167829. lajstromszámú szabadalom • Lumineszkáló ernyő és eljárás lumineszkáló anyag előállítására
3 167829 4 ß"-alumíniumoxidot jelölnek és a legtöbb esetben A20.6 A1 2 0 3 formában adnak meg. A mangánnal aktivált aluminátok, gallátok és aluminátgallátok a 3 576 757 számú amerikai szabadalmi leírásból ismertek. Ezen lumineszkáló anyagok alaprácsa A2 0 5 M 2 0 3 , amelyben A lítiumot, nátriumot és/vagy káliumot, az M pedig alumíniumot és/vagy galliumot jelenthet. Ismeretes, hogy a lítiumvegyület ebben a módosulatban spinell struktúrájú. A nátrium és káliumvegyületek viszont ebben a módosulatban valószínűleg a ß "-alumíniumoxidnak megfelelő szerkezetet alkotnak. Az 1 191 014 sz. angol szabadalmi leírás megemlíti ß-aluminiumoxid szerkezetű xCe20 3 yAl 2 0 3 lumineszcenciáját, amikoris az x: y arány 1: 8 és 1: 13 értékű lehet. Ezek az anyagok ezenkívül mangánt is tartalmaznak aktiváló anyagként. A fentiekben említett hexagonális ferritek csoportja több egymáshoz hasonló kristálystuktúrájú vegyületből áll. E mellett az előbbiekben említett BaO.6 Fe2 O a (mágneses-plumbit), amely gyakran M betűvel van jelölve, nagy mennyiségben tartalmaz háromkomponensű vegyületet. Itt az elemi cellák spinell tömbökből épülnek fel, amelyek rétegesen, különböző szerkezetben kötődnek egymással. Egy spinell tömb pl. Fen Fe 2 ln 0 4 lehet, melyet S betűvel szokás jelölni. Az említett különböző szerkezetű rétegekben található egy nagy pozitív ion (az ion sugara nagyobb mint 0,9 Á), pl. bárium. Ezeket a vegyületeket betűkkel szokás jelölni, ismertek pl. a következő vegyületek: Y: Ba2 Zn 2 n Fe 12 ln 0 22 , W: BaFe n Fe 16 IU 0 27 X: Ba 2Fe 2 II Fe 28 III 0 46 , és Z: Ba 3 Co 2 n Fe 2 4 in 0 41 [Braun Philips Research Reports 12 (1957) 491—548 o.] Az ilyen típusú vegyületi sorozata nagy mennyiségű, ún. politípusokkal különösen sokféle módon kiterjeszthető. Ezek a politípusok az Y, M és S vegyületek kombinációja révén állnak elő (lásd Kohn és Eckart közleményeiből a „Zeitschrift für Kristallographie" 119 1964-es kötetének 454—464 oldalain, a J. Appl. Physics 35 JY23, n. rész, 1964-es kötetének 968. oldalán és a J. Appl. Physics 36 N°3, II. rész, 1965-ös kötetének 1171. oldalán). A továbbiakban ismert még, hogy a ß-aluminiumoxidnak (és a ß "-alumíniumoxidnak is) hasonló politípusai vannak. Éppen úgy, mint a ß-alumíniumoxidnál, a belőle létrehozott politípusoknál is olyan kristályszerkezet áll elő, amely sokban azonos a hexagonális ferritével. A spinell (S) azonban nemcsak az előbbiekben leírt hexagonális szerkezetekhez tartozhat, miután az a köbös szimmetrián alapszik. A vizsgálatok, amelyek a találmányhoz vezettek azt mutatták, hogy számos új vegyület állítható elő, ha az előbb említett vegyületekben az Y, X, W és Z, valamint további politípusok esetében a kis két vegyértékű iont (Fe11, Zn 11 CO n ) Mg 11 ionnal és a három vegyértékű iont (FeIn ) Al m és/vagy Ga 111 ionnal helyettesítjük. Ekkor a hexagonális kristályszerkezet (a hexagonális ferritekhez hasonlóan) fennmarad. Ezenkívül az is bebizonyosodott, hogy a ß-aluminiumoxid és a ß"-alumíniumoxid politípusoknál, ha az alumíniumot teljesen vagy részben galliummal helyettesítik, újabb vegyületeket kapnak, amelyeknél a kristályszerkezet változatlanul megmarad. A találmány szerinti lumineszkáló ernyőt, amely hexagonális kristályszerkezetű aluminát, gallát, vagy aluminátgallát lumineszkáló anyaggal van ellátva az jellemzi, hogy a lumineszkáló anyag ß-aluminiumoxid, ^"-alumíniumoxid vagy hexagonális ferrit közül legalább az egyikkel azonos kristályszerkezetű; és hogy a lumineszkáló anyag mangán, europium, ólom, tallium, 5 cérium, indium, terbium, disperozium és bizmut közül legalább egy elemmel aktiválva van, és hogy a lumineszkáló anyag A, B és C összetevőket tartalmaz, ahol az A összetevő y2Na 2 Ö, !