182915. lajstromszámú szabadalom • Luminescens ernyő és eljárás az ernyőhöz felhasználható lumineszcens terner aluminát előállítására
1 182915 2 A találmány tárgyát magnetoplumbit struktúrával rokon hexagonális kristályszerkezetű, lumineszcens terner aluminátból álló ernyő képezi. A találmány további tárgya eljárás az ilyen aluminát előállítására. A lumineszcens terner aluminátok a 7 214 862 számú holland szab'-lalmi leírásból ismeretesek. Ezek az aluminátok három oxidból állnak: A1203 mellett legalább egy nagyméretű pozitív ion oxidját és legalább egy kisméretű kétértékű ion oxidját, mint MgO-t vagy ZnO-t tartalmaznak. Kristályszerkezetük azonos vagy rokon a hexagonális magnetoplumbit (PbO • 6Fe203) szerkezetével. Abban az esetben, ha a nagyméretű pozitív iont tartalmazó oxid lantán- és/vagy cériumoxid, akkor úgynevezett „szabálytalan” magnetoplumbit szerkezetű terner aluminátokat kapunk. Ez utóbbi szerkezetű aluminátok például terbiummal vagy diszpróziummal történő aktiválásra alkalmas gazda-rácsok. Ezen az úton igen hatásos lumineszcens anyagok állíthatók elő. Eddig azt tételezték fel, hogy szabálytalan magnetoplumbit szerkezetű temer aluminát kristályrácsok kialakításához aránylag nagy ion-sugarú ritka földfémek oxidjainak, mint lantánoxidnak vagy cériumoxidnak felhasználására van szükség. A háromértékű lantán- és cérium-ionok sugara 1,016, illetve 1,034 À (lásd: Handbook of Chemistry and Physics, Cleveland, Ohio) A találmány feladata új, a magnetoplumbit kristályszerkezettel rokon szerkezetű, lumineszcens terner aluminátból álló lumineszcens ernyő szolgáltatása és eljárás kidolgozása az ernyőhöz felhasználható aluminát előállítására. A találmány szerinti, magnetoplumbit szerkezettel rokon hexagonális szerkezetű lumineszcens temer aluminátokból álló ernyőre az jellemző, hogy az aluminátok gadoliniumot tartalmaznak; ólommal, antimonnal, cériummal, ónnal, terbiummal, mangánnal, krómmal vagy diszpróziummal, vagy ezen elemek közül többel aktiválhatok; összetételük olyan ABC temer fázisdiagrammal jellemezhető, melyben A jelentése l/2Gd203 és a l/2La203, l/2Ce203, l/2Tb203, l/2Dy203, l/2Sb203, PbO, SnO oxidok közül legalább egy, mimellett A legalább 1 mól% l/2Gd203-ot, maximálisan 60 mól% l/2Tb203-ot, maximálisan 20 mól% l/2Dy203-ot,maximálisan 20 mól% l/2Sb203-ot, maximálisan 35 mól% PbO-t és maximálisan 25 mól % SnO-t tartalmaz; B jelentése A1203, mimellett az A1203 maximálisan 20 mól%-a Sc203-al és maximálisan 10 mól%-a Cr203-al behelyettesíthető; C jelentése a MgO, ZnO, 1/2UA102 és MnO oxidok közül legalább egy, mimellett C-nek maximálisan 20 mól%-a MnO; az A1203 maximálisan 10 mól%-a ekvivalens mennyiségű Si02-al és MgO-al és/vagy ZnO-al helyettesíthető; mindemellett A maximálisan 98 mól %-a SrO-al és/vagy CaO-al és ugyanakkor C ekvivalens menynyiség l/2Al203-al helyettesíthető, az A+SrO + CaO összes mennyiségének legalább 1 %-a l/2Gd203-ból áll; és az aluminát A-tartalma legalább 0,05, B-tartalma legalább 0,70 és legfeljebb 0,95 és C-tartalma legalább A-tartalmának 2/3-a. A találmány kifejlesztésére irányult kísérleteink meglepő módon azt mutatták, hogy szabálytalan magnetoplumbit szerkezetű ternér aluminátok nagyméretű pozitív ionnal rendelkező oxidként l/2Gd203-ot tartalmazó aluminátok alakjában is előállíthatok. Ez váratlan volt, mert a háromértékű Gd-ionok sugara (0,938 Â) lényegesen kisebb, mint a La- és Ce-ionoké. A találmány szerinti