ФОСФОРА НА ОСНОВЕ CaS, и SrS, С АКТИВАТОРАМИ РАЗЛИЧНЫХ РЗЭ
Данные кристаллофосфора с различным цветом свечения в видимой области спектра изготовляются на основе сульфидов кальция и стронция. Исходным сырьём служат окись или карбонат кальция и стронция, о чем указано в рецептуре. В качестве активаторов выступают редкоземельные элементы из группы лантаноидов: иттербий, самарий, тербий, европий, церий и празеодим. Некоторые кристаллофосфоры обеспечивают собственное послесвечение в темноте от незначительного до 2-х часов. Радиоактивные металлы здесь не указаны.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ
В качестве минерализаторов – плавней, в большинстве случаев могут выступать прочие соединения щелочных металлов, такие как NaHCO3, Na2B4O7, Na2SO4, галогениды аммония и натрия, закладываемые в количестве не более 0.03 – 0.08 грамм на 1 исходного соединения.
Компоненты шихты добавляются в любом порядке, тщательно растираются в фарфоровой чашечке с добавлением активационных растворов и если требуется, в случае применения карбонатов, с добавкой воды размешиваются и растираются пестом до состояния полужидкой пасты. Шихта сушатся на водяной бане и далее, после сушки, растирается до пылящего порошка. Готовую шихту с легким уплотнением насыпают в тигель с негерметичной крышкой и помещают в нагретую до 700 - 800°С печь. Далее, сразу же нагрев печи повышают до указанной в рецептуре, и после достижения нужной температуры выдерживают обозначенное время. Прокаливание можно проводить в кварцевых трубках и лодочках при обеспечении определённой атмосферы или без доступа воздуха к шихте.
ВАЖНО! При получении готовых кристаллофосфоров темного цвета от непрореагировавшего углерода из-за недостатка температуры прокаливания, количество крахмала уменьшают до 1/3 от указанного.
РЕЦЕПТУРА НА ОСНОВЕ CaS, С АКТИВАТОРАМИ РЗЭ
Если в шихту из карбонатов или окисей изначально не добавляются сера и/или углеродосодержащие добавки (крахмал, сахар), то без них, прокаливание окисной или карбонатной шихты для наиполного образования сульфидов ведут в течении часа в сероводородной атмосфере при температуре выше 900 – 950°С, или атмосфере СО и СS2.
CaS:Yb²+,Cl
CaCO3 = 1 g
Yb²+ = 0.00087 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NH4Cl = 0.01 g
Прокаливание при 1100 - 1200°С, 1 час. Эффективное возбуждение в УФ и БУФ. Цвет люминесценции: насыщенно красный.
=====================================================================
CaS:Ce³+
CaCO3 = 1 g
Ce³+ = 0.0007 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NH4Cl = 0.02 g
Прокаливание при 1100 - 1200°С, 1 час. Эффективное возбуждение в УФ 4.88 eV. Фосфор может стать чувствительным для эффективного возбуждения 3.40 eV при добавлении свинца. Цвет люминесценции: зелёный. Этот фосфор является эффективно люминесцентным до ~300ºC.
=====================================================================
CaS:Pr³+,Pb²+,Cl
CaCO3 = 1 g
Pr³+ = 0.001 g
Pb²+ = 0.0004 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NH4Cl = 0.01 g
Прокаливание при 1100 - 1200°С, 1 час. Эффективное возбуждение в 4.88 eV. Цвет люминесценции: зеленовато-розовый (двойная эмиссия красная и зелёная). Фосфор приготовленный только с Pr имеет среднюю интенсивность и относительно длительное послесвечение.
=====================================================================
CaS:Sm³+
CaCO3 = 1 g
Sm³+ = 0.00008 g
S = 0.38 g
MgCO3 = 0.1 g
Крахмал = 0.135 g
NaCl = 0.01 g
Прокаливание при 1100 - 1200°С, 1 час. Цвет фосфоресценции: оранжево-желтый (двойная эмиссия красная и желтая). Длительное послесвечение. Эффективно возбуждение от УФ излучения светло-синяя флюоресценция. Кристаллофосфор сенсибилизируют добавкой со-активатора Bi³+ = 0,000004г/г сульфида. При этой концентрации наблюдается максимальный эффект сенсибилизации, при которой появляется усиление линий самария и увеличение интенсивности фосфоресценции.
=====================================================================
CaS:Eu²+
CaCO3 = 1 g
Eu²+ = 0.015 – 0.001 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NaCl = 0.01 g
Прокаливание при 1200°С, 1 час. Длительное послесвечение. Цвет эмиссии: красный λmax = 655 нм. Фосфор можно возбуждать более длинноволновым видимым излучением и сенсибилизировать для возбуждения в области 3.40 eV добавлением Sn или Pb. Время затухания после возбуждения пучком электронного луча может быть уменьшено до ~300 нс добавлением кобальта. У этого фосфора есть очень характерный розовый цвет. Хлор в вышеупомянутом рецепте может быть заменён фтором, бромом, или йодом.
