RU2534138C2 - Люминесцирующее стекло (варианты) - Google Patents
Люминесцирующее стекло (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534138C2 RU2534138C2 RU2012145877/03A RU2012145877A RU2534138C2 RU 2534138 C2 RU2534138 C2 RU 2534138C2 RU 2012145877/03 A RU2012145877/03 A RU 2012145877/03A RU 2012145877 A RU2012145877 A RU 2012145877A RU 2534138 C2 RU2534138 C2 RU 2534138C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- over
- mol
- ultraviolet
- terbium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к плавленому алюмоборатному стеклу, активированному трехзарядными ионами церия (Се3+) и тербия (Tb3+), которое может использоваться в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра. Техническим результатом изобретения является создание стекла с высоким активным поглощением в ультрафиолетовой области спектра и эффективной люминесценцией в области максимальной спектральной чувствительности глаза человека. Стекло (варианты) имеет следующий состав, мол.%:В2О3 55-70, Al2O3 15-35, La2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5 или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-1 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5 или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Gd2O3 1-9, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, или В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Gd2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5, при этом атомарное отношение Tb/Се≥1. 5 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к плавленому алюмоборатному стеклу, активированному трехзарядными ионами церия (Се3+) и тербия (Tb+), которое может использоваться в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра.
Известно люминесцирующее стекло следующего состава, мол. %: 7ОВ2О3, (15-х-y)La2O3, 7ВаО, 8Li2O, хСе2О3, yTb2O3 (см. Lihui Huang, Xiaojun Wang, Hai Lin, Xingren Liu. Luminescence properties of Ce3+ and Tb3+ doped rare earth borate glasses // Journal of Alloys and Compounds, 2001, vol.316, p.256-259). Недостатками известного стекла являются невысокий квантовый выход сенсибилизации люминесценции ионов Tb3+ ионами Се3+ (~35%), малая доля квантов, излучаемых в желто-зеленой области спектра при 530-570 нм (~15%), и сравнительно низкие физико-химические свойства, в частности влагостойкость и механическая прочность. Указанные недостатки снижают конкурентоспособность известного стекла при использовании его в качестве светового визуализатора ультрафиолетовых изображений.
Известно люминесцирующее кварцевое стекло следующего состава, мас.%: (98,5-99,9)SiO2, (0,05-l,00)CeO2, (0,05-0,50)Tb2O3. При этом атомарное соотношение Се/Tb составляет не менее единицы (BY №6969). Недостатком известного стекла является невысокая четкость визуализируемых ультрафиолетовых изображений из-за относительно низкой концентрации легирующей активной примеси и, соответственно, поглощения визуализируемого излучения в относительно толстом слое стекла.
Известно люминесцирующее фосфатное стекло следующего состава, мол.%: (50-60) Р2О5, (5-15) (Li2O+K2O+Na2O+Cs2O), (5-15) (Al2O3+В2О3), (10-25) (MgO+SrO+BaO+CaO), (0-10) Gd2O3, (0.5-10) Tb2O3 и (0-2) СеО2 (патент CN 101462827 (А)). Недостатком известного стекла является низкая водостойкость и относительно невысокое поглощение в области 270-350 нм, обусловленное низкой концентрацией ионов Се3+, что не позволяет достичь высокой четкости визуализируемых ультрафиолетовых изображений.
Известно люминесцирующее стекло следующего состава, мол.%: (65-73) В2О3, (15-20) Al2O3, (8-15) La2O3, (0,1-4) Sm2O3 (BY №14839).
Наиболее близким к заявленному стеклу по технической сущности и достигаемому результату является люминесцирующее стекло следующего состава, мол.%:
SiO2 и/или В2О3 | 35-85, |
Al2O3 | 5-45, |
La2O3 и/или Gd2O3 | 1-35, |
Tb2O3 и/или Се2О3 | 0,5-30 |
при этом атомарное отношение Tb/Се≥1
и La2O3 и/или Gd2O3 может быть замещен не более чем на 50% Y2O3, Lu2O3 и др. (EP 266812, публ. 1991).
Прототип имеет следующие недостатки: малый линейный коэффициент поглощения в ультрафиолетовой области спектра (<10 см-1), обусловленный f-f-переходами ионов активатора (Sm3+), и слабоэффективное возбуждение люминесценции последних через полосу переноса заряда О2-→Sm3+. Кроме того, подавляющая доля квантов люминесценции прототипа приходится на полосы при λ≈600 и 650 нм, которые лежат за пределами максимальной спектральной чувствительности глаза человека.
