Люминесцирующее кварцевое стекло

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной И атомной физики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Малащкевич Георгий Ефимович Семкова Галина Ивановна (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 5102 и Се 2 О 3, отличающееся тем,что дополнительно содержит ТЬ 2 О 3 при следующем соотношении компонентов, мас.5102 98,5-99,9 Се 2 О 3 0,05-1,00 ТЬ 2 О 3 0,05-0,50, при этом атомарное соотношение Се/ТЬ составляет не менее единицы.Изобретение относится К легированнь 1 м стеклам, в частности К ТЬ-содержащему кварцевому стеклу, полученному по золь-гель процессу, которое может использоваться в качестве светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра,например, в люминесцентных лампах и оптических волокнах.Известно люминесцирующее стекло следующего состава 30 ВаР 2 - 30111133 - 10 Т 11 Р 49211132 - 201213 - 1 ТЬР 3 (где КР 13113, МаР, КР) (см. 6. Ашагапагп, 5. В 11111111111 5 респго 5 сор 1 с ргорегйез 01 ТЬн-бореб Пиопбе 312155 е 5. 1011111211 01 Ыоп-Сгузгашпе 501165, 1990, уо 1. 122, р. 66-73). Недостатками известного стекла являются слабое поглощение в ультрафиолетовой области спектра и низкая механическая прочность.Известно люминесцирующее стекло следующего состава 70 В 203 - (15-х-у)1 а 203 7 Ва 0 - 813120 - хСе 203 - уТЬ 203 (см. 13111111 Ниап, Х 1 ао 1111 9721113, На 1 13111, Х 1 п 31 еп 13111. 13111111 пезсепсе ргорегйез 01 Се 3 а 111 ТЬ 3 бореб гаге еагш Ьогаге 312155 е 5/А 1 о 11111 а 1 01 А 11 оу 5 а 111 Сошроипбз, 2001, уо 1. 316, р. 256-259). Недостатками известного стекла являются невь 1 сокий квантовь 1 й вь 1 ход сенсибилизации люминесценции ионов ТЬ 3 ионами Се 3 (-35 ),малая доля квантов, излучаемь 1 х в желто-зеленой области спектра при 530-570 нм (-15 ) и сравнительно низкие физико-химические свойства, в частности влагостойкость и механическая прочность. Указаннь 1 е недостатки снижают конкурентоспособность известного стекла при использовании его в качестве светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является полученное золь-гель методом люминесцирующее кварцевое стекло (см. заявку РБ Не 960288,МКИ СОЗС 3/06 от 07.06.1996, опубликованную в ОБ Не 4 (ч. 1), с. 27, 1997 г.) следующего состава, мол. 5102 99,200-99,950 Се 203 0,045-0,750 Се 02 0,005-0,050.Прототип имеет следующий недостаток малую долю квантов люминесценции(-15 ), излучаемь 1 х в желто-зеленой области спектра при 530-570 нм.Указаннь 1 й недостаток ограничивает возможности использования прототипа для люминесцентной трансформации ультрафиолетового излучения в желто-зеленую область спектра.Задачей предполагаемого изобретения является создание стекла с больщой долей квантов, излучаемь 1 х в желто-зеленой области спектра при 530-570 нм, и вь 1 соким квантовь 1 м вь 1 ходом люминесценции при сохранении интенсивного поглощения в ультрафиолетовой области спектра.Использование такого стекла в качестве оболочек люминесцентнь 1 х ламп либо люминесцирующих светофильтров и световодов позволит полностью поглотить фотохимически активное излучение газового разряда или другого источника и с вь 1 сокой эффективностью трансформировать его в желто-зеленую область спектра, в которой глаза человека обладают максимальной чувствительностью.Для рещения поставленной задачи люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 5102 и Се 203, дополнительно содержит ТЬ 203 при следующем соотнощении компонентов,мас. 5102 98,5-99,9 Се 02 0,05-1,0 ТЬ 203 0,05-0,5. При этом атомарное соотношение Се/ТЬ составляет не менее единиць 1.Введение ТЬ 203 осуществляется таким образом, чтобь 1 сформировать в стекле сложнь 1 е Се 4-ТЬ 3-центрь 1, в которь 1 х ионь 1-соактиваторь 1 связань 1 мостиковь 1 м кислородом с образованием конфигурации, близкой к коллинеарной. При дальнейщем восстановлении ионов Се до трехзарядного состояния в таких центрах обеспечивается эффективная сенсибилизация люминесценции ионов ТЬ 3 ионами Сезд, что и обеспечивает необходимь 1 й технический результат.Стекло получали прямым золь-гель Методом, включающим следующие этапыгидролиз тетраэтилортосиликата 51(ОС 2 Н 5)4 в водно-спиртовой среде в присутствии соляной кислоты НС 1, используемой в качестве катализатора, при мольном соотношении компонент НС 1 Н 2 ОС 2 Н 5 ОН 51(ОС 2 Н 5)4 0,01154,60,43 до получения золядиспергирование в золе аэросила с помощью ультразвуковой установки, который используется как наполнитель для уменьшения растрескивания ксерогелейочистку полученного золь-коллоида от примесей и грита методом центробежной сепарациинейтрализацию среды водным раствором аммиакасушку в термошкафу при температуре Т 260 Спропитку ксерогеля раствором соединений тербия и церияспекание ксерогеля до состояния прозрачного стекла при Т 1250 Свосстановление ионов Се 4 до трехзарядного состоянияУменьшение концентрации Се 2 О 3 и ТЬ 2 О 3 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения эффективности сенсибилизации люминесценции ионов ТЬ 3 и неполного поглошения ультрафиолетового излучения в слое толшиной -2 мм. Увеличение концентрации Се 2 О 3 и ТЬ 2 О 3 выше заявляемой нецелесообразно из-за значительного светорассеяния. Уменьшение атомарного соотношения Се/Т Ь ниже заявляемого не позволяет получить долю Се 4-ТЬ 3-центров, достаточную для обеспечения положительного эффекта.Составы заявляемого стекла, показатель светоослабления 1 при различных Ж, квантовь 1 й выход люминесценции п ионов ТЬ 3 и отношение у числа квантов, испускаемых в области 530-570 нм, к обшему числу квантов люминесценции при длине волны возбуждения Ж 315 нм представлены в таблице.На фигурах 1-3 изображены соответственно спектры светоослабления, квантовые спектры люминесценции (возбуждение при Ж 315 нм) и возбуждения люминесценции (регистрация при Ж 545 мкм) для образца 2, который характеризуется средними концентрациями соактиваторов.Как видно из приведенных таблицы и спектров на фигурах 1-3, заявляемое стекло характеризуется интенсивным (без спектральных провалов) поглошением в ультрафиолетовой области, высоким квантовым выходом люминесценции и большой долей квантов, излучаемых в желто-зеленой области. Эти характеристики обеспечивают заявляемомустеклу преимушества при использовании в качестве преобразователей ультрафиолетового излучения в область максимальной спектральной чувствительности глаз человека.Национальный центр Интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.