=====================================================================
CaS:Eu²+
CaCO3 = 1 g
Eu²+ = 0.0004 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NH4Cl = 0.01 g
Прокаливание при 1200°С, 1 час. Длительное послесвечение. Цвет эмиссии: красный λmax = 650 нм. Фосфор можно возбуждать более длинноволновым видимым излучением и сенсибилизировать для возбуждения в области 3.40 eV добавлением Sn или Pb. Время затухания после возбуждения пучком электронного луча может быть уменьшено до ~300 нс добавлением кобальта. У этого фосфора есть очень характерный розовый цвет. Хлор в вышеупомянутом рецепте может быть заменён фтором, бромом, или йодом. Фосфор состава CaS:Eu²+,Tm³+ имеет продолжительность свечения 1 час и возбуждается длинноволновым излучением. Добавление соактиваторов Tm с добавкой Ce и получения фосфоров состава CaS:Eu²+,Tm³+,Ce³+ приводит к наибольшему увеличению интенсивности красного свечения на 20% и увеличения запасённой светосуммы по сравнению с CaS:Eu²+,Tm³+.
=====================================================================
CaS:Tb³+,Cl
CaCO3 = 1 g
Tb³+ = 0,0004 g
S = 0.38 g
Крахмал = 0.135 g
NH4Cl = 0.01 g
Прокаливание при 1200°С, 1 час. Эффективное возбуждение в области 4.88 eV – УФ. Цвет эмиссии: бледно-зелёный.
=====================================================================
ФОСФОР НА ОСНОВЕ SrS, С АКТИВАТОРОМ Eu
Варианты приготовления кристаллофосфора SrS:Eu²+ из запатентованной работы. При содержании европия менее 0.05% или более 0.5% получаемый продукт имеет низкую яркость свечения и короткое (менее 5 мин) послесвечение. Применяемые подходящие минераллизаторы указаны в начале статьи.
SrS:Eu²+
SrСO3 = 1 g
S = 0.45 g
Eu²+ = 0.001 g
Крахмал = 0.092 g
NH4Cl = 0.007 g
Прокаливание ведут в инертной атмосфере или без доступа воздуха при 1100°С, в течение часа. Излучает в красной области λmax = 618 нм, длительность послесвечения 1 ч.
Цвет: оранжево-красный. Cl может заменяться на Br или I. Кристаллофосфор сенсибилизируют для эффективного возбуждения в области 3.40 eV добавлением свинца в количестве 0.03 моль % Pb²+.
=====================================================================
SrS:Eu²+
SrСO3 = 1 g
S = 0.27 g
Eu²+ = 0.0005 g
Крахмал = 0.092 g
NH4Cl = 0.007 g
Излучает в красной области с λmax = 618 нм, длительность послесвечения 30 мин.
=====================================================================
SrS:Eu²+
SrСO3 = 1 g
S = 0.27 g
Eu²+ = 0.005 g
Крахмал = 0.092 g
NH4Cl = 0.007 g
Излучает в красной области λmax = 618 нм, длительность послесвечения 45 мин.
=====================================================================
ФОСФОРА НА ОСНОВЕ SrS/CaS, С АКТИВАТОРОМ Eu
Варианты приготовления кристаллофосфора SrS/CaS:Eu²+ из запатентованной работы. При увеличении содержания сульфида кальция более 94.9% положение максимума излучения смещается в длинноволновую область. При снижении концентрации сульфида кальция менее 5.45%, получаем аналогичный эффект за счет смещения излучения в коротковолновую область. При содержании европия менее 0.05% и более 0.5% продукт имеет низкую яркость свечения и короткое послесвечение. Применяемые подходящие минераллизаторы указаны в начале статьи.
Если в шихту из карбонатов или окисей изначально не добавляются сера и/или углеродосодержащие добавки (крахмал, сахар), то без них, прокаливание окисной или карбонатной шихты для полного образования сульфидов ведут в течении часа в сероводородной атмосфере при температуре выше 900 – 950°С, или атмосфере СО и СS2.
SrS/CaS:Eu²+
SrO = 4.23 g
CaO = 74.0 g
S = 45 g
Eu²+ = 0.1%
Излучает в красной области спектра с λmax = 695 нм, длительность послесвечения 35 мин. Полученный кристаллофосфор содержит: 99.9% твердого раствора сульфида стронция и сульфида кальция, 0.1% европия, 5% сульфида стронция, 94.5% сульфида кальция.
=====================================================================
SrS/CaS:Eu²+
SrO = 81.8 g
CaO = 4.56 g
S = 40 g
Eu²+ = 0.05%
Излучает в красной области спектра с λmax = 625 нм. Длительность послесвечения 45 мин. Полученный кристаллофосфор содержит: 99.95% твердого раствора сульфида стронция и сульфида кальция, 0.05% европия, 94.1% сульфида стронция, 5.85% сульфида кальция.