Указанные недостатки не позволяют использовать прототип для визуализации ультрафиолетовых изображений.
Задачей предполагаемого изобретения является создание стекла с высоким активным поглощением в ультрафиолетовой области спектра и эффективной люминесценцией в области максимальной спектральной чувствительности глаза человека, что позволит достичь высокой четкости и яркости визуализируемого ультрафиолетового изображения.
Поставленная задача решается следующим образом:
1. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3) и лантана (La2O3), дополнительно содержит оксиды церия (Се2О3), тербия (Tb2O3) и сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%: В2О3 55-70, Al2O3 15-35, La2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5. При этом атомарное отношение Tb/Се≥1.
2. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3) и лантана (La2O3), дополнительно содержит оксиды иттрия (Y2O3) церия (Се2О3), тербия (Tb2O3) и сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%: В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5. При этом атомарное отношение Tb/Се≥1.
3. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3) и лантана (La2O3), дополнительно содержит оксиды иттрия (Y2O3), гадолиния (Gd2O3), церия (Се2О3), тербия (Tb2O3) и сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%: В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-9, La2O3 1-9, Се2О3 1-5, Gd2O3 1-9, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5. При этом атомарное отношение Tb/Се≥1.
4. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3) и алюминия (Al2O3), дополнительно содержит оксиды иттрия (Y2O3), церия (Се2О3), тербия (Tb2O3) и сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%: В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Y2O3 1-10, Се2О3 1-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5. При этом атомарное отношение Tb/Се≥1.
5. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3) и алюминия (Al2O3), дополнительно содержит оксиды гадолиния (Gd2O3), церия (Се2О3), тербия (Tb2O3) и сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%: В2О3 55-70, Al2O3 15-35, Gd2O3 1-10, Ce2O31-5, Tb2O3 2-10 и сверх 100% Sb2O3 0,5-5. При этом атомарное отношение Tb/Се≥1.
Исходные материалы смешивали в требуемом соотношении, а полученную шихту плавили на воздухе в платиновом тигле в течение 1 часа. Выработку осуществляли путем отлива в металлические формы. При последующем отжиге вплоть до температуры Т=900°С кристаллизации не наблюдалось.
Уменьшение концентрации Се2О3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения интенсивности полосы поглощения с основными максимумами при λ≈270 и 310 нм, обусловленной ионами Се3+, соответствующего увеличения толщины возбуждаемого слоя и снижения четкости визуализируемого изображения. Увеличение концентрации Се2О3 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения квантового выхода сенсибилизированной ионами Се3+ люминесценции ионов Tb3+.
Уменьшение концентрации Tb2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения эффективности сенсибилизации люминесценции ионов Tb3+ ионами Се3+ и уменьшения интенсивности межконфигурационной полосы поглощения ионов Tb3+ с максимумом при λ≈220 нм, что ведет к снижению четкости и яркости визуализируемого изображения. Увеличение концентрации Tb2O3 сверх заявляемой нецелесообразно главным образом из-за высокой стоимости данного ингредиента.
Уменьшение концентрации Sb2O3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за появления невосстановленных ионов Се4+ и Tb4+, тушащих люминесценцию ионов Се3+ и Tb3+. Увеличение концентрации SD2O3 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения квантового выхода сенсибилизированной люминесценции ионов Tb3+, обусловленного перекрытия спектра поглощения ионов Се3+ и Tb3+ с одноименным спектром ионов Sb3+ и малой эффективности передачи возбуждений от последних к этим редкоземельным ионам.
Изменение концентрации остальных ингредиентов в заявляемых пределах слабо влияет на спектр и квантовый выход люминесценции предполагаемого изобретения, а увеличение их концентрации сверх заявляемой сопровождается кристаллизацией стекла.
Условие Tb/Се≥1, налагаемое на атомарное отношение редкоземельных соактиваторов, обеспечивает при возбуждении через сенсибилизатор превалирующую долю квантов, испускаемых ионами Tb3+.
Составы заявляемого стекла, показатель светоослабления k при различных λ, квантовый выход люминесценции η ионов Tb3+, определенный относительным методом при длине волны возбуждения λ=315 нм с погрешностью ±10%, представлены в таблице.
