DE60310947T2

DE60310947T2 - Vorrichtung zur erzeugung von strahlung

Info

Publication number: DE60310947T2
Application number: DE60310947T
Authority: DE
Inventors: Philips Intel.Prop. & Std. GmbH Thomas JÜSTEL; Philips Intel.Prop. & Std. GmbH Walter MAYR; Philips Intel.Prop. & Std. GmbH Peter J. SCHMIDT; Philips Intel.Prop. & Std.GmbH Helmut BLANKEFORT
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: US20060108910A1; WO2004018589A1; CN1678713A; WO2004018589A8; JP2005536843A; CN1304526C; DE60310947D1; EP1532224B1; ATE350430T1; DE10238399A1; AU2003255922A1; TW200413500A; AU2003255922A8; EP1532224A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung mittels einer Excimer-Entladung, ausgerüstet mit einem zumindest teilweise UV-transparenten Entladungsgefäß, dessen Entladungsraum mit einer Gasfüllung gefüllt ist, mit Mitteln zur Zündung und Aufrechterhaltung einer Excimer-Entladung in dem Entladungsraum und mit einer Beschichtung die eine Licht emittierende Verbindung enthält. Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung sowie eine Licht emittierende Verbindung.
Leuchtstoffe sind zur Lumineszenz befähigte Stoffe, die nach Anregung Licht emittieren. Als anregende Energiearten kommen elektromagnetische Strahlung wie g-Strahlen, Röntgenstrahlen, UV-Licht oder sichtbares Licht, Korpuskularstrahlen wie a-Strahlen oder b-Strahlen, elektrische Felder (Elektrolumineszenz) oder mechanische Einwirkung (Tribolumineszenz) in Frage.
Die Anwendung von Leuchtstoffen ist sehr vielseitig und hängt von der Anregungsart und der Wellenlänge des emittierten Lichtes ab. So werden Leuchtstoffe, die nach Anregung durch Elektronenstrahlen lumineszieren, beispielsweise in Fernseh- und Computerbildschirmen, Oszillographenröhren oder Bildwandlern verwendet.
Leuchtstoffe, die nach Anregung durch Röntgenstrahlen lumineszieren, werden zur Herstellung von Röntgen-Durchleuchtungsschirmen und Röntgenbildverstärkern für medizinische Zwecke verwendet. Die verwendeten Leuchtstoffe müssen Grundsubstanzen haben, die befähigt sind, Röntgenstrahlen stark zu absorbieren.
Leuchtstoffe, die nach Anregung durch UV-Strahlung lumineszieren, werden beispielsweise in Gasentladungslampen oder Plasmabildschirmen verwendet. EP 0 383 388 offenbart beispielsweise eine in einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe verwendete Leuchtstoffzusammensetzung der Formel M_2-3/2x-1/2yPr_xM'_ySiO₄, worin M wenigstens eines der Elemente Ca und Sr ist, ersetzt durch Ba und/oder durch Mg, worin M' wenigstens eines der Elemente Li, Na und K ist, und worin 0,004 ≤ x ≤ 0,10 und 0 ≤ y ≤ 0,10 ist.
Obwöhl für fast alle Anwendungsgebiete geeignete Leuchtstoffe zur Verfügung stehen, gibt es einige Gebiete auf denen die verwendeten Leuchtstoffe noch nicht optimal sind.
Weiterhin ist es notwendig, Leuchtstoffe für neue bzw. für spezielle Anwendungen oder neue Technologien bereitzustellen. Ein Beispiel für eine spezielle Verwendung ist die Verwendung von Xenon-Gasentladungslampen zu Desinfektionszwecken. Mit Hilfe einer UV-C-Licht emittierenden Xenon-Gasentladungslampe können im Wasser befindliche krankheitserregende Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren oder Protozoen unschädlich gemacht werden. Aus der EP 1 048 620 ist eine Xenon-Gasentladungslampe für die Desinfektion von Wasser bekannt.
