RU2579056C1 - Люминесцирующая наностеклокерамика - Google Patents
Люминесцирующая наностеклокерамика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579056C1 RU2579056C1 RU2014154506/03A RU2014154506A RU2579056C1 RU 2579056 C1 RU2579056 C1 RU 2579056C1 RU 2014154506/03 A RU2014154506/03 A RU 2014154506/03A RU 2014154506 A RU2014154506 A RU 2014154506A RU 2579056 C1 RU2579056 C1 RU 2579056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- ceramic
- pbf
- yellow
- luminescent
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оптически прозрачным стеклокристаллическим наноматериалам. Технический результат изобретения - создание прозрачной оксифторидной стеклокерамики, обладающей свойством преобразования инфракрасного излучения в видимое и характеризующейся высокой интенсивностью желтой ап-конверсионной люминесценции. Люминесцирующая наностеклокерамика включает, мол.%: SiO2 35.0-40.0; GeO2 7.5-12.7; PbO 15.0-18.5; PbF2 30.0-38.5 и Er2O3 1.0-1.5. 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к оптически прозрачным стеклокристаллическим наноматериалам, а именно к ап-конверсионно люминесцирующей оксифторидной наностеклокерамике, активированной и соактивированной ионами редкоземельных элементов, в частности ионами эрбия, и предназначено для использования в качестве активной среды в ап-конверсионных лазерах, желтых люминофорах и др. для преобразования инфракрасного лазерного излучения в видимое желтое излучение.
Прозрачная оксифторидная наностеклокерамика получается на основе оксифторидных стекол, активированных редкоземельными ионами. В процессе термической обработки исходного стекла в стеклянной матрице формируется нанокристаллическая фаза - фторидные нанокристаллы, активированные ионами РЗЭ, в результате чего оксифторидная стеклокерамика сочетает в себе лучшие свойства низкофононных фторидных нанокристаллов, определяющих оптические свойства редкоземельных ионов, и простоту изготовления, улучшенные физико-химические свойства оксидных силикатных стекол.
Известна люминесцирующая оксифторидная стеклокерамика, активированная ионами эрбия, состава в вес. %: 47.5 LaF3; 25 B2O3; 10 PbF2; 15 Al2O3; 2.5 Er2O3 [1]. Получение известной стеклокерамики требует достаточно высоких температур синтеза (1200°С) и термической обработки (680°С) исходного стекла, что повышает энергозатраты на ее производство.
Кроме того, известная стеклокерамика преобразует инфракрасное излучение в видимое зеленое и красное, но не в желтое свечение.
Известна люминесцирующая стеклокерамика, содержащая в мол. %: SiO2 - 40.0; Al2O3 - 25.0; Na2CO3 - 18.0; YF3 - 10.0; NaF - 7.0; xErF3 (x=0.05; 0.2; 0.5; 1.0 и 2.0) [2]. Стеклокерамика характеризуется зеленым и красным излучением в спектральной области 520-545 нм и 660 нм, соответственно. Для получения наностеклокерамики стекло указанного состава синтезируют при температуре 1450°С. Исходное стекло подвергают термической обработке в интервале температур 570-650°С, в результате которой в матрице стекла формируются нанокристаллы NaYF4, содержащие ионы эрбия Er3+ и обусловливающие люминесценцию в красной и зеленой видимой области спектра. Недостатком данной стеклокерамики также является высокотемпературный режим ее синтеза и отсутствие желтого свечения.