№ образца | Состав, мол.% | k (см-1) при λ, (нм) | η, % | |||||||||
Al2O3 | В2О3 | Y2O3 | La2O3 | Gd2O3 | Се2О3 | Tb2O3 | Sb2O3 | 315 | 330 | 360 | % | |
1 | 27 | 60 | - | 10 | - | 1 | 2 | 0,5 | 180 | 38 | 2 | 70 |
2 | 15 | 70 | - | 3 | - | 2 | 10 | 5 | >300 | 98 | 5 | 70 |
3 | 33 | 55 | - | 1 | - | 5 | 6 | 3,8 | >300 | 210 | 10 | 50 |
4 | 35 | 55 | - | 4 | - | 2 | 4 | 2,3 | >300 | 85 | 3 | 50 |
5 | 26 | 60 | 9 | 1 | - | 1 | 3 | 0,6 | 180 | 39 | 2 | 75 |
6 | 15 | 70 | 1 | 4 | - | 3 | 7 | 3,2 | >300 | 125 | 8 | 65 |
7 | 21 | 64 | 2 | 1 | 1 | 5 | 6 | 4 | >300 | 230 | 10 | 50 |
8 | 35 | 55 | 1 | 1 | 2 | 2 | 4 | 2,3 | >300 | 83 | 3 | 50 |
9 | 18 | 67 | 1 | 1 | 9 | 1 | 3 | 1 | 185 | 39 | 2 | 70 |
10 | 30 | 60 | - | - | 3 | 2 | 5 | 2,0 | >300 | 83 | 3 | 55 |
11 | 30 | 60 | 4 | - | - | 2 | 4 | 0,8 | >300 | 73 | 3 | 65 |
На чертеже изображены для образца №5 спектр светоослабления (кривая 1) и квантовые спектры люминесценции (кривая 2, возбуждение при λ=315 нм) и возбуждения люминесценции (кривая 3, регистрация при λ=545 нм).
Как видно из приведенных таблицы и изображенных на чертеже спектров, заявляемое стекло характеризуется интенсивным поглощением в ультрафиолетовой области, высоким квантовым выходом люминесценции, возбуждаемой в широких полосах при λ≈220 и 280 нм и большой долей квантов, излучаемых в желто-зеленой области. Оценивая интенсивность проходящего через образец света по известной формуле I=I0e-k(λ)h, где I0 и h - интенсивность падающего света и толщина слоя, находим, что для образцов №1, 5 и 9 практически все падающее излучение при λ=315 нм поглощается в слое 200 мкм. Для остальных образцов этот слой в несколько раз тоньше. Эти характеристики обеспечивают заявляемому стеклу преимущества при использовании в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра.
Claims (5)
1. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3), лантана (La2O3), церия (Се2О3) и тербия (Tb2O3), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
В2О3 55-70,
Al2O3 15-35,
La2O3 1-10,
Се2О3 1-5,
Tb2O3 2-10
и сверх 100% Sb2O3 0,5-5
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
2. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3), лантана (La2O3), иттрия (Y2O3), церия (Се2О3) и тербия (Tb2O3), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
В2О3 55-70,
Al2O3 15-35,
Y2O3 1-9,
La2O3 1-9,
Се2О3 1-5,
Tb2O3 2-10
и сверх 100% Sb2O3 0,5-5
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
3. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3), лантана (La2O3), иттрия (Y2O3), гадолиния (Gd2O3), церия (Се2О3) и тербия (Tb2O3), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
В2О3 55-70,
Al2O3 15-35,
Y2O3 1-9,
La2O3 1-9,
Се2О3 1-5,
Gd2O3 1-9,
Tb2O3 2-10
и сверх 100% Sb2O3 0,5-5
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
4. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3), иттрия (Y2O3), церия (Се2О3) и тербия (Tb2O3), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
В2О3 55-70,
Al2O3 15-35,
Y2O3 1-10,
Се2О3 1-5,
Tb2O3 2-10
и сверх 100% Sb2O3 0,5-5
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
5. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (В2О3), алюминия (Al2O3), гадолиния (Gd2O3), церия (Се2О3) и тербия (Tb2O3), отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид сурьмы (Sb2O3) при следующем соотношении компонентов, мол.%:
В2О3 55-70,
Al2O3 15-35,
Gd2O3 1-10,
Се2О3 1-5,
Tb2O3 2-10
и сверх 100% Sb2O3 0,5-5
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
при этом атомарное отношение Tb/Се больше или равно 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145877/03A RU2534138C2 (ru) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Люминесцирующее стекло (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012145877/03A RU2534138C2 (ru) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Люминесцирующее стекло (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012145877A RU2012145877A (ru) | 2014-05-10 |