=====================================================================
ФОСФОРА НА ОСНОВЕ SrS, С АКТИВАТОРАМИ Eu, Dy, Tb
При содержании европия менее 0.05% и более 0.46% получаемый продукт имеет низкую яркость свечения и короткое послесвечение. При уменьшении в активаторе содержания диспрозия или тербия менее 0.01% не наблюдается увеличение длительности послесвечения, а при увеличении их содержания более 0.04% также не происходит увеличение длительности послесвечения. Применяемые подходящие минераллизаторы указаны в начале статьи.
Если в шихту из карбонатов или окисей изначально не добавляются сера и/или углеродосодержащие добавки (крахмал, сахар), то без них, прокаливание окисной или карбонатной шихты для полного образования сульфидов ведут в течении часа в сероводородной атмосфере при температуре выше 900 – 950°С, или атмосфере СО и СS2.
SrS:Eu²+,Tb³+
SrO = 100 g
S = 45 g
Eu²+ = 0.06%
Tb³+ = 0.04%
Излучает в красной области спектра с λmax = 618 нм. Длительность послесвечения 90 мин. Полученный кристаллофосфор содержит: 99,9% сульфида стронция, 0,06% европия, 0,04% тербия.
=====================================================================
SrS:Eu²+,Dy³+
SrO = 100 g
S = 45 g
Eu²+ = 0.05%
Dy³+ = 0.01%
Излучает в красной области спектра с λmax = 618 нм. Длительность послесвечения 65 мин. Полученный кристаллофосфор содержит: 99.94% сульфида стронция, 0.05% европия, 0.01% диспрозия.
=====================================================================
ФОСФОРА НА ОСНОВЕ SrS/CaS, С АКТИВАТОРАМИ Eu,Dy,Tb
Увеличение содержания кальция более 94.46% смещает максимум излучения в длинноволновую область, снижение менее 5.45% смещает максимум излучения в коротковолновую область. Снижение содержания европия менее 0.05% и увеличение более 0.5% приводит к снижению яркости; снижение содержания тербия и/или диспрозия менее 0.01% не приводит к увеличению длительности послесвечения, а их увеличение более 0.04% не приводит также к увеличению длительности послесвечения. Применяемые подходящие минераллизаторы указаны в начале статьи.
Если в шихту из карбонатов или окисей изначально не добавляются сера и/или углеродосодержащие добавки (крахмал, сахар), то без них, прокаливание окисной или карбонатной шихты для полного образования сульфидов ведут в течении часа в сероводородной атмосфере при температуре выше 900 – 950°С, или атмосфере СО и СS2.
=====================================================================
SrS/CaS:Eu²+,Dy³+
SrO = 81.4 g
CaO = 4.25 g
S = 40 g
Eu²+ = 0.05%
Dy³+ = 0.04%
Излучает в красной области спектра c λmax = 625 нм, с длительностью послесвечения в 60 мин. Полученный кристаллофосфор содержит:
94,46% сульфида стронция, 5,45% сульфида кальция, 0.05% европия, 0.04% диспрозия.
=====================================================================
SrS/CaS:Eu²+,Tb³+
SrO = 81.5 g
CaO = 4.25 g
S = 40 g
Eu²+ = 0.05%
Tb³+ = 0.01%
Излучает в красной области с λmax = 625 нм. Длительность послесвечения 50 мин. Полученный кристаллофосфор содержит: 94.49% сульфида стронция, 5.45% сульфида кальция, 0.05% европия, 0.01% тербия.
=====================================================================
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:
•РЕЦЕПТУРА КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ НА ОСНОВЕ CaS/SrS/BaS АКТИВИРОВАННЫЕ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
•ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЙ СОСТАВ С БЕЛЫМ ЦВЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
•РЕЦЕПТУРА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ СВЕТОСОСТАВОВ ПРИГОТОВЛЕННЫХ ИЗ КАРБОНАТОВ. ОСНОВНЫЕ БАЗОВЫЕ ЦВЕТА
•НАСТОЯЩИЕ РЕЦЕПТЫ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ СВЕТОСОСТАВОВ НА ЧИСТЫХ СУЛЬФИДАХ
•ЛЮМИНОФОРЫ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ МАГНИЯ
•ФОСФОРА НА ОСНОВЕ ОКИСЕЙ ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ БЕЗ СЕРЫ
Jia, D.D., Jia, W.Y., Evans, D.R. et al., Trapping processes in CaS:Eu²+,Tm³+, J. Appl. Phys., 88, 3402 (2000).
Lehmann, W., Ryan, F.M., Cathodoluminescence of CaS:Ce³+ and Cas:Eu²+ Phosphors, J. Electrochem. Soc., 118, 477 (1971).
Jia, W., Unpublished data.
Lehmann, W., Activators and co-activators in calcium sulfide phosphors, J. Lumin., 5, 87 (1972).
Lehmann, W., Alkaline earth sulfide phosphors activated by copper, silver, and gold, J. Electrochem. Soc., 117, 1389 (1970).
При копировании этой статьи ссылки на сайт обязательны.
Материал предоставлен http://chemlight.ucoz.ru/
Argentus/Donetsk/2010
|
.
РЕЦЕПТУРА КРИСТАЛЛОФОСФОРОВ НА ОСНОВЕ CaS/SrS АКТИВИРОВАННЫЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
