專利名稱：多功能高效藍(lán)綠色發(fā)光材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種多功能高效蘭綠色發(fā)光材料及其應(yīng)用。本發(fā)明的材料突出特點是具有多種功能(1).在紫外和X-射線等電離輻射激發(fā)后能產(chǎn)生強(qiáng)的蘭綠發(fā)光;(2).去掉紫外或X-射線源后，蘭綠色發(fā)光能保持較長的時間(2-3分)，而且很強(qiáng)，在暗處發(fā)光肉眼可辨;(3).當(dāng)用紫外和X-射線等電離輻射照射后若用能量相當(dāng)?shù)募t外光再照射，則蘭綠色發(fā)光強(qiáng)度能增強(qiáng)數(shù)十倍。
本發(fā)明材料若做成一種X-射線敏感元件，能對一般X-光機(jī)產(chǎn)生的X-射線以綠光顯示并給出方位及強(qiáng)度上的判斷;
本發(fā)明材料若做成一種X-射線熒光屏，它的高發(fā)光亮度和長余輝適于X-射線圖象的記錄和處理;
本發(fā)明材料若做成一種紅外敏感元件，它能高效的將紅外光例如CO2激光在10.6μm的紅外光轉(zhuǎn)換成蘭綠色可見光;
本發(fā)明材料還可做成一種防偽商標(biāo)或防假標(biāo)志。
已有技術(shù)摻稀土的Ⅱa-Ⅵb族化合物，具有很好的光致發(fā)光特性。這些材料中具有較深的陷阱，能穩(wěn)定的俘獲電子，并只當(dāng)用近紅外光(λ∠1.7μm)才能引起光致發(fā)光，這種現(xiàn)象和有關(guān)材料已被用于制作對近紅外光響應(yīng)的紅外傳感元件[見美國專利US4806772;US4812659;US4812660]。
但是某些摻雜的堿土硫化物，同時具有可利用的光致和熱致發(fā)光的特性。在特殊的工藝條件和化學(xué)成分下，有目的地在材料中改變成分，摻入特殊的雜質(zhì)和引入一些適當(dāng)深度的陷阱，可使之不僅具有強(qiáng)的X-射線和紫外輻射激勵發(fā)光而且在長波紅外光和熱作用下，能產(chǎn)生相當(dāng)亮度的可見發(fā)光。因而這種材料可有多種用處如用于檢測X-光的敏感元件，X-光熒光屏，顯示CO2激光在10.6μm輸出的上轉(zhuǎn)換紅外傳感元件，紅外看譜儀的顯示屏，紅外干涉儀的像轉(zhuǎn)換屏以及做防偽商標(biāo)等。
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有多功能的材料，這種材料在紫外和X-射線等電離輻射激發(fā)后能產(chǎn)生強(qiáng)的蘭綠色發(fā)光，去掉紫外或X-射線源后，蘭綠色發(fā)光能保持較長的時間(～2-3分)，而且很強(qiáng)，在暗處可用肉眼辨別;并在暗處若用能量相當(dāng)?shù)募t外光照射，則蘭綠色發(fā)光能在原有背景上增強(qiáng)數(shù)十倍。
用本發(fā)明的材料既可做成紅外敏感元件，又可做成X射線敏感元件，X射線熒光屏，紫外線敏感元件，防偽商標(biāo)或防假標(biāo)志。并能用中紅外光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光。
本發(fā)明的多功能材料，是由多元化合物燒結(jié)成的粉沫(塊)或陶質(zhì)芯片。其基質(zhì)成分為堿土硫化物，主要成分為特殊的雜質(zhì)，它決定材料的發(fā)光特性，及其添加物(堿土硫酸鹽，堿鹵化物，堿土鹵化物等)。主要基質(zhì)成分堿土硫化物，在不加其它成分前，不具備任何可利用的特性。摻進(jìn)銅離子獲得了光致發(fā)光的特性，而第二種雜質(zhì)(鉺，鈥，鏑和銩)的摻入和在特殊工藝條件下某些缺陷的引入，改變了銅的光致發(fā)光的特性，增加了余輝并能用中紅外光激勵上轉(zhuǎn)換發(fā)光。
