專利名稱：輸出桔紅光的10.6微米紅外傳感元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用熱致發(fā)光材料制作的紅外敏感元件，它是用于將CO2激光在10.6μm的紅外輸出轉(zhuǎn)換成可見桔紅色光的傳感元件。
摻雜的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(HO5B33/00)，US4812659 (HO5B33/00)，US4812660(HO5B33/00)]。
但是某些摻雜的堿土硫化物和硒化物，具有熱致發(fā)光的特性，然而在一般情況下，其應(yīng)用被忽視了。在特殊的工藝條件和化學(xué)成分下，有目的的在材料中改變成分和摻入特殊的雜質(zhì)，引入一些適當(dāng)深度的陷阱，可使之在長波紅外光的熱作用下，產(chǎn)生可見的電子-孔穴復(fù)合發(fā)光。這樣，這種可見光就成為作用在材料上的紅外光的顯示。利用這種熱敏材料能制成適合多方面應(yīng)用的紅外傳感元件，例如用于檢測CO2激光在10.6μm輸出的目測元件，紅外看譜儀的顯示屏，紅外干涉儀的像轉(zhuǎn)換屏等。
本發(fā)明的主要目的是提供一種熱致發(fā)光的耐熱性好的能將CO2激光在10.6μm的紅外輸出轉(zhuǎn)換成桔紅色可見光的紅外傳感元件;并提供這種元件及構(gòu)成這種元件的材料的化學(xué)成分和制備方法。
本發(fā)明的紅外熱敏元件由燒制成的不同形狀和不同尺寸的陶質(zhì)芯片構(gòu)成。這種陶片是在高壓下將原料成形后在高溫下燒結(jié)成的。這種陶質(zhì)芯片有一定的強度能裝在特制的框架上，或燒結(jié)金屬片上或其它陶瓷片上。
構(gòu)成紅外敏感元件的陶瓷芯片，由特制的紅外傳感材料制做。這種材料是由多元化合物構(gòu)成(塊，粉沫)。其基質(zhì)成分為堿土硫化物，摻雜成分為特殊的雜質(zhì)，它決定材料的特性，及形成陶質(zhì)芯片的其它添加物(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，它無任何可利用的特性。摻進(jìn)銪獲得了光致發(fā)光的特性，而第二種雜質(zhì)(鉺，鈥，鏑和銩)的摻入破壞了銪的光致發(fā)光的特性，而增強了熱致發(fā)光特性。
本發(fā)明元件的陶質(zhì)芯片所用材料的主要成分為堿土硫化物，其中摻有兩種稀土離子，一種為銪，另一種是鏑，鈥或鉺等，同時加適量的氟化堿，堿土氟化物和硫酸鹽等，以增加發(fā)光強度。稀土離子可以是氧化物，或硫化物或鹵化物的形式加入。其相對重量百分比率如下SrS100wt%M(Ca,Sr,Ba)SO42-10 wt%M(Ca,Sr,Ba)F20-8 wt%M(Li,Na,K)F1-10wt%Eu2O30.02-0.08 wt%R(Er,Ho,Dy,)2O30.004-0.04 wt%本發(fā)明紅外傳感元件的制備方法將上述陶質(zhì)芯片的化合物按所需比率稱好混合，研磨后在各種尺寸和形狀的基底上加壓成形，之后放在電爐中，在惰性氣氛下加熱，于1000-1250℃溫度保持0.5～2小時，冷卻后即得本發(fā)明元件的陶質(zhì)芯片。
所說的基底可以是各種各樣的形狀或尺寸的模具，或者是金屬片，或者是氧化鋁陶瓷片。
上述制得的元件可根據(jù)不同的需要，裝在適當(dāng)?shù)目蚣苌弦员阌谑褂谩?br> 本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明元件是由無機陶質(zhì)材料制成的，其特點是將長波紅外光(CO2激光輸出-10.6μm)轉(zhuǎn)換成桔紅色可見光，其光譜分布如圖1所示，因而它有如下優(yōu)點1.靈敏度高;
