Антистоксовый люминофор для визуализации инфракрасного лазерного излучения

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при юстировке лазерных систем, анализе распределения интенсивности излучения в лазерном пучке, а также для защиты денежных знаков и ценных бумаг. Антистоксовый люминофор для визуализации инфракрасного лазерного излучения получен смешиванием порошков антистоксового люминофора марки Ф(а)СД-546-2 в количестве 1-99 мас.% и фторидного люминофора со структурой флюорита - остальное. Состав фторидного люминофора соответствует формуле М1-xHoxF2+х, где М выбирают из группы, состоящей из Са, Sr и Ва, взятых порознь или совместно; 0,01≤х≤0,90. Указанный люминофор способен безынерционно преобразовывать инфракрасное лазерное излучение в спектральном диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм в люминесценцию видимого диапазона длин волн при высокой разрешающей способности. 1 табл., 3 ил.

 

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к материалам для визуализации полей лазерного излучения, и может быть использовано при юстировке лазерных систем, анализе распределения интенсивности излучения в лазерном пучке, а также для защиты денежных знаков и ценных бумаг.

Среди промышленных материалов известен антистоксовый люминофор на основе оксисульфида Y (иттрия), La (лантана), Gd (гадолиния), Lu (лютеция), активированный ионами Но3+ (гольмия) и сенсибилизированный ионами Yb3+ (иттербия), химический состав которого описывается следующей обобщенной химической формулой: (SE1-x-y)2O2S:YbxHoy, где SE - Y, La, Gd, Lu, 0,01<х<0,8; 0,0001<у<0,1 (ЕР 1896551, МПК C09K 1/77, опубл. 10.12.2008).

Основным недостатком антистоксового люминофора для использования в качестве визуализаторов является малый спектральный интервал инфракрасного лазерного излучения (0,94-0,98 мкм), преобразуемого в видимое излечение.

Известна шихта для получения антистоксового люминофора на основе оксидов Y, Zn (цинка), Ва2+ (углекислого бария), включающая оксиды Y, Zn, Yb3+, Er3+ (эрбия), Ва2+, дополнительно содержащие в качестве минерализаторов ВаС12 (хлорид бария) и BaF2 (фторид бария) в соотношении 1:1 в количестве 3-7 мас. % от массы шихты (RU 2015147841, МПК С09К 11/00, опубл. 11.05.2017).

Также известен люминофор комплексного принципа действия на основе оксисульфидов редкоземельных элементов, активированный ионами Но3+ и сенсибилизированный ионами Yb3+, имеющий химический состав,

соответствующий следующей эмпирической формуле: (Ln1-x-y-d-cYbxHoyMe1dMe2c)2O2S, где Ln - по крайней мере один из Y3+, La3+, Gd3+; Me1 - один из ионов элементов II группы Периодической системы - Са2+ (кальций), Sr2+ (стронций), Ва2+ (барий); Me2 - один из ионов элементов IV (Ti4+ (титан), Zr4+ (цирконий), Si4+ (кремний)) или V (Nb5+ (ниобий), Та5+ (тантал)) групп Периодической системы; 0,01≤х≤0,2; 0,0005≤у≤0,01; 0,01≤d≤0,1; 0,005≤с≤0,05 (RU 2614688, МПК С09К 11/84, опубл. 28.03.2017).

Недостатками известных люминофоров является ограниченный спектральный диапазон преобразования инфракрасного лазерного излучения в люминесценцию видимого диапазона длин волн.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является антистоксовый люминофор зеленого цвета свечения на основе оксисульфида Y, активированный ионами Er3+ и сенсибилизированный ионами иттербия Yb3+, имеющий химическую формулу Y2O2S:Yb, Er. Люминофор разработан ООО НПФ «ЛЮМ», выпускается промышленностью с 1982 г. под маркой Ф(а)СД-546-2 (Манаширов О.Я. и др. Состояние и перспективы разработок антистоксовых люминофоров для визуализаторов ИК излучения из области 0,8-13 мкм. // РАН. Неорганические материалы. 1993. Т. 29. №10. С. 1322-1325).

Благодаря высокому качеству известный антистоксовый люминофор зеленого цвета свечения до настоящего времени широко используется в России и за рубежом в различных областях техники. Люминофор имеет достаточно высокую энергетическую эффективность преобразования инфракрасного излучения в диапазоне 780-1600 нм в видимое свечение и обладает необходимыми для практического применения технологическими, эксплуатационными и химическими параметрами. Недостатком известного решения является невозможность визуализации инфракрасного излучения в спектральном диапазоне выше 1600 нм.

Технический результат заключается в создании антистоксового люминофора, способного безынерционно визуализировать инфракрасное

излучение в широком спектральном диапазоне длин волн инфракрасного излучения 780-1650 нм и 1850-2150 нм при высокой разрешающей способности.

