close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9150

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9150
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) C 03B 8/02, 20/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
(21) Номер заявки: a 20030854
(22) 2003.09.05
(43) 2005.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Малашкевич Георгий Ефимович; Малашкевич Андрей Георгиевич; Семкова Галина Ивановна;
Плющ Борис Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 1861 C1, 1997.
BY 3675 C1, 2000.
WO 84/02519 A1.
SU 1749185 A1, 1992.
EP 1132349 A1, 2001.
WO 93/12045 A1.
RU 2209188 C2, 2003.
BY 9150 C1 2007.04.30
(57)
Способ получения легированного кварцевого стекла, включающий гидролиз тетраэтилортосиликата, получение ксерогеля, активированного ионами металлов, его последующую термообработку и спекание, отличающийся тем, что активацию проводят ионами
Се4+ и Ln3+, исключая Се3+, Tb3+ и Pr3+, при отношении Се4+/Ln3+ большем либо равном 1,
при этом дополнительно вводят компенсатор заряда, в частности Mg2+, при отношении
Mg2+/Ln3+ меньшем либо равном 1, термообработку и спекание ксерогеля до стеклообразного состояния проводят в кислороде, а полученное стекло термообрабатывают на воздухе.
Изобретение относится к области получения легированных кварцевых гель-стекол, в
частности, стекол эффективно поглощающих фотохимически активную ультрафиолетовую радиацию и трансформирующих ее в видимую и ближнюю инфракрасную области
спектра, и может быть использовано в качестве переизлучающих оболочек газоразрядных
ламп, активных элементов лазеров и световых трансформаторов для квантронов.
Известен способ получения кварцевого стекла, включающий гидролиз этилсиликата,
введение в золь раствора аммиака до рН = 4,5-6,0, сушку полученного геля и последующее спекание до перевода его в кварцевое стекло (а.с. СССР 1749185 A1 от 20.11.90,
МПК С 03В 8/02. Опубл. 23.07.92 // Бюл. № 27).
Недостатками данного способа получения кварцевого стекла являются невозможность
обеспечить последнему интенсивное поглощения в ультрафиолетовой области спектра и
эффективную люминесценцию, что не позволяет использовать такое стекло в указанном
выше качестве.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ
получения легированного кварцевого стекла (см. заявка РБ (11) 1861 С2, МПК С 03В 8/02,
С 03В 20/00 от 07.06.1994 // АБ РБ. - 1997. - № 4 (ч. 1), т. 15. - С. 129-130), включающий
образование золя гидролизом тетраэтилортосиликата в водном растворе соляной кислоты,
введение в золь тонкодисперсного порошка кремнезема, образование геля добавлением
BY 9150 C1 2007.04.30
водного раствора аммиака до рН = 5,5-6,5, выдержку образовавшегося геля в растворе легирующей добавки в деионизированной воде, сушку, термообработку и спекание до состояния прозрачного стекла. В данном способе в качестве легирующей добавки
используют неорганическую соль переходного металла, растворимую в водно-спиртовой
среде и имеющую в интервале температур термообработки давление пара не более 5 мм
ртутного столба, при этом легирующую добавку дополнительно вводят в золь, а выдержку
геля осуществляют в растворе с молярным соотношением "легирующая добавка: вода",
равном молярному соотношению указанных компонентов в золе, в течение времени, определяемого выражением: t = km/R, где t - время выдержки (ч); m - масса геля (г); R - растворимость легирующей добавки в воде при температуре выдержки (на 100 г воды), г;
k = 15-16, коэффициент (ч).
Недостатком прототипа является низкая эффективность люминесценции получаемых
стекол, присущая реализуемым в них оптическим центрам переходных металлов, что не
позволяет использовать его в качестве переизлучающих оболочек газоразрядных ламп,
активных элементов лазеров и световых трансформаторов для квантронов.
Задачей предполагаемого изобретения является существенное повышение эффективности люминесценции кварцевого стекла.