Gemäß DIN 5031-10 liegt das Maximum der photobiologisch wirksamen UV-Strahlung bei 265 nm.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung bereitzustellen, deren Emissionsspektrum einfach und optimal auf die gewünschte Anwendung eingestellt werden kann.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung bereitzustellen, deren Emissionsspektrum eine große Überlappung mit der DIN 5031-10 aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung mittels einer Excimer-Entladung, ausgerüstet mit einem zumindest teilweise UV-transparenten Entladungsgefäß, dessen Entladungsraum mit einer Gasfüllung gefüllt ist, mit Mitteln zur Zündung und Aufrechterhaltung einer Excimer-Entladung in dem Entladungsraum und mit einer Beschichtung, die eine Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung enthält: (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄:Ln_yM_y, wobei Ln ein aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺,Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewähltes Kation
und M ein aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewähltes Kation ist, mit
0 ≤ x ≤ 1, 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und 0 ≤ z ≤ 1.
Die mit Ce³⁺, Pr³⁺,Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ oder Yb³⁺ aktivierten Licht emittierenden Verbindungen lassen sich alle effizient mit (V)UV-Licht anregen und weisen hohe Absorptionskoeffizienten, insbesondere bei Wellenlängen im Bereich von Xenon-Excimerstrahlung auf.
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung gemäß Anspruch 2 weist ein Emissionsspektrum auf, dessen Emissionsmaxima bei 255 und 265 nm und somit im photobiologisch wirksamen Bereich liegen.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Desinfektionszwecken, insbesondere zur Desinfektion von Wasser, Luft oder Oberflächen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄:Ln_yM_y, wobei Ln ein aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺ Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewähltes Kation
und M ein aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewähltes Kation ist, mit
0 ≤ x ≤ 0,1, 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und 0 ≤ z ≤ 1.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben werden. Es zeigen:
1 im Längsquerschnitt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung,
2 im Querschnitt eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung,
3 im Querschnitt noch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung,
4 das Anregungs- und Emissionsspektrum von Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2,
5 die DIN 5031-10 und das Emissionsspektrum von Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y, mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2,
6 das Anregungs- und Emissionsspektrum von Ca_1-2yLi₂SiO₄:Ce_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und
7 das Anregungs- und Emissionsspektrum von Ca_1-2yLi₂SiO₄:Eu_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung mittels einer Excimer-Entladung ist mit einem zumindest teilweise UV-transparenten Entladungsgefäß 1, dessen Entladungsraum 2 mit einer Gasfüllung gefüllt ist, und mit einer Beschich tung 3, die eine Licht emittierende Verbindung enthält, ausgerüstet. Außerdem ist die Vorrichtung mit Mitteln zur Zündung und Aufrechterhaltung der Excimer-Entladung versehen.
Für das Entladungsgefäß 1 ist eine Vielzahl von Bauformen wie Platten, einfache Rohre, Koaxialrohre, gerade, U-förmig, kreisförmig gebogene oder gewendelte, zylinderförmige oder anders geformte Entladungsröhren möglich. Die Bauform ist dabei im wesentlichen von der geplanten Anwendung der Vorrichtung abhängig.
Eine typische Bauform für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung ist die Form gemäß 1. Als Mittel zur Zündung und Aufrechterhaltung der Excimer-Entladung umfasst diese Bauform unter anderem Elektroden erster und zweiter Art 4, 5. In das Entladungsgefäß 1 ist konzentrisch ein gewendelter Draht eingebracht. Dieser bildet die erste, innere Elektrode der Vorrichtung 4. Das äußere Glas ist mit einem engmaschigen Drahtnetz bedeckt, das die zweite, äußere Elektrode 5 bildet. Das Entladungsgefäß 1 ist gasdicht verschlossen. Der Entladungsraum 2 enthält eine Gasfüllung und auf den inneren Wandungen des Entladungsgefäßes 1 befindet sich eine Beschichtung 3, die eine Licht emittierende Verbindung enthält. Die beiden Elektroden 4, 5 sind mit beiden Polen einer Wechselstromquelle verbunden. Die Elektrodengeometrie zusammen mit dem Druck im Entladungsgefäß 1 und der Gaszusammensetzung wird auf die Daten der Wechselstromquelle abgestimmt.