Указанный технический результат достигается за счет явления взаимодействия возбужденных ионов Yb3+, Er3+ в антистоксовом люминофоре марки Ф(а)СД-546-2 и ионов Но3+ во фторидном люминофоре со структурой флюорита, легированного ионами Но3+, состав которого отвечает следующей формуле:

M1-xHoxF2+x,

где М выбирают из группы, состоящей из Sr, Са, Ва, взятые порознь или совместно, и где значения индексов х элементов, входящих в состав соединения, удовлетворяют условию 0,01≤х≤0,90, для визуализации лазерного излучения в диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм в видимый диапазон.

Сущность изобретения заключается в том, что антистоксовый люминофор для визуализации инфракрасного лазерного излучения, полученный смешиванием порошков антистоксового люминофора марки Ф(а)СД-546-2 и фторидного люминофора со структурой флюорита, легированного ионами Но3+, состав которого отвечает следующей формуле:

M1-xHoxF2+x,

где М выбирают из группы, состоящей из Sr, Са, Ва, взятые порознь или совместно, и где значения индексов х элементов, входящих в состав соединения, удовлетворяют условию 0,01≤х≤0,90, преобразовывает инфракрасное лазерное излучение в спектральном диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм в люминесценцию видимого диапазона длин волн.

В табл. 1 представлены светотехнические характеристики антистоксового люминофора. На фиг. 1 показан спектр люминесценции антистоксового люминофора в видимом спектральном диапазоне при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 972 нм, на фиг. 2 - спектр люминесценции антистоксового люминофора при возбуждении

лазерным излучением с длиной волны 1532 нм, на фиг. 3 - спектр люминесценции антистоксового люминофора при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 1912 нм.

Для приготовления антистоксового люминофора используют следующие материалы:

- Антистоксовый люминофор марки Ф(а)СД-546-2 производства ЗАО «НПФ «Люминофор» (г. Ставрополь, Россия). Основные характеристики: средний размер частиц 10-15 мкм, область эффективного возбуждения 0,94-1,65 мкм.

- Фторидный порошок со структурой флюорита, легированный ионами Но3+, разработанный ООО «ФотонТехСистем» (г. Саранск, Россия). Основные характеристики: средний размер частиц 0,14 мкм, область эффективного возбуждения 1,8-2,15 мкм.

Заявленное изобретение поясняется следующим примером.

Пример. Для приготовления антистоксового люминофора используют порошки антистоксового люминофора марки Ф(а)СД-546-2 и фторидного люминофора со структурой флюорита, легированного ионами Но3+, взятые в соотношении х:у, где х: 1≤х≤99; у=100-х, которые затем перемешивают.

Спектральный диапазон работы антистоксового люминофора определяют с помощью спектров отражения люминофора, зарегистрированных на сканирующем двулучевом спектрофотометре Perkin Elmer Lambda 950 и с помощью возбуждения полученного антистоксового люминофора инфракрасными лазерными источниками излучения на длинах волн 800 нм, 900 нм, 972 нм, 1064 нм, 1460 нм, 1532 нм, 1857 нм, 1912 нм, 1940 нм и 2064 нм.

Квантовый выход люминесценции определяют с помощью абсолютного метода измерения квантового выхода. Для реализации этой методики собрана установка, состоящая из интегрирующей сферы OL IS-670-LED, спектрорадиометра OL-770 UV/VIS и спектрометра М833 (Solar LS).

Чувствительность люминофора определяют как минимальная плотность мощности падающего излучения лазера при которой еще наблюдается свечение люминофора в видимом диапазоне длин волн. Чувствительность визуализатора зависит от длины волны падающего излучения.

Порог разрушения определяют с помощью визуальной фиксации разрушения люминофора. Люминофор облучают лазерным излучением на длинах волн 800 нм, 972 нм, 1460 нм, 1532 нм и 1912 нм. Начиная с определенного значения плотности мощности падающего излучения, образец начинает разрушаться и появляются продукты горения. Данное значение плотности мощности возбуждения принимают за порог разрушения люминофора. Мощность лазерного излучения измеряют с помощью измерителя мощности 11 PMK-30Н-Н5.

Из анализа данных, представленных в табл. 1 следует, что при облучении антистоксового люминофора инфракрасным излучением в спектральном диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм он обладает интенсивной люминесценцией видимого диапазона спектра (фиг. 1-3).

При проведении испытаний выявлено, что соотношение порошков люминофоров, используемых в изобретении, незначительно влияет на квантовый выход люминесценции во всем спектральном диапазоне работы визуализатора, что связано с высокой эффективностью преобразования инфракрасного лазерного излучения в видимое свечение исходными люминофорами.

По сравнению с известным антистоксовым люминофором заявленное решение позволяет безынерционно визуализировать инфракрасное излучение в широком диапазоне длин волн инфракрасного излучения 780-1650 нм и 1850-2150 нм при высоком контрасте наблюдаемой картины распределения инфракрасного излучения и высокой разрешающей способности.

