Способ изготовления флюоресцирующего экрана

 

Класс 2la, 34»

СССР № 63464

Главное управление электрослаботочной промы,шленности

Действительный изобретатель ин-и Гумбольд В. Леверенц

Способ изготовления флюоресцирующего экрана

Заявлено 27 декабря 1938 г. в Наркомэлектропром за ¹ 36201 (308280) Опубликовано 31 марта 1944 года

Действие патента распространяется иа 15 лет от 27 декабря 1938 года

Изобретение относится к способам изготовлений флюоресцирующих экранов, преимущественно из фосфоров на основе ортосиликатов, активированных каким-либо металлом, например, марганцем, и им ставится цель дать средство улучшения качества и характеристик этих материалов, применяемых для гроизводства светящихся экранов, употребляемых, например, B телевизионных катодных трубках.

В своей конечной стадии производства указанный флюоресцирующий материал размалывается в шаровой мельнице в такой мелкий порошок, чтобы частички его проходили через сито с числом отверстий от

200 до 400 на линейный дюйм. Измельченный материал наносится на часть стенки электроннолучевой трубки каким-либо подходящим способом, как то: опрыскиванием с обработкой поверхности щеткой или осаждением на поверхность частичек из взвесей в газообразной или жидкой среде. Обнаружено, что изготовленный таким образом экран имеет определенный предел в отно. шенин своего сопротивления сгоранию от действия электронного луча и в отношений эффективности своей люминисцен ции, выражаемой в свечах на ватт. Предполагается, что такое ограничительное свойство следует приписать явлению, которое, очевидно, имеет место в процессе измельчения или растирания материала и обусловливается тем, что наружные поверхности отдельных частичек неровны или находятся в ненормальных условиях кристаллизации. Этим, очевидно, объясняется тот факт, что эффективность люминисценции наружных слоев меньше таковой внутренних слоев отдельных части чек флюоресцирующего материала.

Ухудшение желательных качеств и характеристик экрана, изготовленного иначе, чем по данному изобретению, изобретатель приписывает тому, что материал вообще должен обрабатываться растиранием или измельчением для получения очень мелких частячек, таких, какие применяются при производстве экранов.

Размер частички обычно таков, чтобы она могла пройти через мелкие сита с отверстиями от 200 до

400 на линейный дюйм. Измельчение или растирание очевидно вызывает искажение наружных поверхностей отдельных частичек или, вероятно, может вызвать ненормальные или неестественные условия кристалли¹ 63464 зации поверхностного слоя частички.

Опыты изобретателя показали, что по удалении и скаженной или имеющей ненормальную кристаллизацию нарул ной поверхности частичек, физические свойства и, характеристики тонко измельченного флюоресцирующего материала становятся лучше. Поэтому изобретением предлагается средство удаления поверхностного слоя измельченных частичек флюоресцирующего материала, с целью повышения качеств этого материала; следовательно, изобретение делает возможным производство усовершенствованных флюоресцирующих экранов.

С целью компенсации вредного эффекта искаженного слоя предлагается химическим способом удалять относительно неактивный поверхностный слой частичек флюоресци рующего материала. В соответствии с изобретением, тонко измельченный флюоресцирующий материал опускается в гидролизующий и разлагающий кислый или основной раствор достаточной концентрации и притом на промежуток временй, достаточный для того, чтобы допустить гидроли з и разложение до глубины, равной толщине и скаженного или относипельно неактивного по вврхностного слоя тонко измельченного флюоресцирующего материала. Таким путем вредный поверхностный слой совершенно растворяют или удаляют иным образом, оставляя весьма малые тонко измельченные частички флюоресцирующего материала с неискаженной активной поверхностью.

У совершенствованные экраны, получаемые согласно настоящему изобретению, весьма пригодны для превращения энергии электронного, рентгеновского и т. п. излучения в световую энергию и могут п рименяться в рентгеновских аппаратах, электронных микроскопах, фотоумножителях и электроннолучевых трубках.

Изложенная выше сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен схематически сильно увеличенный разрез частички флюоресцирующего материала.

Концентрацию и род раствора можно варьировать в широких пределах в зависимости от сорта и состава флюоресцирующего материала, равно как и от толщины поверхностного слоя 2 материала, который желательно с нять. Этотолщияа и, следовательно, время, требуемое для обработки флюоресцирующего материала, в соответствии с данным изобретени ем, определяются, конечно, путем эксперимента и в результате аналитического рассмотрения, так как эти величины зависят не только от рода применяемого кислого или щелочного расттвора, концентрации раствора и специфичности обрабатываемого флюоресци рующего материала, но также до некоторой степени от применяемого способа растирания или измельчения материала.

После того, как тонко измельченный флюоресцирующий материал был выдержан в растворе 1 в течение времени, потребного для удаления искаженного или неактивного слоя 2 и получения неискаженного мате1риала 3, последний получается или отфильтрованием обработанных частиц от раствора

1 или испарением. Обработанные частицы затем слегка сушатся путем исскустве нного нагрева или просто на воздухе. После этого просушенные абра ботаяные частицы наносятся на несущую поверхность для образования флюоресцирующе:— го экрана.

Изготовленные по предлагаемому способу экраны для электроннолучевых трубок будут, иметь большее сопротивление сгоранию от бомбардировки электронного луча; в результате этого ухудшение флюоресцирующей эффективности будет меньше и, следовательно, полезный срок службы экрана будет продлен.

Для предотвращения повреждения части чек, обработанных гидролизующим или разлагающим раствором, желательно, чтобы все следы раствора были удалены соответствующим нагревом или испарени¹ 63464 ем во избежание реакции частичек с оставшимся на их поверхности раствором.

Чтобы избежать при менения высоких температур, могущих неблагоприятно повлиять на обрабатываемый флюоресцирующий материал, и чтобы вое же освободить обрабатываемые частички от раствора, предлагается применять раствор легко улетучивающегося основания или кислый раствор с преобладание|м основной или кислой соли.

Применение такого раствора обеспечивает отсутствие загрязнения обрабатываемых часочек флюоресцирующих материалов в их конечном состоянии, вплоть до момента использования при изготовлении экрана без опасности. изменения их физических характеристик вследствие повышения температуры при просушке частичек.

В конкретном случае изготовления флюоресцирующИх экранов на основе ортосиликата цинка с металлическим марганцем в качестве активатора (Уп2%04 .. Мп) частички тонко растертого флюоресцирующего материала имеют поверхностную пленку толщиной порядка нескольких атомных диаметров. Для обработки этого материала рекомендуется брать не сильно щелочной расвор какого-либо легко улетучивающегося основания или раствор с преобладанием1 основной соли, как например, водный аммиак или углеаммиачную соль (NH4)g СОз.

Удовлетворительные результаты были получены при применении пяти нормального водного раствора аммиака Hl оставления в нем измельченных частиц флюоресцирующего материала в течение около 24часов.

Впрочем, концентрацию щелочного раствора можно варьировать в широких пределах в зависимости от того или другого силиката или другого флюоресцирующего материала, обрабатываемого, раствором. Время, потребное для достижения желательного эффекта, определяется экспериментально и, что очевидно, зависит от концентрации щелочного раствора и от природы специального обрабатываемого материала.

В описании настоящего изобретения под гидролизом подразумевается обычное двойное разложение или замещение, где вода является одним реагентом я где может 6ыть и другой реагент.

Гидролиз поверхности отдельных частичек может иметь место в щелочном растворе, причем вслед за гидролизом сквозь искаженные на.ружные слои индивидуальных час тичек отдельные молекулярные составные части флюоресцирующего материала могут рекристаллизоваться на поверхностях индивидуальных частнчек, которые тогда будут уже не искажены, и образовать новый слой или создать на поверхности частицы неискаженный кристаллический слой.

Можно дать еще другое объяснение процесса, имеющего место при обработке флюоресцирующего материала по предлагаемому способу; возможно, что кремнекислота выделяется из раствора и оседает на поверхности индивиду. альных частичек согласно нижеследующем уравнению, образуя прочный слой вокруг каждой частицы:

Н ЯО4 = %02+ 2Н О.

Само собой разумеется, что, хотя здесь был описан только один специальный образец флюоресцирующего материала, изобретение может быть использовано для улучшения какого-либо другого и всякого химически-комбинированного неорганического флюоресцирующего материала и, в частности, применимо при использовании подобных материалов в кристаллической форме, например, весьма различных флюоресцирующих материалов, как фосфорнокислый кадмий, сернистый цинк, фтористый ура нил, сернистый кальций и карбонат цинка.

Точно также следует отметить, что изобретение не ограничено растворами карбоната или гидроокиси аммония, но что может быть использован какой-либо легко улетучивающийся, слегка кислый или щелочной раствор, .подходящий для гидролиза или разложения неактивных поверхностных слоев мел№ 63464 ких частичек флюоресцирующих материалов.

Примерами других, легко улетучивающихся водных щелочных растворов могут служить: сернистый аммоний (ЫН4)з$,, гидроокись тетраметиламмония Х(СНз)4ОН ° 5НзО и водные растворы органических оснований, как например, этиламин

С2НзIV Нз.

В качестве примера подходящего легко улетучивающегося слабого кислого раствора можно привести угольную кислоту (НзСОз), которую можно применить для обработки флюоресцирующего материала с цедью удаления относительно неактивного поверхностного слоя флюоресцирующих частичек, образованного при размалывании. Другими примерами легко улетучивающихся воднокислых растворов могут быть кислоты: азотная, соляная, фосфорная, щавелевая и сероводород.

Изобретение применимо даже к весьма растворимым флюоресцирующим материалам, как например, фосфат кадмия и сульфат цинка, так как время воздействия на материал можно варьировать обратно пропорционально силе растворимости флюоресцирующего материала, что отмечено выше при рассмотрении факторов, определяющих продолжительность воздействия.

Далее следует подчеркнуть, что по данному изобретению не обязательно необходимо сначала обрабатывать частицы, как указано выше, и затем, как следующая отдельная ступень, нанести частицы на несущую поверхность экрана. Там, где это желательно, гидролизующий или разлагающий раствор может быть, например, помещен в чистую трубку, имеющую коническую часть и шейку, т. е. колбу, обычно применяющуюся в производстве электроннолучевых трубок. Если установить трубку так, чтобы сравнительно широкое основание конической части находилось внизу, а шейка была направлена вверх, можно гидролизующий раствор влить в трубку. Частицы необработанного измельченного флюоресцирующего материала всыпают в трубку и встряхивают их в растворе. После этого частицам дают осесть на широкую поверхность основания, составляющую, как обычно в таких трубках, несущую часть экрана. После осаждения достаточного числа частиц, дающего желательную толщину флюоресцирующего материала на поверхности электроннолучевой трубки, остающийся раствор бережно отфильтровывают и подвергают легкому нагреву для просушки частиц. Высушенные частицы достаточно хорошо пристают к поверхности стекла, образуя флюоресцирующий экран с желательными свойствами и качествами, о которых было сказано выше. Таким способом обработки промежуточная ступень процесса, именно — нанесение на стекло обработанного флюоресцирующего материала, — устраняется, давая экономию в работе, стоимости и времени.

Совершенно очевидно, что возможны видоизменения в пределах, понятных сведущим в данной области техники, и притом без отклонения от основной идеи изобретения.

Предмет патента

Способ изготовления флюоресцирующего экрана для электроннолучевых трубок из фосфоров на основе ортосиликатов, активированных каким-либо металлом, например, марганцем, о тли ч ающ ийс я тем, что после измельчения готового флюоресцирующего вещества его растворяют в летучей щелочи, например, нашатырном спирте или углекислом аммонии,. для удаления неактивной поверхности частичек флюорента, появляющейся после размола, а затем высушивают раствор.

Техн. редактор М. С. Бондарев

Отв. редактор Д. А. Михайлов

Л101629. Подписано к печати 14)Ч11 1945 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 73

К патенту

Типография Госпланиздата, им. Воровского, Калуга

М 63464