本發(fā)明材料的化學(xué)成分本發(fā)明元件所用材料的主要化學(xué)成分為堿土硫化物，其中摻有兩種雜質(zhì)離子，一種是必不可少的主激活劑銅，另一種是輔激活劑R可以是餌，鈥，銩或鏑等，同時加適量的堿土硫酸鹽、堿土氟化物和氟化堿借以增加發(fā)光強(qiáng)度和形成陶質(zhì)。雜質(zhì)離子可以是氧化物，或硫酸鹽或鹵化物的形式加入。其相對主要基質(zhì)成分(SrS)的重量百分比率為SrS 100 wt%M1(Ca,Sr,Ba)SO40-10 wt%M1(Ca,Sr,Ba)F20-8 wt%M2(Li,Na,K)F 0-7 wt%CuSO40.06-0.2 wt%R(Er,Ho,Tm,Dy) 0-0.05 wt%本發(fā)明材料和功能元件的制備方法1.將上述化合物按所需比率稱好，混合研磨后放在氧化鋁坩鍋內(nèi)，于電爐中，在惰性氣氛下加熱，于1000-1250℃溫度燒0.5-2小時，冷卻后即得本發(fā)明材料。
上述制得的材料研磨成細(xì)粉，混入粘合劑(如多聚物和樹脂等)中，敷在各種薄板襯底(如紙質(zhì)，纖維，玻璃，石英，鋁片，有機(jī)玻璃等)上，塑封后可作為X-射線敏感元件，或作為某種X-射線熒光屏。
2.將上述化合物按所需比率稱好混合，研磨后在各種尺寸和形狀的模具內(nèi)加壓成形，之后放在電爐中，在惰性氣氛下加熱，于1000-1250℃溫度燒0.5-2小時，冷卻后即得本發(fā)明的紅外敏感元件的陶質(zhì)芯片。
3.將上述化合物按所需比率稱好，混合研磨后沉積在氧化鋁晶體或陶瓷片上，放在電爐中，在惰性氣氛下加熱，于1000-1250℃溫度燒0.5-2小時，冷卻后即得本發(fā)明的紅外敏感元件。
本發(fā)明的優(yōu)點1.用途廣，如1)本發(fā)明的元件可做為X-射線敏感元件，可用于目測X-光的強(qiáng)弱和方位;與光電探測系統(tǒng)組合，標(biāo)定后能探測X-光的強(qiáng)度;
2)本發(fā)明的元件可做為X-射線熒光屏能觀察X-光形成的圖象，亮度高，余輝強(qiáng)，便于照相，光電記錄和各種圖象處理;
3)本發(fā)明作為紅外敏感元件用來觀察CO2等紅外激光輸出，確定方位，光斑大小及發(fā)散情況等光束參數(shù);用于做為分析CO2等紅外激光輸出精細(xì)波長的紅外看譜儀的波長顯示屏;用于做觀察CO2等紅外激光干涉圖象的屏幕等;
4)本發(fā)明材料還可用于制做某種防偽商標(biāo)或隱形碼(因為它基本上為白色)。
2.本發(fā)明材料為白色，發(fā)光為蘭綠色，并與人眼的光譜靈敏區(qū)接近，因而用它做成的X-射線敏感元件適宜目視觀察;
3.靈敏度高，余輝長，利于照相和光電記錄;
4.熒光屏的圖象幾分鐘內(nèi)能自行擦除，因而一屏能無數(shù)次使用;
5.紅外敏感元件是由無機(jī)陶質(zhì)材料制成的因而耐熱性好，機(jī)械強(qiáng)度高;并且不產(chǎn)生揮發(fā)物，無污染;
6.紅外敏感元件有最高的靈敏度(對CO210.6μm紅外激光輸出最低可探測功率～0.5W/cm2);


圖1.本發(fā)明材料的發(fā)光光譜分布圖(縱座標(biāo)為發(fā)光強(qiáng)度，橫座標(biāo)為波長)。
實施例實施例1按下而成分合成一種材料，其相對主要基質(zhì)成分(SrS)的重量百分比率為SrS 100 wt%CaSO45 wt%CaF23 wt%CuSO40.06 wt%Tm2O30.05 wt%按上述比例混合研勻后的混合物放在氧化鋁坩鍋中，于1050℃溫度下燒1小時，同時通氬氣。冷卻后可得本發(fā)明材料的塊體。其發(fā)光光譜如圖1所示。