Eine andere Bauform, welche sich insbesondere zu Desinfektionszwecken eignet, ist die zentral von einem zu desinfizierenden Medium, beispielsweise Wasser oder Luft, durchflossene Koaxialform gemäß 2. Das Entladungsgefäß 1 umfasst zwei koaxiale Glaskörper, die gasdicht zu einer Hohlmanschette verbunden sind. Der Ringspalt zwischen den beiden koaxialen Glaskörpern bildet den Entladungsraum 2 und ist mit einer Gasfüllung versehen. Das zu desinfizierende, fluide Medium kann durch das innere Rohr fließen, an dessen Innenwand eine transparente Elektrode erster Art 4 angeordnet ist. Das zu desinfizierende Medium kann sich auch außerhalb des Außenrohrs befinden. Das äußere Glas ist mit einem engmaschigen Drahtnetz bedeckt, das die äußere, zweite Elektrode 5 bildet. Die Stromversorgung erfolgt durch eine an diese beiden Elektroden angeschlossene Wechselstromquelle. Die inneren Oberflächen der Hohlmanschette weisen eine Beschichtung 3 mit einer Licht emittierenden Verbindung auf.
In einer weiteren möglichen Bauform gemäß 3 enthält die Vorrichtung ein zylindrisches, mit einer Gasfüllung versehenes Entladungsgefäß 1 aus Glas, auf dessen Wandung außen die Elektrode der ersten Art 4 und die Elektrode der zweiten Art 5 elekt risch isoliert voneinander angeordnet sind. Die streifenförmigen Elektroden 4, 5 erstrecken sich über die gesamte Länge des Entladungsgefäßes 1, wobei sie sich mit ihren Längsseiten unter Freilassung von zwei Spalten gegenüberliegen. Auf den inneren Wandungen des Entladungsgefäßes 1 ist die Beschichtung 3 mit der Licht emittierenden Substanz aufgebracht.
Die Mittel zur Zündung und Aufrechterhaltung einer Excimer-Entladung umfassen Elektroden erster und zweiter Art 4, 5. Die Elektroden 4, 5 enthalten ein Metall, zum Beispiel Aluminium oder Silber, eine Metalllegierung oder eine transparente leitfähige anorganische Verbindung, z.B. ITO. Sie können als Beschichtung, als aufgeklebte Folie, als aufgeklebte Folienstreifen, als Draht oder als Drahtnetz ausgebildet sein.
Das Entladungsgefäß 1 ist mit einer Gasfüllung aus Xenon, Krypton, Argon, Neon, Helium oder einem Gasgemisch mit wenigstens einem dieser Gase versehen. Bevorzugt enthält die Gasfüllung sauerstofffreies Xenon oder ein Xenon-haltiges Gasgemisch.
Die Beschichtung 3 enthält eine Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung: (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄:Ln_yM_y, wobei Ln ein aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewähltes Kation
und M ein aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewähltes Kation ist, mit
0 ≤ x ≤ 1, 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und 0 ≤ z ≤ 1.
Das Wirtsgitter (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄ der Licht emittierenden Verbindung kristallisiert in einem tetragonalen Kristallsystem. Durch Dotierung mit dreiwertigen Metallkationen werden Leuchtstoffe erhalten, die je nach verwendetem Metallkation andere Emissionseigenschaften haben. Die dreiwertigen Metallkationen werden in die zweiwertigen Calcium-Positionen eingebaut. Zur Ladungskompensation werden zusätzlich einwertige Kationen in das Kristallgitter eingebaut. Vorteilhaft bei diesem Wirtsgitter ist auch, dass die Dotierungen in hohen Konzentrationen in das Wirtsgitter eingebaut werden können.
Vorzugsweise hat die Licht emittierende Verbindung die Zusammensetzung:
Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y, Ca_1-2yLi₂SiO₄:Ce_yNa_y, Ca_1-2yLi₂SiO₄:Eu_yNa_y, Ca_1-2yLi₂SiO₄:Tb_yNa_y oder Ca_1-2yLi₂SiO₄:Nd_yNa_y mit jeweils 0,001 ≤ y ≤ 0,2. Die Licht emittierende Substanz wird je nach Anwendung ausgewählt. Soll die Vorrichtung zu Desinfektionszwecken, beispielsweise zur Desinfektion von Wasser, Luft oder Oberflächen, verwendet werden, wird vorzugsweise Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 als Licht emittierende Substanz verwendet.
Alternativ kann die Beschichtung 3 noch ein organisches oder anorganisches Bindemittel oder eine Bindemittelzusammensetzung enthalten. Weiterhin kann die Beschichtung 3 oder die Licht emittierende Verbindung selbst noch mit einer Schutzschicht gegen den Angriff der Entladung geschützt werden.