RU2534138C2 true RU2534138C2 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=50629187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012145877/03A RU2534138C2 (ru) | 2012-10-26 | 2012-10-26 | Люминесцирующее стекло (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534138C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5747397A (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-05 | Bay Glass Research | Optical glass |
EP1760049A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-07 | Ohara Inc. | Glass or fluorescent glass |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
-
2012
- 2012-10-26 RU RU2012145877/03A patent/RU2534138C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5747397A (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-05 | Bay Glass Research | Optical glass |
EP1760049A1 (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-07 | Ohara Inc. | Glass or fluorescent glass |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012145877A (ru) | 2014-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qiu et al. | Long lasting phosphorescence in Eu2+-doped calcium aluminoborate glasses | |
Sontakke et al. | Effect of synthesis conditions on Ce3+ luminescence in borate glasses | |
Pisarska et al. | Energy transfer from Tb3+ to Eu3+ in lead borate glass | |
Rajaramakrishna et al. | Investigation of XANES study and energy transport phenomenon of Gd3+ to Ce3+ in CaO–SiO2–B2O3 glasses | |
Liu et al. | Scintillation properties and X-ray irradiation hardness of Ce3+-doped Gd2O3-based scintillation glass | |
Du et al. | Luminescence properties of Ce3+-doped oxyfluoride aluminosilicate glass and glass ceramics | |
Xu et al. | Study on the sensitization of Gd3+ on Ce3+/Tb3+ co-doped GBS scintillating glass | |
Kaewjaeng et al. | X-ray radiation shielding of CeO2 doped borosilicate glasses and their luminescence characteristics | |
Wan et al. | Luminescence and energy transfer in Dy3+/Tb3+ co-doped CaO–Al2O3–B2O3–RE2O3 glass | |
Santana-Alonso et al. | Down-shifting by energy transfer in Dy3+–Tb3+ co-doped YF3-based sol–gel nano-glass-ceramics for photovoltaic applications | |
Górny et al. | Effect of acceptor ions concentration in lead phosphate glasses co-doped with Tb3+–Ln3+ (Ln= Eu, Sm) for LED applications | |
Wu et al. | Synthesis and luminescent properties of LiLaSiO4: Dy3+, Eu3+ phosphors for white LEDs | |
Chen et al. | Luminescent properties of Eu3+ doped germanosilicate red glass | |
Zu et al. | Effect of cerium on luminescence and irradiation resistance of Tb3+ doped silicate glasses | |
Khan et al. | Development of bright orange-reddish color emitting material from Sm3+-doped Y2O3 based borosilicate glasses for solid state lighting materials | |
Rittisut et al. | Bright white light emission from (Gd3+/Dy3+) dual doped transparent lithium aluminum borate glasses for W-LED application | |
Sun et al. | Eu3+-activated B2O3–GeO2–RE2O3 (RE= Y3+, La3+ and Gd3+) borogermanate scintillating glasses | |
Fu et al. | Eu3+-activated heavy scintillating glasses | |
Wu et al. | Scintillation properties of Ce3+/Tb3+ co-doped oxyfluoride aluminosilicate glass for exploration of X-ray imaging | |
Wen et al. | Effect of Al powder on Tb3+-doped borogermanate glass for X-ray detection | |
Kaewjaeng et al. | Influence of trivalent praseodymium ion on SiO2–B2O3–Al2O3–BaO–CaO–Sb2O3–Na2O–Pr2O3 glasses for X-Rays shielding and luminescence materials | |
Wang et al. | A potential high color purity and thermally stable red-emitting phosphor based on Tb3+ and Eu3+ co-doped sodium yttrium borate: Synthesis and luminescence spectroscopic characterization | |
Lodi et al. | Promising Tb3+-doped gallium tungsten-phosphate glass scintillator: Spectroscopy, energy transfer and UV/X-ray sensing | |
Zuo et al. | Luminescence and energy transfer of Tb3+–doped BaO–Gd2O3–Al2O3–B2O3–SiO2 glasses | |
Rittisut et al. | New developments in the Gd3+/Sm3+ ions doped lithium aluminum borate glasses of luminescent materials for lighting applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141111 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160310 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161027 |