lumineszcens aluminátok olyan ternér vegyületek, melyek összetétele az ABC temér fázisdiagramban úgy ábrázolható, hogy A a nagyméretű pozitív iont tartalmazó oxidot és C a kisméretű kétértékű iont tartalmazó oxidot, B pedig az alumíniumoxidot képviseli. Azt találtuk, hogy az új, Gd-tartalmú aluminátok olyan komplett elegykristály-sort tudnak képezni, melyeknek ugyanolyan szerkezete van, mint az ismert Laés/vagy Ce-tartalmú aluminátoknak. Ezért a találmány szerinti lumineszcens aluminátokban A oxidként nemcsak l/2Gd203, hanem l/2La203 és l/2Ce203 is használható, de szükséges, hogy az A oxid minden esetben legalább 1 mól% l/2Gd203-ot tartalmazzon. Hatásosan lumineszcens anyagok kaphatók abban az esetben, ha az A oxid l/2Ce203-ot tartalmaz. Ezen túlmenően úgy tűnik, hogy a Tb, Dy, Sb, Pb és Sn elemek egyikével vagy többjével végzett aktiválás lumineszcens anyagokat eredményez. Ezeknek az aktivátor elemeknek oxidjai szintén az A oxid részét képezik. Hatásos lumineszcencia léphet fel már akkor is, ha az A oxid 0,1 mól %-a a fent említett aktivátor elemek egyikének oxidja. Az alkalmazott oxid-aktivátor maximális menynyiségének vannak bizonyos határai, mert ezen oxidoknak nevezett kristályrácsokban korlátozott az oldékonysága és/vagy mert túlzottan nagy aktivátoranyag-tartalom esetén olyan anyagokat kapunk, melyeknek luminiszcenciája — a koncentráció-elnyomás („concetration quenching”) következtében — gyakorlati célokra túl kicsiny. Ezért a találmány szerinti aluminátok A oxidja legfeljebb 60 mól% l/2Tb203-ot, legfeljebb 20 mól % l/2Dy2Os-ot, legfeljebb 20 mól% l/2Sb203-ot, legfeljebb 35 mól% PbO-ot és legfeljebb 25 mól% SnO-ot tartalmaz. A találmány szerinti aluminátok A oxidja legalább 1 mól% l/2Gd203-ot tartalmaz abban az esetben is, ha azok a fentnevezett oxid-aktivátorokból több mint egyet tartalmaznak. A találmány szerinti aluminátok Al203-ját (a fenti képletben B-ként jelölt komponenst) maximálisan 20 mól%-ban Sc203-al helyettesítettük. Ez a helyettesítés általában kis hatást gyakorol a lumineszcens tulajdonságokra, és nem jár további előnyökkel. Ha több, mint 20 mól% Sc203-ot alkalmazunk, akkor olyan anyagokat kapunk, amelyeknek túl kicsiny a fényereje (lumineszcens flux-a), és amelyek ezen túlmenően — a drága scandium elem használata következtében — túl drágák. Úgy tűnik, hogy az aluminátok krómmal aktiválhatok. A krómoxid az A1203 egy részét helyettesítheti. Hatásos króm-emisszió léphet fel már abban az esetben is, ha B 0,1 mól %-a áll Cr203-ból. B-nek nem több, mint 10 mól %-a helyettesíthető Cr203-al, mert ennél nagyobb Cr-tartalomnál túl kicsiny a kapott fényerő (lumineszcens flux) a koncentráció elnyomás következtében. Megjegyezzük, hogy a B oxid részben galliumoxidból is állhat, minthogy ezek is olyan temér vegyületek, melyeknek szerkezete rokon a magnetoplumbittal. A Ga203 használata a B oxidban nem jár előnyökkel. Emellett a gallium drágább elem, mint az alumínium, úgyhogy előnyösen gallium-mentes aluminátokat használunk. A C, kisméretű, kétértékű iont tartalmazó oxidként MgO-ot, ZnO-ot, vagy ezek elegyét használjuk. Ezen túlmenően ezt a szerepet l/2LiA102 is betöltheti. Úgy tűnik, hogy az aluminátok mangánnal aktiválhatok. A MnO ebben az esetben a C oxid részét képezi. Hatásos Mn-emisszió érhető el már akkor is, ha C-nek 0,1 mól %-a áll MnO-ból. A C MnO-tartalma 20 mól % fölé nem nö-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