Наиболее близким к предлагаемому составу люминесцирующей стеклокерамики по технической сущности и достигаемому результату является люминесцирующая оксифторидная стеклокерамика (взята за прототип), которая содержит в мол. %: SiO2 10-60; Al2O3 0-40; Ga2O3 0-40; PbF2 5-60; CdF2 0-60; GeO2 0-30; TiO2 0-10; REF3 или RE2O3 (RE=Er, Tm, Ho, Yb, Pr и др.) 0.05-30 [3]. Стеклокерамика, активированная ионами эрбия и иттербия, имеет следующий состав в мол. %: SiO2 - 30; Al2O3 - 15; PbF2 - 24; CdF2 - 20; YbF3 - 10; ErF3 - 1 (пример 1 в [3]). Температура синтеза исходного стекла составляет 1050°С, температура термической обработки стекла, при которой происходит выделение нанокристаллической фазы в виде твердых растворов PbF2-CdF2-YbF3-ErF3 с размером кристаллов 20 нм, составляет 470°С.
Стеклокерамика-прототип характеризуется ап-конверсионной люминесценцией в области 550 нм (переход 4S3/2→4I15/2) и 660 нм (переход 4F9/2→4I15/2), что соответствует зеленому и красному излучению, соответственно. При термообработке исходного стекла в стеклянной матрице данного состава выделяются нанокристаллы со структурой твердых растворов PbF2-CdF2-YbF3-ErF3 и желтая люминесценция не получена. Поэтому известная стеклокерамика не может быть эффективно использована в качестве лазерной активной среды для преобразования инфракрасного излучения в видимое желтое.
Техническая задача изобретения - создание прозрачной оксифторидной наностеклокерамики, обладающей свойством преобразования инфракрасного излучения в видимое и характеризующейся высокой интенсивностью желтой ап-конверсионной люминесценции.
Поставленная задача достигается тем, что люминесцирующая наностеклокерамика включает SiO2, PbF2 и отличается тем, что дополнительно содержит GeO2, PbO, и Er2O3 при следующем соотношении компонентов, мол. %: SiO2 35.0-40.0; GeO2 7.5-12.7; PbO 15.0-18.5; PbF2 30.0-38.5 и Er2O3 1.0-1.5. Количественное соотношение указанных компонентов и дополнительное содержание оксидов GeO2, PbO, и Er2O3 в предлагаемой наностеклокерамике позволяет обеспечить желтое свечение, связанное с ап-конверсионной люминесценцией в спектральной области 540-660 нм, сохраняя при этом прозрачность, и, таким образом, создать новую люминесцирующую наностеклокерамику для активной среды ап-конверсионных лазеров и основы для желтых люминофоров.
Из источников информации люминесцирующая наностеклокерамика с данным соотношением компонентов и дополнительным содержанием оксидов GeO2, PbO, и Er2O3 для решения указанной задачи неизвестна и нами предлагается впервые.
В качестве сырьевых материалов для синтеза стекла используют диоксид кремния (аморфный), диоксид германия, оксид свинца, фторид свинца марки «хч» и оксид эрбия (99,99%). Сырьевые материалы взвешивают на электронных весах, тщательно перемешивают и просеивают через сито №0.5. Приготовленную таким образом шихту для варки стекла засыпают в корундовые тигли, которые помещают в стекловаренную электрическую печь с силитовыми нагревателями. Варку стекла осуществляют при температуре 950±50°С с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 мин до полного провара и осветления стекломассы. Скорость подъема температуры в печи 300°С в час. Из готовой стекломассы изготавливают образцы (функциональные элементы для лазерных систем и люминофоров), которые отжигают при температуре 300°С для снятия внутренних напряжений.
Люминесцирующую наностеклокерамику получают путем кристаллизации исходного стекла. Термическую обработку стекла осуществляют при температуре 350°С в течение 10 ч. В процессе термической обработки исходного стекла в стеклянной матрице формируются нанокристаллы фторида свинца, содержащие ионы эрбия, Er:PbF2. Средний размер кристаллов составляет 8,5±0,5 нм.
Конкретные составы и свойства предлагаемой стеклокерамики и прототипа представлены в таблицах 1, 2.
Составы стеклокерамик
Составы, находящиеся за пределами заявляемой области, не могут быть использованы для этой цели, так как опалесцируют при выработке, теряя свою прозрачность.