Антистоксовый люминофор для визуализации инфракрасного лазерного излучения, полученный смешиванием порошков антистоксового люминофора марки Ф(а)СД-546-2 и фторидного люминофора со структурой флюорита, легированного ионами Но3+, состав которого отвечает следующей формуле:

М1-xHoxF2+х,

где М выбирают из группы, состоящей из Са, Sr и Ва, взятых порознь или совместно, и где значения индексов х элементов, входящих в состав соединения, удовлетворяют условию 0,01≤х≤0,90, преобразовывает инфракрасное лазерное излучение в спектральном диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм в люминесценцию видимого диапазона длин волн, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Антистоксовый люминофор
марки Ф(а)СД-546-2 1-99
Фторидный люминофор со структурой
флюорита, легированного ионами Но3+ остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиции сцинтиллятора, содержащей следующие материалы и любые продукты их реакций: материал матрицы, содержащий: первый компонент из по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из щелочных металлов и таллия; второй компонент, представляющий собой натрий; третий компонент, представляющий собой лантан; четвертый компонент из по меньшей мере двух элементов, выбранных из группы, состоящей из фтора, хлора и брома, или (ii) из более чем двух элементов, выбранных из группы, состоящей из галогенов; и активатор для материала матрицы, содержащий церий.

Изобретение относится к композиционному материалу нейтронного сцинтиллятора. Материал включает нейтронный сцинтиллятор формулы Li6Mg1-xCexBr8, где 0<х<1, и связующее, имеющее показатель преломления, который по существу идентичен показателю преломления нейтронного сцинтиллятора.

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.

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.

Изобретение может быть использовано в медицине и технике при изготовлении рентгеновских устройств с энергией излучения более 20 кэВ для диагностики и дефектоскопии.

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционных монокристаллов и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов детекторов гамма- и рентгеновского излучения Сцинтилляционные монокристаллы La(1-m-n)HfnCemBr(3+n), где m - мольная доля замещения La церием (0,0005≤m≤0,3), n - мольная доля замещения La гафнием (0≤n≤0,015), получают из смеси бромидов металлов.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в светодиодах белого свечения. Люминофор имеет общую стехиометрическую формулу ( Y 0,65 ± x   G d 0,30 ± x   L u 0,01   T b 0,01   C e 0,03 ) 3   ( A l 19   y B 0,1 ) 2   ( A l O 3,96 C l 0,02 P 0,02 ) 3 0.05 ≤ x ≤ 0.15,   0.02 ≤ y ≤ 0.04 с квантовым выходом Q>0,9, кубическую структуру граната с пространственной группой Ia3d со спектральными параметрами: λв = 460+_3 нм; λиз = 570+_3 нм, где λиз - длина волны возбуждения люминофора; λиз - длина волны излучения люминофора.

Изобретение может быть использовано в медицинских томографах, при неразрушающем контроле в промышленности, для обеспечения безопасности при осмотре личного имущества, в физике высоких энергий.

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

Изобретение относится к новым неорганическим сцинтилляционным материалам, к новому сцинтиллятору кристаллического типа, особенно в форме монокристалла, и может быть использовано для регистрации ионизирующего излучения в виде электромагнитных волн низких энергий, гамма-излучения, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц в фундаментальной физике, устройствах компьютерной томографии, РЕТ-томографах, в томографах нового поколения, гамма-спектрометрах, в карго-сканерах, в системах каротажа скважин, в системах радиационного контроля и др.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получения поликристаллов четверных соединений ALnAgS3 (A=Sr, Eu; Ln=Dy, Но) моноклинной сингонии со структурой типа BaErAgS3, которые перспективны для применения в качестве люминофоров, полупроводников и неметаллических ферромагнетиков, оптических материалов.

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

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

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

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

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

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

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

Изобретение предназначено для осветительной техники и медицины. Преобразующий длину волны материал включает соединение формулы (Y1-w-x-y-zScwLaxGdyLuz)2-a(SO4)3:Mea, где Me - трехвалентный катион или смесь трехвалентных катионов, способных испускать УФ-C излучение, например, Pr3+, Nd3+ и Bi3+; каждый из w, x, y и z находится в диапазоне от 0,0 до 1,0; w+x+y+z≤1,0; 0,0005≤a≤0,2.

Изобретение может быть использовано в медицине и технике при изготовлении рентгеновских устройств с энергией излучения более 20 кэВ для диагностики и дефектоскопии.

Изобретение относится к неорганической химии и индикаторной технике и может быть использовано при изготовлении плазменных панелей, возбуждаемых постоянным и переменным полем.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при юстировке лазерных систем, анализе распределения интенсивности излучения в лазерном пучке, а также для защиты денежных знаков и ценных бумаг. Антистоксовый люминофор для визуализации инфракрасного лазерного излучения получен смешиванием порошков антистоксового люминофора марки ФСД-546-2 в количестве 1-99 мас. и фторидного люминофора со структурой флюорита - остальное. Состав фторидного люминофора соответствует формуле М1-xHoxF2+х, где М выбирают из группы, состоящей из Са, Sr и Ва, взятых порознь или совместно; 0,01≤х≤0,90. Указанный люминофор способен безынерционно преобразовывать инфракрасное лазерное излучение в спектральном диапазоне длин волн 780-1650 нм и 1850-2150 нм в люминесценцию видимого диапазона длин волн при высокой разрешающей способности. 1 табл., 3 ил.

Наверх