將燒結(jié)的塊體研磨成細(xì)粉，混入粘合劑(如多聚物和樹脂等)中，敷在各種薄板襯底(如紙質(zhì)，纖維，玻璃，石英，鋁片，有機(jī)玻璃等)上，塑封后可作為X-射線敏感元件;如涂在透明薄板襯底(如玻璃，石英，有機(jī)玻璃等)上，可作為X-射線熒光屏。
按上述比例配方，混合研勻后的混合物，也可直接在特定的模具內(nèi)按需要加壓成型，在上述同樣條件下燒結(jié)成耐熱的顯示CO2激光的紅外轉(zhuǎn)換發(fā)光屏或紅外敏感元件。
實施例2按下而成分合成的一種材料，其中各化合物相對主要基質(zhì)成分(SrS)的重量百分比率為SrS 100 wt%
CaSO43 wt%SrSO410 wt%CaF28 wt%LiF 5 wt%CuSO40.12 wt%Er2O30.02 wt%按上述比例混合研勻后的混合物加壓成型(如片或塊狀)然后放在電爐中，于1000℃溫度下燒2小時，同時通氬氣。冷卻后可得本發(fā)明的耐熱紅外敏感元件(陶瓷片)。其發(fā)光光譜如圖1曲線所示。
實施例3按下面成分合成一種材料，其中各化合物相對主要基質(zhì)成分(SrS)的重量百分比率為.
SrS 100 wt%CuSO40.2 wt%按上述比例混合研勻后的混合物壓成薄片放在氧化鋁坩鍋內(nèi)，在氬氣氛下于電爐中加熱，在1250℃溫度下燒0.5小時，冷卻后即得本發(fā)明的紅外敏感元件的材料。其發(fā)光光譜如圖1曲線所示。
利用實施例1所述的方法將材料粉碎磨細(xì)混入粘和劑中制成X-射線敏感元件和長余輝X-射線熒光屏，效果良好。
權(quán)利要求
1.一種多功能高效蘭綠色發(fā)光材料，其特征在于主要成分是堿土硫化物，其中摻有兩種雜質(zhì)離子，一種是主激活劑銅，另一種是輔激活劑R，為增加發(fā)光強(qiáng)度和形成陶質(zhì)，加入適量的堿土硫酸鹽、堿土氟化物和氟化物。其相對主要基質(zhì)成分的重量百分比為SrS 100 wt%M1SO40-10 wt%M1F20-8 wt%M2F 0-7 wt%CuSO40.06-0.2 wt%R 0-0.05wt%其中M1=Ca、Sr、Ba，M2=Li、Na、K，R=Er、Ho、Tm、Dy。
2.一種多功能高效蘭綠色發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征在于多功能高效蘭綠色發(fā)光材料能夠制成各種待用的敏感元件。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種多功能高效蘭綠色發(fā)光材料的應(yīng)用，其特征在于所說的敏感元件是X射線敏感元件、X射線熒光屏、紫外線敏感元件、紅外線敏感元件、防偽商標(biāo)或防假標(biāo)志。
全文摘要
本發(fā)明是一種多功能高效藍(lán)綠色發(fā)光材料及其應(yīng)用。基質(zhì)成分是堿土硫化物，其中摻有兩種雜質(zhì)離子，一種是主激活劑銅；另一種是輔激活劑R，為增加發(fā)光強(qiáng)度和形成陶質(zhì)，加入適量的堿土硫酸鹽、堿土氟化物和氟化物。本發(fā)明的材料突出的特點是具有多種功能，應(yīng)用廣，可以做X射線，紫外線以及紅外線的敏感元件，還可以做X射線熒光屏，或做防偽商標(biāo)或做防假標(biāo)志，發(fā)光效率高，一屏可多次使用，發(fā)出藍(lán)綠色光便于人眼觀察。
文檔編號C09K11/84GK1100131SQ9411223
公開日1995年3月15日 申請日期1994年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月21日
發(fā)明者陳述春 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所