Предлагается состав матрицы фотолюминофора на основе оксида алюминия Аl2О3 и оксидов главной подгруппы II группы Периодической системы элементов, дополнительно содержащий оксиды главной и побочной подгруппы IV группы Периодической системы, взятые из группы SiO2, TiO2 и ZrO2 при достижении общей формулы 3МеО·2МеO2·Аl2О3·SiO2.

Предлагаемый состав матрицы имеет кубическую кристаллическую структуру с параметром решетки близким к а= и отличается относительно низкой температурой плавления 1850°С, что обуславливает также понижение температуры ее синтеза из компонентов.
Высокие светотехнические и светонакопительные свойства предлагаемого фотолюминофора реализуются только при тщательно проведенном синтезе этого материала. Для проведения этой операции используются специально подготовленные материалы высокой чистоты. Эта статья для технологов и материаловедов только для ознакомительного пользования. Данные навески указаны молярном исчислении.

Крайне важной особенностью предлагаемых составов является возможность их сочетания с условиями дневного и сумеречного наблюдений информации, когда спектральная кривая чувствительности глаза человека имеет коротковолновый сдвиг. Для основного образца, описанного в примере 1, была снята кривая длительного затухания на протяжении 20 и более часов. Как уже отмечалось выше, все синтезируемые материалы имеют незначительную гидролитическую активность, рН водной вытяжки практически не изменяется даже при кипячении водной суспензии люминофора, что позволяет использовать материал практически с любыми водными дисперсионными лаками, возможность излучения накопленного электромагнитного излучения в голубом, зеленом или зелено-желтом цвете свечения. Наряду с гидролитической устойчивостью предлагаемые составы фотолюминофоров отличаются также высокими светотехническими и температурными свойствами. Максимумы термовысвечивания материалов находятся в интервале от 350 К до 400 К, частотные факторы - от 1010 до 1012 с-1.

Пример 1. Смешивают 3М СаСО3 + 2М ZrOCl2·8H2O +1М SiО2 + 1M Аl2O3 + 0,001 Еu2O3 + 0,005M Y2O3, перетирают их до полной гомогенности. Шихту загружают в 2 л (2000 мл) алундовый тигель, утрамбовывают до насыпной плотности 1,2 г/см3, закрывают тигель крышкой и загружают в нагретую до 500°С печь с восстановительной атмосферой. Скорость подъема температуры в печи составляет 10°/мин.
Выдержку шихты в печи проводят в течение 120 мин при Т=1320°С, после чего печь охлаждают до 700°С. Содержимое тиглей закаливают охлаждением в проточной дистиллированной воде. Королек люминофора разбирают под УФ-лампой, отделяют ярко светящуюся голубовато-зеленым светом часть королька от темной поверхностной части. Необходимо отметить низкую спекаемость продукта.
Светящуюся часть королька диспергируют далее в барабанной мельнице (соотношение массы люминофора к массе шаров выбирается в пределах 1:3) в течение 1-2 ч, после чего измеряют параметры материала при дозированной внешней засветке и таймере. Формульный состав синтезированного материала записывается в виде
Ca3-yAl2-xSi, Zr2O12 / Eu+2y+Y+3x.

При первичном возбуждении в течение 5 мин с освещенностью 200 люкс фотолюминофор накапливает светосумму, достаточную для высвечивания в течение 16 ч.

Гидролитическую устойчивость контролируют погружением порошка люминофора в воду и определении концентрации ионов водорода (рН), при этом рН водной вытяжки сохраняется в растворе на уровне 6,9-7,5 единиц рН в течение 10 ч, тогда как известный материал Sr1-yAl2-xО4·Euy +2Dyx +3 обычно имеет щелочную реакцию (рН=9,5) и переходит в желеобразное состояние в течение 1 ч.