Свойства стеклокерамик
Изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлен спектр желтой ап-конверсионной люминесценции предлагаемой наностеклокерамики при возбуждении в ИК-диапазоне на длине волны излучения 960 нм (штриховая линия - спектр исходного стекла).
Сопоставляя уровень ап-конверсионной люминесценции предлагаемой наностеклокерамики и прототипа видно, что предлагаемая стеклокерамика характеризуется более высокой интенсивностью люминесценции в области длины волны 650 нм по сравнению с прототипом в силу образования нанокристаллической фазы Er:PbF2 с высокой локальной концентрацией ионов эрбия, поэтому предлагаемая стеклокерамика имеет совершенно другой цвет свечения - желтый. Преимуществом заявляемой стеклокерамики является также значительно более низкая температура термической обработки исходного стекла (350°С, а у прототипа 470°С), что снижает энергозатраты на ее получение.
Таким образом, прозрачная оксифторидная наностеклокерамика предлагаемого состава способна преобразовывать инфракрасное лазерное излучение в видимое и обладает интенсивной ап-конверсионной желтой люминесценцией, что дает возможность эффективно использовать ее в качестве активной среды в ап-конверсионных лазерах и желтых люминофорах.
Источники информации
1. Патент США №6,281,151 B1. Transparent lanthanum fluoride glass ceramics, 2001.
2. F. Liu, E. Ma, D. Chen, Y. Yu, Y. Wang / Tunable red-green upconversion luminescence in novel transparent glass ceramics containing Er:NaYF4 nanocrystals // J. Phys. Chem. В - 2006. - V. 110. - P. 20843-20846.
3. Патент США № ЕР 0640571 B1. A wavelength up-conversion transparent glass ceramics and a process for the production thereof, 2001 (прототип).
Claims (1)
- Люминесцирующая наностеклокерамика, включающая SiO2, PbF2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит GeO2, PbO, и Er2O3 при следующем соотношении компонентов, мол.%:
SiO2 35,0-40,0 GeO2 7,5-12,7 PbO 15,0-18,5 PbF2 30,0-38,5 Er2O3 1,0-1,5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154506/03A RU2579056C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Люминесцирующая наностеклокерамика |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154506/03A RU2579056C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Люминесцирующая наностеклокерамика |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579056C1 true RU2579056C1 (ru) | 2016-03-27 |
Family
ID=55657016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014154506/03A RU2579056C1 (ru) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | Люминесцирующая наностеклокерамика |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579056C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107285628A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-24 | 苏州乔纳森新材料科技有限公司 | 一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法 |
RU2636997C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-11-29 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2637540C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2017-12-05 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2658109C1 (ru) * | 2017-04-07 | 2018-06-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Оптическая наностеклокерамика с ионами хрома |
RU2661946C1 (ru) * | 2017-06-21 | 2018-07-23 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2777297C1 (ru) * | 2021-10-13 | 2022-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет ИТМО» (Университет ИТМО) | Оптическая щелочно-алюмо-боратная стеклокерамика с ионами хрома |
CN116554870A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-08 | 桂林电子科技大学 | 一种新型绿色机械发光荧光粉、制备方法及应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1394568B1 (en) * | 2002-08-30 | 2008-03-05 | FUJIFILM Corporation | Radiation image storage panel |
RU2341472C1 (ru) * | 2007-03-02 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Стекло с нанокристаллами селенида свинца для насыщающих поглотителей |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
CN102775063A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 含铅氟氧化物闪烁玻璃及其制备方法 |