Wenn eine Wechselspannung an die Elektroden 4, 5 angelegt wird, wird in dem bevorzugt xenonhaltigen Füllgas eine stille elektrische Ladung gezündet werden. Dadurch bilden sich im Plasma Xenon-Excimere, d.h. Moleküle, die nur im angeregten Zustand stabil sind. Xe + Xe* = Xe2*
Die Anregungsenergie wird als UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von λ = 140 bis 190 nm wieder abgegeben. Diese Umwandlung von Elektronenenergie in UV-Strahlung erfolgt sehr effizient. Die erzeugten UV-Photonen werden von der Licht emittierenden Verbindung absorbiert und die Anregungsenergie wird in einem längerwelligen Bereich des Spektrums teilweise wieder abgegeben. Der Absorptionskoeffizient der mit Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ oder Yb³⁺ aktivierten Licht emittierenden Verbindungen ist für die Wellenlängen im Bereich der Xenonstrahlung besonders groß und die Quantenausbeute hoch. Das Wirtsgitter beeinflusst die genaue Lage der Energieniveaus des Aktivatorkations, und infolgedessen das Emissionsspektrum.
Zur Herstellung der Licht emittierenden Verbindung werden entsprechende Mengen der Ausgangsverbindungen für das Wirtsgitter Li₂SiO₃, Li₂GeO₃, CaCO₃ und SrCO₃ mit den entsprechenden Mengen eines Salzes des dreiwertigen Metallkations Ln³⁺ und eines Salzes des einwertigen Ladungskompensators M⁺ in Wasser gemischt. Das Wasser wird anschließend entfernt. Die erhaltene Reaktionsmischung wird getrocknet und mehrmals bei Temperaturen zwischen 700 und 900°C geglüht.
Als Salze der dreiwertigen Metallkationen werden vorzugsweise die Nitrate Ln(NO₃)₃ verwendet, wobei Ln aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewählt ist. Als Salze des Ladungskompensators werden vorzugsweise die Carbonate M₂CO₃ eingesetzt, wobei M aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewählt ist.
Die Licht emittierende Verbindung wird auf die Gefäßwände des Entladungsgefäßes 1 mittels eines Flow-Coating-Verfahrens aufgebracht. Die Beschichtungssuspensionen für das Flow-Coating-Verfahren enthalten Wasser oder eine organische Verbindung wie Butylacetat als Lösungsmittel. Die Suspension wird durch Zugabe von Hilfsmit teln, wie Stabilisatoren, Verflüssigern, Cellulosederivaten, stabilisiert und in ihren rheologischen Eigenschaften beeinflusst. Die Suspension der Licht emittierenden Verbindung wird als dünne Schicht auf die Gefäßwand des Entladungsgefäßes 1 aufgebracht, getrocknet und bei 600°C eingebrannt. Das Entladungsgefäß 1 wird dann evakuiert, um alle gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff, zu entfernen. Anschließend wird das Gefäß mit Xenon mit einem Gasdruck von etwa 200 bis 300 mbar gefüllt und verschlossen.
Die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung ist vielseitig und hängt vor allem vom Emissionsspektrum der Vorrichtung ab.
Die beschriebene Vorrichtung mit Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y, mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 als Licht emittierende Verbindung, emittiert Licht im UV-Lichtbereich und eignet sich gut für photolytische Reaktoren hoher Ausbeute. In 4 ist das Anregungs- und Emissionsspektrum der Licht emittierenden Verbindung gezeigt. Da die emittierte Strahlung ein schmalbandiges Spektrum aufweist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise für die Durchführung von wellenlängenselektiven Photoreaktionen verwendet werden.
Ferner können technische photochemische Prozesse (z.B. Photochlorierung, Photobromierung, Photosulfochlorierung) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung effizienter durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Verwendung dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft die Wasser- und Abwasserbehandlung, wobei verunreinigtes Wasser das zu behandelnde Fluid ist. Als Beispiele für die Behandlung können genannt werden: a) Entkeimung; b) Abbau von Schadstoffen, Farbstoffen oder Gerüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 als Licht emittierende Verbindung kann auch für die Sterilisierung anderer Flüssigkeiten und Lösungsmittel verwendet werden.
