Люминесцирующий порошок

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Малашкевич Георгий Ефимович Лапина Виктория Алексеевна Першукевич Петр Павлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Люминесцирующий порошок, состоящий из порошка ультрадисперсного алмаза, покрытого оболочкой из оксидов металлов, отличающийся тем, что оболочка выполнена из оксидов алюминия и хрома, и порошок содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.ультрадисперсный алмаз 23 и 23 при этом атомарное отношение / составляет 5-25. 9434 1 2007.06.30 Изобретение относится к люминесцирующим порошкам, в частности к ультрадисперсным люминофорам, которые могут использоваться в качестве индикаторов поврежденных поверхностей (наличия в них трещин, разломов и т.д.) транспортных средств (в частности, самолетов), люминесцентных прекурсоров и добавок в различные краски (в том числе и типографские), покрытия и оптические материалы. Не исключено использование предлагаемого изобретения и в качестве порошковых лазеров. Известен состав флуоресцирующего порошка 1 следующею состава(///)5/12/, гдеу 3 у 0, 00,5, М, ,и т.д. В качестве матрицы-хозяина этот флуоресцирующий материал имеет (//)5/12/ и Се в качестве люминесцирующего центра. Основными недостатками известного порошка являются относительно большие размеры его зерен ( 1 мкм), малая эффективность возбуждения люминесценции излучением с 520 нм и отсутствие люминесценции в инфракрасной области спектра. Это ведет к быстрому износу печатного оборудования при добавке его в типографские краски, не позволяет детектировать трещины толщиной 1 мкм и использовать для возбуждения люминесценции эффективные светодиоды с 550-600 нм. Известен смешанный с европием красный люминесцирующий порошок 2 следующего состава аМо 233 В 2 О 323,6-8,0-0,999, с 0,001-2,0, М выбирается из , , ,и,и/или . Недостатками известного порошка являются относительно большие размеры его зерен( 1 мкм) и малая эффективность возбуждения люминесценции излучением в видимой области спектра. Это существенно ограничивает возможности его использования в качестве люминесцирующих добавок для красок и покрытий, а также детектирования трещин. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является люминесцирующий порошок, включающий ультрадисперсный алмаз, активированный ионами европия, и состоящий из углеродсодержащего ядра, покрытого химически связанной с ним оболочкой оксида европия 3. Основным недостатком прототипа является малая эффективность возбуждения люминесценции ультрадисперсного порошка излучением видимого спектрального диапазона основная полоса возбуждения лежит при 300 нм. Это существенно ограничивает возможности использования прототипа в качестве люминесцирующих добавок для красок и покрытий, а также детектирования трещин. Кроме того, ионы европия не являются подходящим активатором для реализации лазерного эффекта. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности возбуждения люминесценции ультрадисперсного порошка в видимой области спектра. Для решения поставленной задачи предложен люминесцирующий порошок, состоящий из порошка ультрадисперсного алмаза, покрытого оболочкой из оксидов металлов. Новым, по мнению авторов, является то, что оболочка выполнена из оксидов алюминия и хрома, и порошок содержит указанные компоненты в следующем соотношении,мас.ультрадисперсный алмаз 70-90 А 12 О 3 и 23 10-30, при этом атомарное отношение / составляет 5-25. Порошок получали следующим образом брали соединения хрома и алюминия в соотношении, обеспечивающем атомарное отношение /5-25, растворяли в растворителе(совместно либо по отдельности, в последнем случае растворы сливали в одну емкость) в концентрации 10-50 мас. , смешивали с порошком ультрадисперсного алмаза, подвергали ультразвуковой обработке в течение 30-120 мин, раствор сливали, а порошок высушивали и отжигали при температуре 700-1300 С в течение 10-60 мин. Повышение концентрации алюминия и хрома выше заявляемой нецелесообразно, поскольку в этом случае появляются их оксидные микрокристаллы. Понижение концентрации этих элементов ниже заявляемой также нецелесообразно, т.к. ведет к уменьшению 2 9434 1 2007.06.30 интенсивности люминесценции. Выход за пределы указанного отношения / в большую либо меньшую сторону также сопровождается существенным снижением интенсивности люминесценции. В первом случае из-за уменьшения концентрации хрома, а во втором из-за образования парных центров. При оптимальном отношении / квантовый выход люминесценции заявляемого порошка близок к единице. На фиг. 1 представлена микрофотография заявляемого порошка, отожженного при отж 1000 С. На фиг. 2 представлены корректированные (квантовые) спектры люминесценции при отж 700 С (кривая 1) и отж 1300 С (кривая 2), а на фиг. 3 - корректированные (квантовые) спектры возбуждения люминесценции при длине волны регистрации рег 750 нм и отж 700 С (кривая 1) и рег 694 нм и отж 1300 С (кривая 2). Как видно, заявляемый порошок является ультрадисперсным - размеры его зерен и их агломератов составляют 50-400 нм. Люминесценция этого порошка возбуждается в широких спектральных полосах с максимумами при 400 и 550 нм, принадлежащих ионам 3, и существенно зависит от температуры отжига, изменяясь с ее повышением от широкой ИК-полосы при 800 нм до узкой полосы при 694 нм. Эффективная люминесценция и ультрадисперсность заявляемого порошка обеспечивают ему преимущество при использовании в качестве индикаторов поврежденных поверхностей и защитных меток в типографских красках, поскольку он может проникать в трещины с толщиной 1 мкм и не ускоряет износ печатного оборудования. Возможность существенного управления спектром люминесценции обеспечивает заявляемому порошку преимущество при использовании в качестве люминесцентного прекурсора либо активатора для различных покрытий и оптических материалов, в том числе и лазерных сред. Не исключено его использование и в качестве порошковых лазеров. Таким образом, заявляемый люминесцирующий порошок перспективен для решения широкого круга задач, связанных как с неразрушающим контролем и повышением степени защиты ценных бумаг, так и с созданием новых лазерных материалов. Источники информации 1.2004182969, МПК 09 11/8009 11/0801 33/00, 2004. 2.1415694, МПК 09 11/78, 2003. 3. Малашкевич Г.Е., Лапина В.А., Семкова Г.И., Першукевич П.П., Шевченко Г.П. Люминесценция ионов 3 в порошках ультрадисперсного алмаза. Письма в ЖЭТФ. Т. 77. Вып. 6, 2003. - С. 341-344. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4