180044. lajstromszámú szabadalom • Lumineszcens ernyő
3 180044 4 tok alapkristályai, az MeLaB04, új anyagok. Ezen kristályos anyagok röntgendiffrakciós vizsgálata azt mutatta, hogy hexagonális kristályszerkezetűek és izomorfok olyan anyagokkal, mint például a BaMgSi04 és a BaAl204. A borát rács paramétereit alig befolyásolja az, hogy melyik alkáliföldfémet jelenti az Me. (Az SrLaB04 mért rácsállandói a =b=5,235+0,005 és c =8,805+0,009 A CaLaB04 mért rácsállandói a=b=5,202+0,011 c=8,712+0,022). A fentiekben megadott általános képlettel jellemezhe_ hető anyagban a lantán részben helyettesíthető ittrium mai és/vagy gadoliniummal. Azt tapasztaltuk, ha a lantánnak legfeljebb 10%-ig terjedő mennyiségét helyettesítjük átriummal, akkor az eredeti kristályszerkezet megmarad és az anyag lumineszkáló képessége lényegében változatlan marad. Ha 10 mól%-nál nagyobb mennyiségű ittriumot alkalmazunk, akkor nem kívánatos mellékfázisok is keletkeznek. Ha az Me túlnyomó része (több mint 75 mól%-a) Ca, akkor a lantánt 50 mól%-ig terjedő mennyiségben helyettesíthetjük gadolíniummal anélkül, hogy a fentebb említett hexagonális kristályszerkezetben és a lumineszcensz tulajdonságokban változás történne. Olyan anyagokban, amelyekben az Me-nek több mint 25 mól%-át jelenti az Sr, kisebb mennyiségű lantánt helyettesíthetünk gadoliniummal. Ha ekkor legfeljebb 10 mól% lantánt helyettesítünk gadoliniummal, akkor a hexagonális kristályszerkezet még megmarad. Az ólom-tartalom fentebb említett határait az indokolja, hogy ha p értéke 0,005-nél kisebb, akkor a kapott fény-fluxus túl csekély, ha viszont a p értéke meghaladja a 0,30 értéket, akkor a koncentrációs lefojtás miatt a kvantum-hatásfok lesz túl kicsi. Azok az ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborátok az előnyösek, amelyekben az Me stronciumot jelent, és amelyeknél az x=y=0, tehát, amelyek általános képlete Sr1_pPbpLaB04. Ezek a vegyületek nyújtják a legnagyobb fényfluxust. A találmány szerinti lumineszcens ernyő lehet például egy kisnyomású higanygőz kisülési lámpa csöve. Ha az említett, lumineszcens, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborátot más, különösen ha zölden és vörösen lumineszkáló anyaggal kombináljuk, úgy általános megvilágítási célra alkalmas lámpákat állíthatunk elő, amelyek igen jó hatásfokúak és amelyeknek igen jó a színvisszaadásuk. A találmány néhány kiviteli alakját mutatjuk be a következő példákra és a mellékelt rajzokra hivatkozva. Az 1. ábra a találmány szerinti, lumineszcens, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémboráttal ellátott lumineszcens ernyővel rendelkező kisnyomású higanygőz kisülési lámpa hosszmetszetét mutatja, a 2. ábra lumineszcens, két, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborát által emittált fény spektrális energia eloszlását mutatja. Az 1. ábra egy kisnyomású higanygőz kisülési lámpát mutat, amelynek 1 üvegburája van. A bura két végén helyezkedik el a 2 és 3 elektród, amelyek között kisülést tartunk fönn. Az 1 bura belső oldalán hordozza a 4 lumineszcens réteget. A 4 lumineszcens réteg tartalmazza a lumineszcens, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborátot, és szokásos módon van az 1 burára felvive. A lumineszcens, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborátot magas hőmérsékletű szilárd fázisú reakcióval állítjuk elő. A kiindulási anyagok az alkotó elemek oxidjai vagy olyan vegyületei, amelyekből a hevítés során ezek az oxidok képződnek. Különösen előnyös, ha a kiindulási keveréket kétszer vagy többször is hevítjük. A terméket minden egyes hevítési művelet után lehűtjük, majd porítjuk. A hevítés levegőn történhet. A legjobb eredményeket akkor tapasztaltuk, különösen ami a hexagonális kristályszerkezetet és a nem kívánatos mellék fázis elmaradását illeti, ha a kiindulási elegyben 100% fölöslegben alkalmaztuk a bőrt (bóroxid vagy bórsav alakjában) és a lantánt (például lantánoxid alakjában). Az utolsó hevítési művelet után a termékből eltávolítjuk a fölösleget, például forró ammoniumklorid-oldattal történő mosással. 1. példa Az alább felsorolt anyagokat összekeverjük: 1,420 g SrC03 3,258 g La203 (100 mól% felesleg) 1,237 g H3BO3 (100 mól% felesleg) 0,112 g PbO Ezt a keveréket kemencében 1000 °C-on hevítjük 1 órán át. Hűtést és porítást követően a terméket két órán át ismét hevítjük 1250 °C-on. A kapott terméket hűtés után forró ammóniumklorid-oldattal mossuk, hogy a fölös lantánoxidot eltávolítsuk. A (fölös bórsavból képződött) B203 és az így képződött ólommal aktivált lumineszcens bóráinak következő képlete ^r0,95P^O,05*-a®C)4. A 2. ábra 21-es görbéje mutatja ezen anyagnak rövidhullámhosszú (túlnyomóan 254 nm) ultraibolya fény hatására emittált fényének spektrális energiaeloszlását. A 2. ábrán a vízszintes tengely a hullámhosszt, X, jelenti nm-ben, míg a függőleges tengely az emittált fény intenzitását, E egységben. Az emissziós maximum 470 nm-nél van, és a félérték-szélesség 120 nm. Az anyag kvantum-hatásfoka 60%-os. A röntgendiffrakciós vizsgálatok szerint az anyag kristályszerkezete hexagonális. (Izomorf a BaAl204-dal). 2. példa Az 1. példában használt SrCOj helyett 0,953 g CaC03-ot használunk, egyébként teljesen az 1. példával azonos módon járunk el, így Ca0 95Pb0 05LaBO4 képletű, lumineszcens, ólommal aktivált alkáliföldfém-ritkaföldfémborátot állítunk elő. A 2. ábra 22-es görbéje mutatja ezen anyag által (254 nm gerjesztés hatására) emittált fény spektrális energia eloszlását. Az emissziós maximum helye 254 nm, míg a félérték szélesség 115 nm. A kvantum-hatásfok mintegy 50%-os. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
