Люминесцирующее кварцевое стекло

(71) Заявитель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Люминесцирующее кварцевое стекло, включающее 2 и 23, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 2 при следующем соотношении компонентов, моль 2 99,530-99,810 Се 23 0,093-0,230 СеО 2 0,097-0,240. Фиг. 1 Изобретение относится к составам модифицированного кварцевого стекла, а конкретно к люминесцирующему кварцевому стеклу, и может быть использовано для преобразования УФ-излучения в излучение видимого диапазона в квантовой электротехнике, оптике, светотехнике. 4831 1 Известно модифицированное кварцевое стекло, содержащее диоксид церия (СеО 2) и диоксид кремния(2) 1. Известное стекло получают золь-гель методом и используют для изготовления отрезающих УФфильтров в системах накачки лазеров. Однако известное стекло 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 Е 2 О 3 0,052,0. Причем введение оксида европия придает кварцевому стеклу высокие радио- и катодолюминесцирующие свойства, хороший квантовый выход люминесценции. Люминесцирующим элементом в этом стекле является европий. Кроме того, поскольку в данном стекле европий и церий находятся в состоянии Се 3 и Е 3 , в УФ-области (200220 нм), пропускание составляет до 10 , что свидетельствует о нестабильном светоослаблении в области, короче 360 нм. Стекло получают из расплава при температурах 18501950 С, что обусловливает высокую энергоемкость синтеза. Предлагаемое изобретение обеспечивает создание люминесцирующего кварцевого стекла, обеспечивающего высокое светоослабление в области длин волн, короче 360 нм, при сохранении высокого квантового выхода люминесценции и обладающего низкой энергоемкостью синтеза. 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 моль 2 99,53099,810 Се 2 О 3 0,0930,230 СеО 2 0,0970,240. Заявляемое кварцевое стекло получают золь-гель методом, что обусловливает более низкую энергоемость синтеза. В полученном, согласно изобретению, в гельном кварцевом стекле трехзарядный и четырехзарядный ионы церия образуют в кремнеземсодержащей матрице оптические центры, механизмы функционирования и количество которых зависит от количества ионов церия и, прежде всего, от соотношения ионов трех- и четырехзарядного церия. Экспериментально обнаружены оптимальные (заявляемые) концентрации 2, 23 и СеО 2, при которых наблюдается высокий квантовый выход люминесценции (более 50 ) и высокое поглощение в УФ-области спектра при длине волны менее 360 нм. При изменении (отклонении) концентраций Се 2 О 3 и СеО 2 от оптимальных значений наблюдается уменьшение квантового выхода люминесценции. При уменьшении содержания СеО 2 меньше оптимальных значений наблюдается недостаточное поглощение в УФ-области спектра, а при превышении концентрации 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 137 Н 2 О) марок ХЧ и ОСЧ. Использовали ТЭОС, деионизованную воду, хлорид церия и кремнезем в мольном соотношении ТЭОСН 2 ОСеС 32 (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 на воздухе, а затем спекали в вакууме при температуре 12001250 С до получения прозрачного кварцевого гель-стекла. Необходимые количества Се 2 О 3 и Се 2 в матрице 2 достигали продолжительностью выдержки в вакууме при температуре 10001100 С в течение 0,52 ч. Составы заявляемого стекла и его оптические свойства (квантовый выход люминесценции , при возбуждении на длине волны 320 нм) представлены в таблице. Спектры поглощения и люминесценции при длине волны возбуждения, равной 320 нм, заявляемого стекла (состав 2) изображены на фиг. 1 и 2 соответственно. Компоненты, в мольсоставов,СеО 2 Се 2 О 3 2 1 99,81 0,097 0,093 60 2 99,79 0,110 0,100 85 3 99,61 0,230 0,160 55 4 99,56 0,230 0,210 50 5 99,70 0,190 0,110 65 6 99,53 0,240 0,230 50 7 99,65 0,160 0,190 70 Таким образом, заявляемое стекло обладает высокими люминесцентными свойствами и может быть использовано для преобразования излучения УФ-диапазона в видимую часть спектра, что позволяет его использовать в различных преобразователях света, например в люминесцентных трансформаторах. 2 4831 1 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, 1980 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3