Der Leuchtstoff Ca_1-2yLi₂SiO₄:Ce_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 kann auch vorteilhaft in einer Vorrichtung zur Röntgen-Computertomographie eingesetzt werden.
Eine Vorrichtung zur Röntgen-Computertomographie weist mindestens eine Röntgenröhre und mindestens einen Röntgendetektor. Meist enthält die Vorrichtung zur Röntgen-Computertomographie eine Röntgendetektor-Anordnung. Ein Röntgendetektor umfasst einen Szintillator und eine Photodiode. Der Szintillator und die Photodiode sind optisch verbunden. Durch Bestrahlung auf den Szintillator fallende Röntgenstrahlen werden in Licht umgewandelt. Die Photodiode wird anschließend durch das von dem Szintillator emittierte Licht bestrahlt. Im Ergebnis kann Information über die Intensität von Röntgenstrahlung als elektrische Information von einer Photodiode erhalten werden.
In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Röntgen-Computertomographie enthält der Szintillator Ca_1-2yLi₂SiO₄:Ce_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2. Der Szintillator wird üblicherweise mit dem Pressverfahren hergestellt. Ein derartiger Szintillator ist beispielsweise mit einem transparenten Kleber an der Photodiode befestigt. Ca_1-2yLi₂SiO₄:Ce_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 weist nach Anregung mit Röntgenstrahlung ein Emissionsspektrum auf, dessen Maximum bei 400 nm liegt. In 6 ist das Anregungs- und Emissionsspektrum der Licht emittierenden Verbindung gezeigt. Der Leuchtstoff eignet sich besonders zum Nachweis oder zur Umwandlung von Röntgenstrahlung, da dort auch die Maxima der in Vorrichtungen zur Röntgen-Computertomographie verwendeten Photomultiplier, basierend auf Cs3Sb-, Bialkali-(S22) oder Multialkalikathoden, liegen. Weiterhin weist der Leuchtstoff mit einer Abklingzeit τ_1/e von 36 ns eine kürzere Abklingzeit (τ_1/e = 40 ns) als der häufig verwendete Szintillator Lu₂SiO₅:Ce auf.
Die Licht emittierende Verbindung Ca_1-2yLi₂SiO₄:Eu_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2 kann beispielsweise vorteilhaft als Rot emittierender Leuchtstoff in einem Plasmabildschirm eingesetzt werden. In 7 ist das Anregungs- und Emissionsspektrum der Licht emittierenden Verbindung gezeigt.
Ausführungsbeispiel 1
Zur Herstellung von Ca_0,98Li₂SiO₄:Pr_0,01,Na_0,01 wurden 25,0 g (278 mmol) Li₂SiO₃, 147 mg (1,39 mmol) Na₂CO₃, 27.3 g (272 mmol) CaCO₃ und 1,21 g (2,78 mmol) Pr(NO₃)₃·6H₂O in demineralisiertem H₂O gemischt und aufgeschlämmt. Das Wasser wurde destillativ entfernt und der erhaltene Rückstand wurde getrocknet. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt einmal 2 h an Luft bei 700°C geglüht und zweimal für jeweils 12 h bei 850°C in CO-Atmosphäre geglüht. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wurde mehrmals mit Wasser und Ethanol gewaschen, getrocknet und mehrere Stunden auf einer Rollenbank gemahlen. Das erhaltene Pulver hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von 3 μm. Das Absorptions- und Emissionsspektrum dieser Licht emittierenden Verbindung ist in 4 gezeigt. In 5 ist die DIN 5031-10 (gestrichelte Kurve) im Vergleich zum Emissionsspektrum von Ca_0,98Li₂SiO₄:Pr_0,01,Na_0,01 (durchgezogene Kurve) gezeigt.
