188889. lajstromszámú szabadalom • Lumineszcens ernyő és eljárás annak előállítására
1 188 889 2 A találmány szerinti lumineszcens ernyőt, amely lumineszcens réteget tartó hordozóból áll, amely lumineszcens réteg két vegyértékű európiummal vagy két vegyértékű ólommal aktivált alkáli-földfém-aluminátból áll, az alkáli-földfém stroncium, 5 amely 25mó!%-ig kalciummal helyettesíthető, az jellemzi, hogy az aluminátnak Pmma tércsoportú, orlorombikus kristályszerkezete van, és összetétele megfelel az 10 MeAlqO, 5q+I képletnek, ahol 2<q<5, Me jelentése stroncium vagy a stronciumot legfeljebb 25 mól%-ig helyettesítő kalcium és amelyben az europium vagy ólom 15 aktivátor az alkáli-földfémet részben helyettesíti. Azt találtuk, hogy az ortorombikus stronciumaluminátnak, amelynek a kristályszerkezetét a fenti í. táblázat által meghatározott diagram jellemzi, 20 két vegyértékű európiummal vagy két vegyértékű 1 ólommal történő aktiválása nagyon jó hatásfokú lumineszcens anyagot eredményez, amely mind rövidhullámú, mind hosszúhullámú ultraibolya sugárzással vagy akár katódsugarakkal vagy ront- 25 gensugarakkal is gerjeszthető. A találmány szerinti lumineszcens ernyőknek az az előnye, hogy a lumineszcens aluminátok európiummal történő aktiválás hatására kék emissziós sávval rendelkeznek, amelyeknek a maximuma hozzávetőlegesen 30 490 nni-en van, és félérték sávszélességük hozzávetőlegesen 60 nm. Ez az emisszió nagyon kívánatos, különösen kisnyomású higanygőz kisülési lámpáknál. Ólommal történő aktiválás hatására az új aluminátok jő hatásfokú emisszióval rendelkeznek az 35 ultraibolya spektrum eritéma sávjában, vagyis egy olyan emissziós sávban, amelynek a maximuma hozzávetőlegesen 303 nm, és félérték sávszélességük hozzávetőlegesen 30 nm. Ilyen emisszió különleges alkalmazásokra szolgáló lámpáknál lehet ki- 40 vánatos. Azt találtuk, hogy az új stroncium-aluminátban a stroncium részben helyettesíthető, nevezetesen legfeljebb 25mó!%-ig kalciummal, miközben a kristálystruktúra fennmarad. Ez látható az ilyen 45 anyagokkal készített röntgensugár pordiagrammokból, amelyet az 1. táblázat diagrammjaival öszszehasonlítva, lényegében ugyanazok a d-értékek és relatív intenzitások adódnak. A kalcium-tartalmú aluminátok emissziósávja lényegében egyenlő a 50 tiszta stroncium-aluminát diagramjával. A stronciumot nem lehet 25 mól%-nál nagyobb mennyiségben kalciummal helyettesíteni, mivel akkor azt találtuk, hogy ilyen nagy mennyiségű kalcium nem épül be a kristályrácsba, és túlságosan sok mellékfázis keletkezik. Megjegyzendő, hogy kis mennyiségű egy vagy több mellékfázis (például legfeljebb hozzávetőlegesen 25 súly%-ig) nem feltétlenül mindig zavaró. Azt találtuk, hogy nagyon kis mennyi- 6Q ségben bárium (legfeljebb 10 mól %-ig) ebben az új kristályszerkezetben jelen lehet. A bárium kis mennyiségű jelenlétének azonban semmi előnye sincs, és általában azt eredményezi — amint azt a kísérletek igazolták —, hogy a hatásfok csökken. 65 A tiszta kalcium és bárium-aluminátok nem képesek az új kristályszerkezetet kialakítani. Az aktivátorként alkalmazott europium vagy ólom az alkáliföldfémet a rácsszerkezetben részben helyettesítheti, miközben a kristályszerkezet fennmarad. Az új aluminátokat a két vegyértékű fém, vagyis a stroncium vagy adott esetben ez lehet a kalcium és az európium vagy ólom, amely az alkáli-földfémet helyettesíti, az alumíniumhoz képesti olyan mólarány-értékeknél kapjuk,amely 1 :2-l : 5között van. Ennek a tartománynak az előfordulását egyrészről kifejezhetjük az Al203-nak a rácsszerkezetben való lehetséges oldódásával, másrészről a kismennyiségű, nem zavaró mellékfázisok kialaku! isával. Ezen a tartományon kívül nagyon nagy mennyiségű mellékfázisok keletkeznek. A találmány egy előnyös kiviteli alakja szerint a lumineszcens ernyőt az jellemzi, hogy az aluminát európiummal van aktiválva, és összetétele megfelel az Me^pEUpAlqOj 5q+|, ahol Me jelentése stroncium vagy a stronciumot legfeljebb 25 mól%-ig helyettesítő kalcium, és ahol 0,001 <p<0,010 és 2<q<5. Amennyiben az európium p-tartalma kevesebb mint 0,001, akkor csak kis fényfluxus érhető el, mivel a gerjesztő energia elnyelése túlságosan alacsony; míg, ha a p értéke 0,1 fölé emelkedik, akkor a fényfluxus a koncentráció következtében létrejövő fojtás miatt csökken. Ezeknél a lumineszcens ernyőknél a legnagyobb fényfluxust akkor kapjuk, ha a p értéke 0,005<p<0,05 tartományban van, és q értékei a 2,5^q <4,5 tartományon belül van. Ezek az ernyők valójában olyan aluminátot tartalmaznak, amelyben az európium p-tartalma optimális, és az alkáli-földfémnek az alumíniumhoz képesti aránya szintén optimális ahhoz, hogy a kívánt aluminát fázis kialakuljon. A legelőnyösebb értékeket akkor kapjuk, ha a q értéke lényegében 3,5-del egyenlő. A találmány szerinti lumineszcens ernyőhöz alkalmas lumineszcens aluminátokat egy kiindulási keverékből magas hőmérsékletű, szilárd fázisú reakcióval állíthatjuk elő, amely kezdeti keverék a szükséges elemek oxidjait vagy oxidjait eredményező vegyületekből áll, olyan mennyiségben, hogy az alkalmas legyen a kívánt összetétel kialakulásához. Ez a reakció gyengén redukáló atmoszférában történhet (például nitrogén-hidrogén keverékben, amelyben a hidrogén 1-10 térfogatarányú), abban az esetben, ha európiummal aktiválunk, és oxidáló atmoszférában, például levegőben abban az esetben, ha az aktiváló anyag ólom. A reakció hőmérséklete 1100 és 1500 °C tartományon belül van. Ezen túlmenően folyasztósónak (például a szükséges stronciumból egy rész stroncium-fluorid) az alkalmazása nagyon kívánatos. A lumineszcens aluminát előállítására egy előnyös eljárást az jellemzi, hogy stroncium-oxidból, amely 25 mól% mennyiségben kalcium-oxiddal helyettesíthető, alumínium-oxidból és európiumoxidból vagy ólom-oxidból vagy ezek olyan vegyületéből, amelyek hevítés hatására ilyen oxidokká válnak, keveréket készítünk az alkáli-földfémnek az alumíniumhoz képesti mólarányát 1 : 2 - 1 : 5 3
