183186. lajstromszámú szabadalom • Lumineszkáló ernyő, kisnyomású higanygőz kisülési lámpához
1 183 186 2 A találmány hordozón levó luminescens metaborátot tartalmazó lumineszkáló erhyőre vonatkozik, különösen kisnyomású higanygőz kisülési lámpához. A 7 607 724 (PHN 8464) számú holland szabadalmi bejelentés olyan ernyőt ismertet, amely luminescens boráttal van bevonva. Az alapkristályt LnB3C>6 képlettel lehet meghatározni, amely képletben Ln ritkaföldfémet jelent. Ha ezeket az ismert metaborátokat Gd, Bi, Ce, Tb és/vagy Dy elemekkel aktiváljuk, hatásosan huhineszkáló anyagot tudunk előállítani. A találmány tárgya új, különösen jól lumineszkáló metaborátokkal ellátott luminescens ernyő. A találmány szerinti luminescens ernyő olyan hordozón levő luminescens metaborátot tartalmaz, amelynek összegképletét az alábbi képlet jellemzi: ( Y, La) J -x-y-z Cex Gdy Tbz (Mg, Zn) j -pMnpB5 O E képletben hay = z = p = 0 akkor 0,01 s£XsS 1,0 ha z = p = 0 akkor 0,01 s= x « 1-y 0,02 0,80 ha p = 0 akkor 0,01 *£ x 1 -y-z 0 ï£ y 0,98 ytz^ 0,99 0,01 =5zS 0,75 ha z = 0 akkor 0,01 « x ^ 1-y 0 s= y s= 0,99 0,01 =S p s= 0,30 és ha p ¥= 0 és z ^ 0 akkor 0,01 sí x 1-y-z 0 « y sS 0,98 0,01 « z sS 0,75 y + z sS 0,99 0,01 sS p sS 0,30 A találmány szerinti luminescens ernyőn levő luminescens borátok kristályos anyagok, amelyek alapkristályának összetételét a következő képlet határozza meg: (Y, La) (Mg, Zn) B50,0. Úgy találtuk, hogy ezek az új anyagok monoklin kristályrendszerbe kristályosodnak, amelyek kristályszerkezete megfelel a La Co B5O10, Nd Co B5O10 és Sm Co B5O10 szerkezetének. Az utoljára említett anyag kristályszerkezetét például a Kristalografiya című folyóirat 19. kötetében (1974) a 737. oldalon írták le. A találmány megalkotásához vezető kísérletek során kiderült, hogy ezek a Ce, Gd, Tb és Mn aktivátor elemek közül eggyel vagy többel aktivált új metaborátok, amelyek Y és/vagy La és Mg és/vagy Zn elemeket tartalmaznak és igen hatásosan lumineszkálnak. Kitűnően geijeszthetők ultraibolya sugárzással, különösen a rövid hullámhosszú ultraibolya sugárral. A fentiekből következően igen alkalmasak kisnyomású higanygőz kisülési lámpák lumineszcens ernyőinek bevonására. Továbbá az is kiderült, hogy a találmány szerinti borátok más módon, például elektronokkal is gerjeszthetők. Az emittált sugárzás spektrális eloszlása az aktivátortól, illetve az aktivátoroktól függ. Egy adott aktivátor koncentrációját bizonyos meghatározott tartományban kell megválasztani, mivel a megadott minimális koncentráció alatt a gerjesztő energiából túl kevés abszorbeálódik, illetve túl kicsi a kvantumhasznosítás foka, a megadott maximális koncentráció fölött a koncentrációs kioltás miatt túl gyér sugárzásáramok keletkeznek. Azt találtuk, hogy az alapkristály kationjai, így mind az Y vagy La, illetve mind a Mg vagy Zn, alig befolyásolják a borát lumineszkáló tulajdonságait. 5 Ha a fentebb leírt általános képlettel meghatáro-, zott borátot csak Ce-mal aktiváljuk (azaz ha y = z = = p = 0), akkor hatásos, keskeny, rövidhullámhosszú emissziós sávot tapasztalunk. Az emissziós maximumot 300—305 nm-nél tapasztaljuk és az emissziós 10 sávszélesség 35 nm. Ezeket az anyagokat különösen jól használhatjuk fotokémiai célra alkalmas kisnyomású lámpáklumineszcensemyőjének előállításához, például eritema gerjesztéshez legalább az x = 0,01 mennyiségnek megfelelő Ce-re van szükség. Az x = 1 15 maximális Ce-tartalom is megfelel, mivel ezekben az anyagokban a koncentrációs kioltás nem fordul elő számottevő mértékben. A Ce-mal és Gd-mal aktivált borátok (z = p = 0) hatásosan lumineszkáló anyagok, amelyek a Gd-ra 20 jellemző emissziót mutatják, amelynek maximális értéke 313 nm-nél van. Ezekben az anyagokban a gerjesztési energia a Ce-ról a Gd-ra transzferálódik. A Gd koncentrációja, az y széles tartományban változhat (0,02—0,80). A minimális Ce koncentráció ebben 25 az anyagban x = 0,01 értéknek megfelelő. Mivel jelentős koncentrációs kioltás nem fordul elő, így a Cetartalom addig növelhető, amíg minden Y és/vagy La helyet betölt (x ^ 1 - y). Gd-emisszióval rendelkező bórátokat fotokémiai célra, különösen sugárkezelésre 30 alkalmas kisnyomású higanygőzlámpák luminescens ernyőjének előállításához használhatjuk, például pszoriazis bőrbetegségfototerápiás kezeléséhez alkalmas lámpák előállításához. A találmány szerinti Ce-mal és Tb-mal aktivált borátok igen hatásos zölden lumineszkáló anyagok. (Jellemző Tb emisszió.) Ezekben az anyagokban a Ce abszorbeálja a gerjesztő energiát és adja át a Tbnak. A minimális Ce-tartalmat ebben az anyagban is az x = 0,01 érték jellemzi. A minimális Tb-tartalom 40 z = 0,01 értéknek megfelelő kell legyen, és nem haladhatja meg a z = 0,75 értéket. Ezek az anyagok Gd-t is tartalmazhatnak (0 < y 0,98), és akkor az energiaátadás a Ce-ról a Tb felé részben a Gd-on át történik. A Gd- és Tb-tartalom nem lehet több, mint ami y + z = 45 = 0,99értéknekfelelmeg,éslegalább0,01 mólCe-nak is jelen kell lennie. A Ce-tartalom felső határát a rácsba n rendelkezésre állóhelyek száma (x=Sl -y-z) határozza meg. A zölden lumineszkáló Tb-mal aktivált bórátokat speciális célra használható kisnyomású 50 higanygőzlámpák (pl. elektron-fényképezéshez) vagy más lumineszkáló porokkal összekeverve általános világítási célra használható kisnyomású higanygőzkisülési lámpák előállításához használhatjuk. A találmány szerinti mangánnal aktivált borátok 55 (z = 0) a spektrum vörös részében lumineszkálnak (fél sávszélesség közelítőleg 80 nm), és kb. 635 nm-nél mutatnak maximális kisugárzást. Ezért különösen alkalmasak általános világítási célra szolgáló kisnyomásúhiganygőzkisülésilámpáklumineszkálóemyőjé- 60 nek előállításához vörös komponensként, illetve színkiigazító komponensként. Ezekben az anyagokban a gerjesztési energia a Ce-ról (Ce-tartalom 0,01-tői 1-y értékig terjed) a Mn-ra transzferálódik. Ezek az anyagok Gd-t is tartalmazhatnak (y = 0-tól 0,99-ig 65 2