-
2014
- 2014-12-30 RU RU2014154506/03A patent/RU2579056C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1394568B1 (en) * | 2002-08-30 | 2008-03-05 | FUJIFILM Corporation | Radiation image storage panel |
RU2341472C1 (ru) * | 2007-03-02 | 2008-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Стекло с нанокристаллами селенида свинца для насыщающих поглотителей |
RU2383503C1 (ru) * | 2008-11-19 | 2010-03-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Люминесцирующее германатное стекло |
CN102775063A (zh) * | 2012-08-22 | 2012-11-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 含铅氟氧化物闪烁玻璃及其制备方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637540C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2017-12-05 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2636997C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-11-29 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2658109C1 (ru) * | 2017-04-07 | 2018-06-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Оптическая наностеклокерамика с ионами хрома |
CN107285628A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-24 | 苏州乔纳森新材料科技有限公司 | 一种纳米陶瓷改性高强度平板玻璃的制备方法 |
RU2661946C1 (ru) * | 2017-06-21 | 2018-07-23 | Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика |
RU2777297C1 (ru) * | 2021-10-13 | 2022-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет ИТМО» (Университет ИТМО) | Оптическая щелочно-алюмо-боратная стеклокерамика с ионами хрома |
CN116554870A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-08-08 | 桂林电子科技大学 | 一种新型绿色机械发光荧光粉、制备方法及应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2579056C1 (ru) | Люминесцирующая наностеклокерамика | |
JP3411067B2 (ja) | 波長上方変換透明化ガラスセラミックスおよびその製造方法 | |
KR102604513B1 (ko) | 주 결정 상으로서 실리콘 디옥사이드를 가진 유리 세라믹 및 유리의 제조 방법 | |
Maciel et al. | Photon conversion in lanthanide-doped powder phosphors: concepts and applications | |
JP2017520498A (ja) | ケイ酸リチウムガラスおよびケイ酸リチウムガラスセラミックを製造する方法 | |
Chen et al. | Upconversion luminescence, optical thermometric properties and energy transfer in Yb3+/Tm3+ co-doped phosphate glass | |
Narro-García et al. | Spectroscopic properties of Eu3+/Nd3+ co-doped phosphate glasses and opaque glass–ceramics | |
Massera et al. | New alternative route for the preparation of phosphate glasses with persistent luminescence properties | |
JP6061624B2 (ja) | 透明結晶化ガラス | |
Manzani et al. | Visible up-conversion and near-infrared luminescence of Er3+/Yb3+ co-doped SbPO4-GeO2 glasses | |
Gorni et al. | Tunable upconversion emission in NaLuF 4–glass-ceramic fibers doped with Er 3+ and Yb 3+ | |
Yang et al. | Quantification of upconversion photon and thermosensitive feedback in Er3+/Yb3+ doped fluorotellurite glasses | |
León-Luis et al. | Up-conversion and colour tuneability in Yb3+–Er3+–Tm3+ co-doped transparent nano-glass-ceramics | |
Zhang et al. | Er3+ concentration-dependent microstructural and upconversion luminescence process of transparent perfluoride composite glass | |
Środa et al. | Spectroscopic properties of transparent Er-doped oxyfluoride glass–ceramics with GdF3 | |
Żmojda et al. | White Upconversion in Yb^3+//Tm^3+//Ho^3+ Co-Doped Antimony-Germanate Glasses | |
Duan et al. | Effect of CdF2 addition on thermal stability and upconversion luminescence properties in Tm3+–Yb3+ codoped oxyfluoride silicate glasses | |
JP2010053213A (ja) | 蛍光発光材料及びその製造方法 | |
RU2661946C1 (ru) | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика | |
RU2637540C1 (ru) | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика | |
Chanthima et al. | Visible luminescence of Pr3+ in bismuth borate glasses | |
RU2636997C1 (ru) | Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика | |
Chialanza et al. | The effect of cation modifier on improving the luminescent properties of borate glasses doped with Yb3+ and Er3+ | |
RU2412917C1 (ru) | Стекло с нанокристаллами селенида свинца для просветляющихся фильтров ближней ик области спектра | |
RU2553879C2 (ru) | Люминесцирующее стекло |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161231 |