2.利于照相、光電記錄和觀察;
3.耐熱性好;
4.機械強度高;
5.無污染，等。
6.本發(fā)明元件的主要用處較廣1)用來觀察CO2激光輸出(波長為10.6μm)，確定方位，光斑大小及發(fā)散情況等。
2)用于做為分析CO2激光輸出精細(xì)波長的紅外看譜儀的波長顯示屏。
3)用于做觀察CO2激光干涉圖象的屏幕等。
4)用于CO2激光手術(shù)的定位或激光防護(hù)。


圖1.發(fā)光光譜分布圖(縱座標(biāo)為發(fā)光強度I，橫座標(biāo)為波長λ)。
實施例1
按下面成分制成本發(fā)明元件陶質(zhì)芯片的材料，其相對重量百分比為硫化鍶100wt%硫酸鈣7wt%氟化鈣4wt%氟化鋰1wt%氟化鈉5wt%氧化銪0.045wt%氧化鏑0.004wt%具體的做法是稱取硫化鍶13370mg，硫酸鈣935.9mg，氟化鈣534.8mg，氟化鋰133.7mg，氟化鈉668.5mg，氧化銪6mg和氧化鏑0.53mg，混合研勻后放在特制的模具內(nèi)加壓成形，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)明的熱致發(fā)光紅外傳感元件。其發(fā)光光譜如圖1中曲線2所示。
實施例2陶質(zhì)芯片材料的各化合物的相對重量百分比為硫化鍶100wt%硫酸鋇10wt%氟化鉀2wt%氧化銪0.08wt%氧化鈥0.04wt%具體的做法是稱取硫化鍶7866mg，硫酸鋇786.6mg，氟化鉀157.32mg，氧化銪6.3mg和氧化鈥3.1mg，混合研勻后沉積在鋁片和陶瓷片上，然后放在電爐中，于1250℃溫度下燒0.5小時，同時通氬氣。冷卻后可得本發(fā)明的熱致發(fā)光顯示屏。其發(fā)光光譜如圖1中曲線3所示。
實施例3陶質(zhì)芯片材料的各化合物的相對重量百分比為硫化鍶100wt%硫酸鍶2wt%氟化鋇8wt%氟化鋰5wt%氧化銪0.02wt%氧化鉺0.02wt%具體的做法是稱取硫化鍶8582.6mg，硫酸鍶171.65mg，氟化鋇686.6mg，氟化鋰429.13mg，氧化銪1.7mg和氧化鉺1.7mg，混合研勻后放在特制的模具內(nèi)加壓成形，然后放在電爐中，于1050℃溫度下燒1小時，同時通入氬氣。冷卻后即得本發(fā)明的熱致發(fā)光陶瓷片，其發(fā)光光譜如圖1中曲線1所示。
權(quán)利要求
1.一種輸出桔紅光的10.6微米紅外傳感元件，其特征在于構(gòu)成傳感元件的陶質(zhì)芯片是由多元化合物燒制而成的，多元化合物的化學(xué)成份為(按相對重量百分比)SrS 100 wt%M(Ca，Sr，Ba)SO42-10 wt%M(Ca，Sr，Ba)F20-8 wt%M(Li，Na，K)F 1-10wt%Eu2O30.02-0.08 wt%R(Er，Ho，Dy，)2O30.004-0.04 wt%。
2.依照權(quán)利要求1所述的一種輸出桔紅光的10.6微米紅外傳感元件，其特征在于燒制陶質(zhì)芯片的方法是按照比例稱量構(gòu)成陶質(zhì)芯片的化合物，混合研磨后加壓成形送入爐中，加熱至1000～1250℃保持0.5～2小時，待冷卻后即成。
全文摘要
本發(fā)明是一種輸出桔紅光的10.6微米紅外傳感元件。是一種熱致發(fā)光材料。主要用于將CO
文檔編號H05B33/00GK1104825SQ9411205
公開日1995年7月5日 申請日期1994年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月24日
發(fā)明者陳述春, 邱佩華, 戴鳳妹 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所