Ausführungsbeispiel 2
Zur Herstellung von Ca_0,96Li₂SiO₄:Ce_0,02,Na_0,02 wurden 9,00 g (100 mmol) Li₂SiO₃, 106 mg (1,00 mmol) Na₂CO₃, 9.61 g (96,0 mmol) CaCO₃ und 869 mg (2,00 mmol) Pr(NO₃)₃·6H₂O in demineralisiertem H₂O gemischt und aufgeschlämmt. Das Wasser wurde destillativ entfernt und der erhaltene Rückstand wurde getrocknet. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt einmal 2 h an Luft bei 700°C geglüht und zweimal für jeweils 12 h bei 850°C in CO-Atmosphäre geglüht. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wurde mit mehrmals mit Wasser und Ethanol gewaschen, getrocknet und mehrere Stunden auf einer Rollenbank gemahlen. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wies einen Farbpunkt x,y von x = 0,160 und y = 0,069 auf. Das Lumenäquivalent der Licht emittierenden Verbindung betrug 30 lm/W. Der Absorptionskoeffizient bei 254 nm der Licht emittierenden Verbindung betrug 93 % und die Quantenausbeute bei dieser Wellenlänge betrug 80 %. Das Absorptions- und Emissionsspektrum dieser Licht emittierenden Verbindung ist in 6 gezeigt.
Ausführungsbeispiel 3
Zur Herstellung von Ca_0,98Li₂SiO₄Eu_0,01,Na_0,01 wurden 20,1 g (218 mmol) Li₂SiO₃, 90,0 mg (2,18 mmol) NaF, 12,0 g (214 mmol) CaO und 933 mg (2.18 mmol) Eu(NO₃)₃·5H₂O in demineralisiertem H₂O gemischt und aufgeschlämmt. Das Wasser wurde destillativ entfernt und der erhaltene Rückstand wurde getrocknet. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt einmal 2 h an Luft bei 700°C geglüht und einmal für 12 h bei 850°C geglüht. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wurde gemörsert und noch mal 6 h bei 850°C geglüht. Das Absorptions- und Emissionsspektrum dieser Licht emittierenden Verbindung ist in 7 gezeigt.
Ausführunsgbeispiel 4
Zur Herstellung von Ca_0,98Li₂SiO₄:Tb_0,01,Na_0,01 wurden 20,1 g (218 mmol) Li₂SiO₃, 90,0 mg (2,18 mmol) NaF, 12,0 g (214 mmol) CaO und 987 mg (2,18 mmol) Tb(NO₃)₃·6H₂O in demineralisiertem H₂O gemischt und aufgeschlämmt. Das Wasser wurde destillativ entfernt und der erhaltene Rückstand wurde getrocknet. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt einmal 2 h an Luft bei 700°C geglüht und einmal für 12 h bei 850°C geglüht. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wurde gemörsert und noch mal 6 h bei 850°C geglüht.
Ausführunsgbeispiel 5
Zur Herstellung von Ca_0,98Li₂SiO₄:Nd_0,01,Na_0,01 wurden 9,82 g (109 mmol) Li₂SiO₃, 46,0 mg (1,09 mmol) NaF, 6,00 g (107 mmol) CaO und 480 mg (1,09 mmol) Nd(NO₃)₃·6H₂O in demineralisiertem H₂O gemischt und aufgeschlämmt. Das Wasser wurde destillativ entfernt und der erhaltene Rückstand wurde getrocknet. Anschließend wurde das Reaktionsprodukt einmal 2 h an Luft bei 700°C geglüht und einmal für 12 h bei 850°C geglüht. Die erhaltene Licht emittierende Verbindung wurde gemörsert und noch mal 6 h bei 850°C geglüht.
Ausführungsbeispiel 6
Es wurde zunächst eine Suspension von Ca_0,98Li₂SiO₄:Pr_0,01,Na_0,01 in Butylacetat mit Nitrocellulose als Binder hergestellt. Mittels eines Flow-Coating-Verfahrens wurde die Suspension auf die Innenwand eines Rohrs aus synthetischem Quarz (Suprasil^TM) von 5 mm Innendurchmesser aufgebracht. Die Dicke der Beschichtung 3 entsprach einem Flächengewicht der Licht emittierenden Verbindung von 3 mg/cm². Der Binder wurde bei einer Temperatur unterhalb von 580°C ausgebrannt. Die Vorrichtung wurde mit Xenon mit einem Gasdruck von 200 bis 300 mbar gefüllt und dann verschlossen. Auf der Außenwand der Vorrichtung wurden diagonal zwei Elektroden 4, 5 aus Aluminiumfolie aufgeklebt.
