Люминесцирующее кварцевое стекло

03 4/12 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Люминесцирующее кварцевое стекло, включающее О 2 и Се 2 О 3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит СеО 2 при следующем соотношении компонентов, моль.2 99,200 - 99,950 0,045 - 0,750 23 0,005 - 0,050. СО 2 4830 1 Изобретение относится к составам модифицированного кварцевого стекла, в частности к люминесцирующему кварцевому стеклу, и может быть использовано для приготовления люминесцентных трансформаторов в лазерных осветителях (квантронах), отрезающих фотохимически активное УФ-излучение и переизлучающих его в видимую область спектра. Известно модифицированное кварцевое стекло, содержащее диоксид церия (СеО 2) и диоксид кремния(2) 1. Известное стекло имеет следующий состав, в мас.2 98,2899,64 СеО 2 0,361,72. Стекло получают золь-гель методом и используют для изготовления отрезающих УФ-фильтров в системах накачки лазеров. Однако такое стекло обладает низкой эффективностью люминесценции. Наиболее близким по технической сущности является люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее оксид церия (Се 2 О 3) и диоксид кремния (2) 2. Известное стекло имеет следующий состав, в мас.2 9499,25 А 12 О 3 0,52,0 Се 2 О 3 0,052,0 2 О 3 0,052,0. Причем введение оксида европия придает кварцевому стеклу высокие радио- и катодолюми-несцирующие свойства, хороший квантовый выход светолюминесценции. Люминесцирующим элементом в этом веществе является европий. Кроме того, поскольку в данном стекле европий и церий находятся в состояниях Се 3 и 3, в УФ-области спектра (200-220 нм) пропускание составляет до 10 , что свидетельствует о недостаточном светоослаблении в области, короче 310 нм, и отрицательно влияет на активный элемент. Стекло получают из расплава при температурах 18501950 , что обусловливает высокую энергоемкость синтеза. Предлагаемое изобретение обеспечивает создание люминесцирующего кварцевого стекла, имеющего высокое светоослабление в области, короче 310 нм, и сохраняющее высокий квантовый выход люминесценции. Кроме того, оно обеспечивает снижение энергоемкости процесса получения стекла. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 2 и Се 2 О 3, дополнительно содержит СеО 2, а его компоненты взяты при следующем соотношении в мольных 2 99,20099,950 Се 2 О 3 0,0450,750 СеО 2 0,0050,050. Заявляемое кварцевое стекло получают золь-гель методом, что обусловливает более низкую энергоемкость синтеза. В полученном, согласно изобретению, гельном кварцевом стекле трехзарядный и четырехзарядный ионы церия образуют в кремнеземсодержащей матрице оптические центры, механизмы функционирования которых зависят от количества ионов церия и, прежде всего, от соотношения ионов трех- и четырехзарядного церия. Экспериментально обнаружены оптимальные (заявляемые) концентрации,имеющие высокое светоослабление в УФ-области при длине волны, менее 310 нм, квантовый выход люминесценции более 30 и высокое пропускание в видимой области спектра. При изменении (отклонении) концентраций Се 2 О 3 и СеО 2 от оптимальных значений наблюдается уменьшение квантового выхода люминесценции. При уменьшении содержания Се 2 О 3 и СеО 2 меньше оптимальных значений наблюдается недостаточное светоослабление в УФ-области спектра и низкий (несколько процентов) квантовый выход люминесценции, при превышении концентрации Се 2 О 3 и СеО 2 больше оптимальных значений наблюдается уменьшение светопропускания и увеличение светорассеяния в видимой области спектра, что, по-видимому,обусловлено кристаллизацией СеО 2 в матрице 2, при этом также уменьшается квантовый выход люминесценции. Заявляемое стекло получали золь-гель методом. В качестве исходного сырья использовали тетраэтилортосиликат (ТЭОС), аморфный тонкодисперсный кремнезем (2), хлорид церия (СеС 37 Н 2 О) марок ХЧ и ОСЧ. Использовали ТЭОС, деионизованную воду, хлорид церия и кремнезем в мольном соотношении ТЭОСН 2 ОСеС 132 (1160,160,191,3). ТЭОС подвергали гидролизу в присутствии соляной кислоты(0,01 раствор в деионизованной воде). В полученный золь вводили хлорид церия в виде водного раствора и тонкодисперсный кремнезем. Превращали золь в гель введением в полученную смесь слабого основания,например 0,05 раствора аммиака, разливали смесь в закрывающиеся формы и выдерживали до образования геля. Полученные заготовки геля сушили в термошкафу при температуре 60 , а затем спекали на воздухе в муфельной печи при температуре 12001250 С до получения прозрачного кварцевого гель-стекла. Необходимые количества Се 2 О 3 и СеО 2 достигали путем отжига полученного стекла в атмосфере водорода при температуре 6001000 С в течение 0,52 ч. Составы заявляемого стекла и его оптические свойства (квантовый выход люминесценции , при возбуждении на длине волны 310 нм, и натуральный показатель светоослабления - ) представлены в таблице. Спектры поглощения и люминесценции при длине волны возбуждения равной 310 нм заявляемого стекла (состав 3) изображены на фиг. 1 и 2 соответственно. Приведенные свойства характеризуют возможность использования заявляемого стекла в люминесцентных трансформаторах света, отрезающих активное УФ-излучение и переизлучающих его в видимую область спектра. Источники информации 1. Патент Республики Беларусь 924, МПК С 03 С 3/06, 1995. 2. А.с. СССР 709573, МПК С 03 С 3/03, 15.01.80 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3