/2 K 2 0, i/ 2 RbO, Í^Cs-jO, CaO, SrO, BaO, V&LaA, y2 Ce 2 0 3 , !/2Tb2 0 3 , yz Dy 2 0 3 , 10 y2 Bi 2 ö 3 , EuO, PbO, V2 T1 2 0 és !/2ln2 0 oxidoknak legalább egyike, ahol a B összetevő az A12 0 3 és a Ga 2 0 3 oxidoknak legalább egyike, ahol a B összetevő oxidjai 25 mólszázalékig Sc2 0 3 -mal helyettesíthetők, C összetevő pedig MgO, ZnO, BeO, Í4LÍA102 és M-LiGaO;, 15 oxidoknak legalább egyike, továbbá az A összetevő móltörtje zérusnál nagyobb és a B összetevő móltörtjénél kisebb, a C összetevő móltörtje zérusnál nagyobb és 0,6-nál kisebb, továbbá a B és C összetevőkben levő fématomok összegére vonatkoztatott mangánkoncent-20 ráció legfeljebb 10 atom%, amikoris a mangán a C oxid fémjét teljesen vagy részben helyettesíti, és végül ha a mangán koncentráció nagyobb, mint a C oxidban helyettesíthető fématomok mennyisége, úgy a mangán a B oxid fémtartalmának egy részét is helyettesítheti. 25 A találmány szerinti lumineszkálóernyő egyik kiviteli alakja lehetne az olyan lumineszkáló aluminátot, gallátot, vagy aluminátgallátot tartalmazó réteg, amelyben az alumínium és/vagy a gallium 20 mólszázalékig szkandiummal van helyettesítve. Az alumínium és/vagy 30 gallium csekély mértékű helyettesítése szkandiummal kevéssé befolyásolja a lumineszkáló anyag lumineszcenciáját és nem hoz létre további előnyöket. A szkandium alkalmazása egyre kevésbé kívánatos. Az alumínium és/vagy gallium 20 mólszázaléknál nagyobb 35 mértékű helyettesítése szkandiummal különböző anyagok előállítását eredményezi, azonban ezeket kevés fényük, illetve csekély fényáramuk miatt a gyakorlatban csak kevéssé használják. A találmány szerinti lumineszkáló anyag kristályszerkezete egyrészt hasonló a hexago-40 nális ferrithez, másrészt a ß-aluminiumoxidhoz illetve a /?"-alumíniumoxidhoz. A találmány szerinti lumineszkáló anyagok három komponensűek, s egy háromfázisú diagramban ábrázolhatók, amelynek csúcspontjai A, B és C. Itt A az az oxid, amely a nagy pozitív iont tartalmazza. 45 Úgy találták, hogy A oxidnak y2 Na. 2 0, y2 K 2 ö, y2 Rb 2 0, y2 Cs 2 0, CaO, SrO, BaO, y2 ha 2 0 3 , 1 /2Ce 2 0 3 , y2 Tb 2 0 } , i/2 Dy 2 0 3 , 1 /2Bi 2 0 3 , EuO, PbO, y2 T 2 Ol és y2 In 2 ö közül egy vagy több alkalmazható. A C az az oxid, amely a kicsi, két vegyértékű iont tartalmazza. A MgO, ZnO, 50 BeO, 1 /2LiA10 2 és az 1 / 2 LiGa0 2 közül egyet vagy kettőt választhatunk C oxidnak. A B-n Al2 0 3 -at és/vagy Ga2 0 3 -at kell érteni. A „hármasvegyület" fogalma azt jelenti, hogy a vegyületben az A, B és C csoportok mindegyike legalább egy-egy oxidot tartalmaz. A leír-55 ásban és a szabadalmi igénypontokban szerepel továbbá olyan vegyülettípus is, amely több oxidot tartalmaz az említett A, B és C csoportok egyikéből, vagy többől, amelyet ugyancsak hármasvegyületként jelölünk. Azok a vegyületek, amelyek az említett hexagonális 60 kristályszerkezetnek felelnek meg a fázisdiagrammazon területén találhatók, melynek feltételei: 0<[A]<[B] és 0[C] < 0,6. Ezekben az egyenlőtlenségekben az [A], [B] és [C] az A, B és C oxidok mennyiségei, vagy móltörtjei [A] + [B] + [C] = 1. 65 Úgy találták, hogy az új vegyületek a mangán, az 2