Для решения поставленной задачи в способе получения кварцевого стекла по золь-гель
процессу, включающему гидролиз тетраэтилортосиликата, получение ксерогеля, активированного ионами металлов, его последующую термообработку и спекание, активацию
проводят ионами Се4+ и Ln3+, исключая Се3+, Тb3+ и Pr3+, при отношении Ce4+/Ln3+ большем либо равном 1, при этом дополнительно вводят компенсатор заряда, в частности
Mg2+, при отношении Mg2+/Ln3+ меньшем либо равном 1, термообработку и спекание ксерогеля до стеклообразного состояния проводят в кислороде, а полученное стекло термообрабатывают на воздухе.
Повышенная концентрация церия и жесткие окислительные условия термообработки и
спекания активированного ксерогеля способствуют формированию наноразмерных кластеров СеО2, а соактивация ионами Ln3+ ведет к частичному замещению в них ионов Се4+
на Ln3+ с образованием конфигурации Се4+-O-Ln3+, близкой к коллинеарной. При этом дополнительное введение компенсатора заряда увеличивает долю таких сложных Се4+-Ln3+центров. Благодаря внутрицентровой сенсибилизации люминесценции Ln3+ фотовосстановленными ионами (Се4+)- и отсутствию в указанных кластерах группировок Ln3+-O-Ln3+,
которые могут характеризоваться эффективным кроссрелаксационным тушением люминесценции, полученные стекла характеризуются высоким квантовым выходом люминесценции ионов Ln3+ и интенсивным поглощение в области короче 350 нм.
Смягчение окислительных условий синтеза стекла (проведение термообработки и спекания активированного ксерогеля на воздухе) ведет к образованию группировок Се4+-ОСе3+, поглощающих в видимой области спектра и тушащих люминесценцию Ln3 + , а также
к снижению доли группировок Ce4+-O-Ln3+. Отказ от использования компенсатора заряда
также ведет к снижению доли последних из-за того, что такая компенсация осуществляется лишь структурными дефектами стекла. В результате эффективность сенсибилизированной люминесценции полученного стекла значительно снижается.
Пример 1
Ксерогель, полученный по описанному в прототипе способу, пропитывали раствором
азотнокислых солей церия, европия и магния при атомарном соотношении Се:Eu:
Mg = 3:1:1, сушили, термообрабатывали и спекали до состояния прозрачного стекла в кислороде. Синтезированное таким образом стекло характеризуется высоким поглощением
при λ ≤ 350 нм (k ≥ 100 см-1), а интенсивность сенсибилизированной люминесценции ионов Eu3+ в красной области спектра при λв = 330 нм в 5 раз выше, чем для стекла, синтезированного аналогичным образом, но без добавления соли магния.
2
BY 9150 C1 2007.04.30
Пример 2
Ксерогель, полученный по описанному в прототипе способу, пропитывали раствором
хлористых солей церия, неодима и рубидия при атомарном соотношении
Се:Nd:Rb = 6:1:0,8, сушили, термообрабатывали и спекали до состояния прозрачного
стекла в кислороде. Синтезированное таким образом стекло характеризуется высоким поглощением при λ ≤ 350 нм (k ≥ 100 см-1), а интенсивность сенсибилизированной люминесценции ионов Nd3+ в инфракрасной области спектра при λв = 330 нм в 3 раза выше, чем
для стекла, синтезированного аналогичным образом, но без добавления соли рубидия.
При активации другими Ln3+ кварцевые стекла, полученные по заявляемому способу,
также характеризуются эффективной сенсибилизированной люминесценцией.
Таким образом, заявляемый способ получения легированного кварцевого стекла позволяет получать стекла с высоким поглощением в ультрафиолетовой области спектра
(k ≥ 100 см-1 при λ ≤ 350 нм) и высокой эффективностью люминесценции при возбуждении в этой области за счет создания наиболее благоприятных условий для сенсибилизации
люминесценции ионов Ln3+ фотовосстановленными ионами (Се4+)-.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
71 Кб
Теги
by9150, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа