CN1321722A - 一种用于红外光检测的铝酸盐发光材料 - Google Patents

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郑岩
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Abstract

一种用于红外光检测的铝酸盐发光材料,属发光及显示技术领域。该材料包括:(a)含Al的化合物基质并加入碱土金属化合物至少一种;(b)含稀土Sm、Eu、Dy及Ge的化合物激活剂;(c)含稀土或Mn、Bi或Ti的至少一种化合物和助熔剂硼酸盐。当红外激发光在0.8－1.3μm波长时,可产生530－440nm的发光显示,特别适用于低功率半导体激光器的使用。

Description

一种用于红外光检测的铝酸盐发光材料
本发明用于红外激光检测的铝酸盐发光材料，属于发光和显示技术领域。
受不可见的、波长较长、光子能量较低的红外激光束照射，可以发出可见光显示的发光材料，通常称为上转换材料。上转换发光的原理是材料吸收两个以上的红外光子而发射出一个可见光光子。传统的红外上转换材料有稀土氟化物及稀土氧化物，其代表性的材料是NaYF4,BaYF4等，并掺杂稀土激活剂，通常掺Er和Yb可将红外激光转换成绿色可见光，掺Tm和Yb可将红外光转换成兰色可见光。此类上转换材料性能稳定，但发光效率低，一般只有10-20％，且合成工艺繁杂，成本和价格高。中国发明专利96122293.x，CN1185475公开了较成熟的合成工艺及由通式Y1-x-yYbxEryF3给出的上转换材料。另一类上转换材料是由Cu、Pb、Eu、Sm激活的ZnS,SrS发光材料，优点是发光效率高，但性能不稳定、易吸潮、寿命短、合成工艺复杂。后者的上转换材料已作为检测，校对激光的基本配套器件，广泛用于光纤通信，医疗，测量，科学实验及军事领域中。
以铝酸盐为主体的各类发光材料，例如中国专利95115119.3CN1129727；94117228.7CN1115779；95106919.5CN1180095等，目前已广泛用于特种荧光灯，等离子体显示发光，长余辉夜光粉等领域。这类铝酸盐发光材料从发光机理上讲均是由高能量的短波紫外光激发，发出长波可见光，将稀土铝酸盐系列发光材料用于由不可见的长波红外光的上转换发光还未见报道。
本发明的目的是提供一类由铝酸盐为基质，掺以稀土激活剂和共激活剂，可用作红外探测的材料及其合成方法。
本发明新型发光材料的组成包括(a)含有氧化铝化合物的基质，并加入含有Sr,Mg,Ba,Ca的碱土金属化合物中至少一种或一种以上；(b)含有稀土Sm、Eu、Dy及Ge的化合物激活剂；和(c)含有Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Er、Tm、Ho、Yb、Mn、Bi、Ti中一种或一种以上化合物的共激活剂；(d)含有硼酸根化合物的共激活性。
本发明发光材料合成中采用下面的配合比：含铝的氧化物与碱土金属化合物的比例为1∶0.7-0.98摩尔比；其激活剂与共激活剂加入量占碱土金属化合物的0.001％摩尔到5％摩尔；助溶剂硼酸根的加入量为0.9％30％摩尔。上述材料经充分湿法混合，在120℃烘干，再在9001350℃在氮、氢混合气体保护下或以活性碳覆盖表面烧结2-5小时。
图1是本发明发光材料和市售材料发光强度的时间衰减曲线。
本发明所述的发光材料在使用时会有微弱的余辉，其余辉可达100小时以上。在紫外光激发下会有较暗的荧光，当在红外光照射时会有高亮度的发光，红外激发光在0.8-1.3μm范围内均可产生530nm-440nm的发光，其发光强度与红外激发光功率有正比增长关系。如用1.06μm波段红外光照射本发明的发光材料，在1mv时就可使材料起亮，在10mv-20mv时该材料可显相当强的发光。本发明的发光材料制成红外激光检测板后其光衰明显小于目前市售产品3-5倍。如图1H827为本发明发光材料，H720与HL635均为市售产品。本发明的材料比较适合低功率半导体激光器的使用。
本发明实施例如下：
例1、三氧化二铝10克、碳酸锶1克、碱式碳酸镁1克、碳酸钙8克、硼酸0.5克、氧化铕0.07克、氧化镝0.05克、氧化钐0.07克、氧化钕0.02克、氧化锗0.03克。
上述材料混均后放入带盖的氧化铝坩锅中，在氮氢保护气氖下1200℃烧4小时，该材料在1.06μm-10mv红外激光下可产生兰色可见光。
例2、三氧化二铝50g、碳酸锶50克、碱式碳酸镁2克、碳酸钡4克、硼酸1克、氧化钐0.2克、氧化铕0.3克、氧化镝0.3克、氧化铒0.1克、氧化锗0.2克。
例3、氢氧化铝100克、碳酸锶80克、碳酸钙20克、碱式碳酸镁10克、硼酸1.5克、氧化钐0.5、氧化铕1克、氧化镝1克、氧化钬0.1克、氧化锗0.5克。
上述材料装入氧化铝坩锅中在氮氢混合气体中1200℃烧2小时，核材料在1.06μm半导体激光照射时可产生天兰色发光。

Claims (3)

1、一种用于红外光检测的铝酸盐发光材料，其特征在于包括：
a．含有氧化铝化合物的基质，并加入含有Sr、Mg、Ba、Ca的碱土金属化合物中至少一种或一种以上(其中镁应为碱式碳酸镁)；
b．含有稀土Sm、Eu、Dy及Ge的化合物激活剂；
c．含有Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Er、Tm、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Bi、Ti中一种或一种以上化合物的共激活剂；
d．含有硼酸根化合物的助熔剂。
2、根据权利要求1的发光材料，其特征是所述的含有Al2O3的化合物可以是Al2O3、Al2O3.3H2O等；碱土金属化合物可以是SrCO3、Ca(OH)2，碱式MgCO3等；激活剂稀土化合物可以是Sm2O3、Eu(NO3)2、DyCl3等；共激活剂可以是Yb2O3、Tm2O3、BiCl2等；含硼酸根的助熔剂可以是H3BO4、H2BO3等。
3、根据权利要求1的发光材料，其特征是可以采用下列配合比固体化学法烧制：
a．含铝氧化物与碱土金属化合物的比例为1∶0.7-0.98摩尔；激活剂与共激活剂加入量占碱土金属化合物的0.001％摩尔到5％摩尔；助熔剂硼酸根的加入量为0.9-30％摩尔；
b．上述材料经充分湿法混合，120℃烘干，在N2-H2混合气体保护下或以活性碳复盖表面900-1350℃烧结2-5小时。
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