Die Vorrichtung wurde mit Wechselstrom mit Rechteckcharakteristik mit einer Amplitude von 6 kV und einer Frequenz von 25 kHz betrieben.
Ausführungsbeispiel 7
Das Entladungsgefäß der Vorrichtung 1 nach Ausführungsbeispiel 2 bestand aus einem zylindrischen Rohr aus synthetischem Quarz (Suprasil^TM) mit einer Dicke von 0,7 mm und einem Durchmesser von 50 mm. Es war mit Xenon mit einem Druck von 200 bar gefüllt. In der Achse des Rohrs war eine spiralig gewendelte innere Elektrode 4 aus Metalldraht angeordnet. Auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes wurden sechs Streifen aus Silberfolie parallel zur inneren Elektrode als äußere Elektroden 5 aufgeklebt. Die innere Oberfläche der Außenwandung wurde beschichtet, wobei die Beschichtung 3 Ca_0,98Li₂SiO₄:Pr_0,01,Na_0,01 als Licht emittierende Verbindung enthielt.
Die Vorrichtung wird mit Wechselstrom mit Rechteckcharakteristik mit einer Amplitude von 6 kV und einer Frequenz von 25 kHz betrieben.
Ausführungsbeispiel 8
Das Entladungsgefäß 1 der Vorrichtung nach Ausführungsbeispiel 8 bestand aus zwei koaxialen Rohren aus synthetischem Quarz (Suprasil^TM) mit einer Dicke von 0,7 mm und einem Innendurchmesser von 50 mm bzw. einem Außendurchmesser von 40 mm. Beide Rohre waren an ihren beiden Enden so miteinander verbunden, dass sie eine gasdichte Hohlmanschette bildeten. Das Entladungsgefäß 1 war mit Xenon mit einem Druck von 200 mbar gefüllt. Die der Rohrachse zugewandte Wand der Hohlmanschette wurde auf der Rohrachse zugewandten Seite mit einer Aluminiumschicht überzogen, welche die erste Elektrode 4 bildete, und auf die der Rohrachse abgewandten Wand der Hohlmanschette wurden auf der der Rohrachse abgewandten Seite sechs Streifen aus Silberfolie parallel zur Rohrachse aufgeklebt, welche die zweite Elektrode 5 bildeten. Die inneren Oberflächen der Hohlmanschette waren beschichtet, wobei die Beschichtung 3 Ca_0,98Li₂SiO₄Pr_0,01,Na_0,01 als Licht emittierende Verbindung enthielt.
Die Vorrichtung wurde mit Wechselstrom mit Rechteckcharakteristik mit einer Amplitude von 6 kV und einer Frequenz von 25 kHz betrieben.

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlung mittels einer Excimer-Entladung, ausgerüstet mit einem zumindest teilweise UV-transparenten Entladungsgefäß (1), dessen Entladungsraum (2) mit einer Gasfüllung gefüllt ist, mit Mitteln zur Zündung und Aufrechterhaltung einer Excimer-Entladung (4, 5) in dem Entladungsraum und mit einer Beschichtung (3), die eine Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung, enthält: (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄:Ln_yM_y, wobei Ln ein aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺, Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewähltes Kation und M ein aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewähltes Kation ist, mit 0 ≤ x ≤ 1, 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und 0 ≤ z ≤ 1.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (3) eine Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung aufweist: Ca_1-2yLi₂SiO₄:Pr_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 zu Desinfektionszwecken.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Desinfektion von Wasser, Luft oder Oberflächen.
Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung (Ca_1-x-2ySr_x)Li₂Si_1-zGe_zO₄:Ln_yM_y, wobei Ln ein aus der Gruppe Ce³⁺, Pr³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, Er³⁺ Tm³⁺ und Yb³⁺ ausgewähltes Kation und M ein aus der Gruppe Na⁺, K⁺ und Rb⁺ ausgewähltes Kation ist, mit 0 ≤ x ≤ 0,1, 0,001 ≤ y ≤ 0,2 und 0 ≤ z ≤ 1.
Licht emittierende Verbindung der folgenden Zusammensetzung: Ca_1-2yLi₂Si₄:Pr_yNa_y mit 0,001 ≤ y ≤ 0,2. Inschrift der Zeichnung 4, 5, 6, 7 rel. intensity – rel. Intensität wavelength – Wellenlänge