Люминесцирующее стекло (варианты)

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук БеларусиФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева(72) Авторы Малашкевич Георгий ЕфимовичСигаев Владимир НиколаевичГолубев Никита ВладиславовичМамаджанова Евгения ХусейновнаХотченкова Татьяна Георгиевна(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук БеларусиФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева(57) 1. Люминесцирующее стекло, содержащее 23, 23 и 23, отличающееся тем,что дополнительно содержит 23 и 23 при следующем соотношении компонентов,мол.23 55-70 23 15-35 23 1-10 23 1-5 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5,0,при этом атомарное отношение / больше или равно 1. 2. Люминесцирующее стекло, содержащее 23, 23 и 23, отличающееся тем,что дополнительно содержит 23, 23 и 23 при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70 23 15-35 23 1-9 23 1-9 23 1-5 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5,0,при этом атомарное отношение / больше или равно 1. 18441 1 2014.08.30 3. Люминесцирующее стекло, содержащее 23, 23 и 23, отличающееся тем,что дополнительно содержит 23, 23, 23 и 23 при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70 23 15-35 23 1-9 23 1-9 23 1-5 23 1-9 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5,0,при этом атомарное отношение / больше или равно 1. 4. Люминесцирующее стекло, содержащее 23 и 23, отличающееся тем, что дополнительно содержит 23, 23 и 23 при следующем соотношении компонентов,мол.23 55-70 23 15-35 23 1-10 23 1-5 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5,0,при этом атомарное отношение / больше или равно 1. 5. Люминесцирующее стекло, содержащее 23 и 23, отличающееся тем, что дополнительно содержит 23, 23 и 23 при следующем соотношении компонентов,мол.23 55-70 23 15-35 23 1-10 23 1-5 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5,0,при этом атомарное отношение / больше или равно 1. Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к плавленому алюмоборатному стеклу, активированному трехзарядными ионами церия (3) и тербия (3),которое может использоваться в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра. Известно люминесцирующее стекло следующего состава, мол.7023, (15)23,7, 82, 23, 23,,,.33//. - 2001. - . 316. - . 256-259. Недостатками известного стекла являются невысокий квантовый выход сенсибилизации люминесценции ионов 3 ионами 3 ( 35 ),малая доля квантов ( 15 ), излучаемых в желто-зеленой области спектра при 530-570 нм и сравнительно низкие физико-химические свойства, в частности влагостойкость и механическая прочность. Указанные недостатки снижают конкурентоспособность известного стекла при использовании его в качестве светового визуализатора ультрафиолетовых изображений. Известно люминесцирующее кварцевое стекло следующего состава, мас.(98,5-99,9)2,(0,05-1,00)2, (0,05-0,50)23. При этом атомарное соотношение / составляет не менее единицы 6969. Недостатком известного стекла является невысокая четкость 2 18441 1 2014.08.30 визуализируемых ультрафиолетовых изображений из-за относительно низкой концентрации легирующей активной примеси и, соответственно, поглощения визуализируемого излучения в относительно толстом слое стекла. Известно люминесцирующее фосфатное стекло следующего состава, мол.(50-60)25,(5-15)(2222), (5-15)(2323), (10-25),(0-10)23, (0,5-10)23, и (0-2)2 патент 101462827 . Недостатками известного стекла является низкая водостойкость и относительно невысокое поглощение в области 270-350 нм, обусловленное низкой концентрацией ионов 3, что не позволяет достичь высокой четкости визуализируемых ультрафиолетовых изображений. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является люминесцирующее стекло следующего состава, мол.(65-73)23, (15-20)23, (8-15)23,(0,-4)2314839. Прототип имеет следующие недостатки малый линейный коэффициент поглощения в ультрафиолетовой области спектра ( 10 см-1), обусловленный переходами ионов активатора (3), и слабоэффективное возбуждение люминесценции последних через полосу переноса заряда 2-3. Кроме того, подавляющая доля квантов люминесценции прототипа приходится на полосы при 600 и 650 нм, которые лежат за пределами максимальной спектральной чувствительности глаза человека. Указанные недостатки не позволяют использовать прототип для визуализации ультрафиолетовых изображений. Задачей предлагаемого изобретения является создание стекла с высоким активным поглощением в ультрафиолетовой области спектра и эффективной люминесценцией в области максимальной спектральной чувствительности глаза человека, что позволит достичь высокой четкости и яркости визуализируемого ультрафиолетового изображения. Поставленная задача решается следующим образом. 1. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (23), алюминия (23) и лантана (23), дополнительно содержит оксиды церия (23), тербия (23) и сурьмы(23) при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70, 23 15-35,23 1-10, 23 1-5, 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5. При этом атомарное отношение /1. 2. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (23), алюминия (23) и лантана (23), дополнительно содержит оксиды иттрия (23), церия (23), тербия(23) и сурьмы (23) при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70,23 15-35, 23 1-9, 23 1-9, 23 1-5, 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5. При этом атомарное отношение /1. 3. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (23), алюминия (23) и лантана (23), дополнительно содержит оксиды иттрия (23), гадолиния (23), церия (23), тербия (23) и сурьмы (23) при следующем соотношении компонентов,мол.23 55-70, 23 15-35, 23 1-9, 23 1-9, 23 1-5, 23 1-9, 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5. При этом атомарное отношение /1. 4. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (23) и алюминия (23),дополнительно содержит оксиды иттрия (23), церия (23), тербия (23) и сурьмы(23) при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70, 23 15-35, 23 1-10, 23 1-5, 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5. При этом атомарное отношение/1. 5. Люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (23) и алюминия (23),дополнительно содержит оксиды гадолиния (23), церия (23), тербия (23) и сурьмы (23) при следующем соотношении компонентов, мол.23 55-70, 23 1535, 23 1-10, 23 1-5, 23 2-10 и сверх 10023 0,5-5. При этом атомарное отношение /1. 18441 1 2014.08.30 Исходные материалы смешивали в требуемом соотношении, а полученную шихту плавили на воздухе в платиновом тигле в течение 1 ч. Выработку осуществляли путем отлива в металлические формы. При последующем отжиге вплоть до температуры 900 С кристаллизации не наблюдалось. Уменьшение концентрации 23 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения интенсивности полосы поглощения с основными максимумами при 270 и 310 нм, обусловленной ионами 3, соответствующего увеличения толщины возбуждаемого слоя и снижения четкости визуализируемого изображения. Увеличение концентрации 23 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения квантового выхода сенсибилизированной ионами 3 люминесценции ионов 3. Уменьшение концентрации 23 ниже заявляемой нецелесообразно из-за снижения эффективности сенсибилизации люминесценции ионов 3 ионами 3 и уменьшения интенсивности межконфигурационной полосы поглощения ионов 3 с максимумом при 220 нм, что ведет к снижению четкости и яркости визуализируемого изображения. Увеличение концентрации 23 сверх заявляемой нецелесообразно главным образом изза высокой стоимости данного ингредиента. Уменьшение концентрации 23 ниже заявляемой нецелесообразно из-за появления невосстановленных ионов 4 и 4, тушащих люминесценцию ионов 3 и 3. Увеличение концентрации 23 сверх заявляемой нецелесообразно из-за снижения квантового выхода сенсибилизированной люминесценции ионов 3, обусловленного перекрытия спектра поглощения ионов 3 и 3 с одноименным спектром ионов 3 и малой эффективности передачи возбуждений от последних к этим редкоземельным ионам. Изменение концентрации остальных ингредиентов в заявляемых пределах слабо влияет на спектр и квантовый выход люминесценции предлагаемого изобретения, а увеличение их концентрации сверх заявляемой сопровождается кристаллизацией стекла. Условие /1, налагаемое на атомарное отношение редкоземельных соактиваторов, обеспечивает при возбуждении через сенсибилизатор превалирующую долю квантов, испускаемых ионами 3. Составы заявляемого стекла, показатель светоослабленияпри различных , квантовый выход люминесценцииионов 3, определенный относительным методом при длине волны возбуждения 315 нм с погрешностью 10 , представлены в таблице.обСостав, мол.разца 23 23 23 23 23 23 23 23 1 27 60 10 1 2 0,5 2 15 70 3 2 10 5 3 33 55 1 5 6 3,8 4 35 55 4 2 4 2,3 5 26 60 9 1 1 3 0,6 6 15 70 1 4 3 7 3,2 7 21 64 2 1 1 5 6 4 8 35 55 1 1 2 2 4 2,3 9 18 67 1 1 9 1 3 1 10 30 60 3 2 5 2,0 11 30 60 4 2 4 0,8 На фигуре изображены для образца 5 спектр светоослабления (кривая 1) и квантовые спектры люминесценции (кривая 2, возбуждение при 315 нм) и возбуждения люминесценции (кривая 3, регистрация при 545 нм). 18441 1 2014.08.30 Как видно из приведенных таблицы и изображенных на фигуре спектров, заявляемое стекло характеризуется интенсивным поглощением в ультрафиолетовой области, высоким квантовым выходом люминесценции, возбуждаемой в широких полосах при 220 и 280 нм,и большой долей квантов, излучаемых в желто-зеленой области. Оценивая интенсивность проходящего через образец света по известной формуле 0-, где 0 и- интенсивность падающего света и толщина слоя, находим, что для образцов 1, 5 и 9 практически все падающее излучение при 315 нм поглощается в слое 200 мкм. Для остальных образцов этот слой в несколько раз тоньше. Эти характеристики обеспечивают заявляемому стеклу преимущества при использовании в качестве визуализатора ультрафиолетовых изображений и светового трансформатора из ультрафиолетовой в желто-зеленую область спектра. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5