Пример 2. Смешивают 1,5М СаСО3 + 0,5М MgCO3 + 1М SrСО3 + 2М ZrOCl2·H2О + 1М SiО2 + 1М Аl2О3 вместе с 0,005М Еu2O3 и 0,005М Nd2О3. Смесь перетирают в течение 2 ч. Шихту загружают в тигель из карбида кремния и нагревают до 1320°С в течение 3 ч в восстановительной атмосфере, после чего охлаждают и выдерживают в течение 1 ч до 800°С.
После охлаждения шихту закаливают в воде с Т=5°С, королек разбирают под УФ-лампой и отмывают от несветящихся частиц. Королек дробят в скоростном (1500 об/мин) измельчителе с одновременным фракционированием и передачей на регенерацию крупнодисперсного люминофора.
После дробления и просеивания измеряют параметры люминофора, который при стандартных условиях возбуждения имеет начальное значение яркости более 3000 милликанделл/м2 и сохраняет остаточную яркость свечения в 40 милликанделл/м2 в течение 2 ч. Формульный состав люминофора записывается в виде Ca1,5Mg0,5Sr0,99Al1,99Si, Zr2О12Eu0,01Nd0,01. Зерна люминофора имеют средний диаметр около 15-20 микрон, в массе зерен практически отсутствуют крупные агрегаты и частицы размерами более 40 микрон.

Примеры 3, 4, 5. В состав шихты вводят 2М СаСО3, 0,4М MgCО3, 0,6М SrСО3, 2М ZrO·SО4·6H2О, 1M SiО2, 2М Аl(ОН)3 и 0,01М Еu2O3. Смесь исходных компонентов тщательно перемешивается с помощью вибромельницы. Различаются образцы введением различного количества оксида гольмия по массе от 0,004М, 0,01М и 0,015М. Шихту дополнительно тщательно перетирают до получения среднего диаметра d50<3 мкм. Шихту загружают в тигель из спеченного алунда, утрамбовывая до насыпной массы ~1,3 г/см3. Тигель закрывается алундовой крышкой.
Тигель с шихтой загружают в нагретую до 600°С печь с восстановительной средой и силитовыми элементами. Скорость подъема температуры в печи составляет до 10°/мин, печь нагревают до 1320°С, после чего проводят выдержку в течение 2 ч. Синтезированный продукт охлаждают вместе с печью, дробят в щековой мельнице, после чего просеивают через сито с размером ячейки 400 микрон.
Зерна люминофора обрабатывают с поверхности водным раствором силиказоля, представляющим собой продукт ионообменной реакции между К2О·SiO2 и катионитной смолой. Люминофор приобретает свойство гидрофильности и легко сочетается с различными водно-дисперсионными лаками и эмалями.
Начальная яркость образца, соответствующего составу 3, может достигать 5 кд/м2 (Ф= 200 лк), составу 4 - 4,6 кд/м2, составу 5 - 4,2 кд/м2. Затухание для всех образцов до уровня 1 мкд/м2 превышает 12 ч.

Пример 6. Смешивают в барабане
2,78М SrСО3, 0,1М MgCO3, 0,1М СаСО3, 2М ZrО2, 1M SiО2, 0,92М Аl2О3, 0,08М В2О3, 0,01М Еu2О3, 0,01M Еr2О3. Шихту распределяют по алундовым тиглям и закрывают сверху крышкой.
Прокалка проводится при 1330°С в течение 2 ч в восстановительной атмосфере, после чего королек люминофора "закаливают" в проточной воде и высушивают. Люминофор дробят 4 ч в планетарной мельнице, просеивают через металлическое сито с размером ячейки 40 микрон (500 меш).
После экспозиции в течение 15 мин (Ф=200 лк) люминофор набирает яркость свечения L=4 кд/м2, которая медленно спадает по гиперболическому закону до 1 мкд/м2 в течение 12 ч. рН водной вытяжки образца рН=6,8 единиц.
Формульный состав люминофора записывается в виде
Si2,78·Mg0,1Ca0,1Al1,82B0,16Si1·Zr2·О12·Eu0,02·Er0,02