для регистрации модулированного излучения полиспектрального состава.

Люминесцентный материал // 2593638

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и оптики и может быть использовано в устройствах для отображения информации, электронно-лучевых приборах, люминесцентных лампах, в частности, светоизлучающих диодах белого свечения, сцинтилляторах, катодо- и рентгенолюминофорах.

Люминесцентное вещество // 2548086

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.

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

Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии // 2626020

Оптическая среда на основе кристалла галогенида рубидия-иттрия rby2cl7, содержащего примесные ионы одновалентного висмута, способная к широкополосной фотолюминесценции в ближнем ик-диапазоне, и способ ее получения // 2618276

Изобретение относится к оптическим средам на основе кристаллических галогенидов, а также к способу их получения и может быть использовано в системах оптической связи.