close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9281

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9281
(13) C1
(19)
(46) 2007.06.30
(12)
7
(51) C 03C 3/06, 4/12,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 03B 8/02
ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩЕЕ ГЕЛЬНОЕ КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО
(21) Номер заявки: a 20041063
(22) 2004.11.19
(43) 2006.06.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины" (BY)
(72) Авторы: Семченко Алина Валентиновна; Плющ Борис Васильевич;
Капшай Мария Николаевна; Малашкевич Георгий Ефимович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гомельский государственный
университет имени Франциска Скорины" (BY)
(56) BY 5391 C1, 2003.
BY 5960 C1, 2004.
BY 4831 C1, 2002.
WO 2001/068544 A1.
JP 11255536 A, 1999.
US 4128411, 1978.
EP 775673 A1, 1997.
BY 9281 C1 2007.06.30
(57)
Люминесцирующее гельное кварцевое стекло, включающее SiO2, Sm2O3 и ОН¯ , отличающееся тем, что дополнительно содержит Ag2O при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO2
96,000-99,299
Sm2O3
0,2-2,0
ОН¯
0,001-0,010
Ag2O
0,5-2,0.
Изобретение относится к составам модифицированного кварцевого стекла, а конкретно к люминесцирующему гельному кварцевому стеклу, и может быть использовано в качестве люминесцентного трансформатора ультрафиолетового излучения в видимую
область спектра, а также в качестве активных сред волоконных лазеров видимого диапазона с селективной накачкой.
Одной из основных проблем гельного кварцевого стекла, содержащего ионы трехзарядного самария (Sm3+ ), является низкое поглощение в видимой области, а также низкий
квантовый выход люминесценции (5-10 %).
Известно люминесцирующее кварцевое гель-стекло, содержащее диоксид кремния
(SiO2), оксид алюминия (Аl2О3), оксид самария (Sm2O3) при следующем соотношении,
мас. %: SiO2 - 96,9; Аl2О3 - 1,6; Sm2O3 - 1,5 и ионы гидроксила ОН¯ в концентрации 3,5
сверх 100 % [1].
Основным недостатком известного стекла является малый коэффициент использования УФ излучения для возбуждения люминесценции ионов Sm 3+ из-за отсутствия у последних более-менее интенсивных полос поглощения в спектральной области короче
300 нм. Это делает проблематичным использование известного стекла в качестве люминесцентных трансформаторов УФ излучения в видимую область спектра и лазерных материалов с широкополосной (ламповой) накачкой. Для увеличения квантового выхода
BY 9281 C1 2007.06.30
люминесценции ионов Sm3+ необходимо ввести в состав стекла компонент, хорошо поглощающий в УФ и видимой областях и способный сенсибилизировать люминесценцию
ионов Sm3+ .
Наиболее близким к заявляемому является люминесцирующее гельное кварцевое
стекло, содержащее диоксид кремния (SiO2), оксид самария (Sm2O3) и ионы гидроксила
ОН¯ при следующем соотношении, мас. %:
SiO2
98,99-99,499
Sm2O3
0,05-1,0
OH¯
0,001-0,010 [2].
Основным недостатком прототипа является малый коэффициент использования УФ
излучения для возбуждения люминесценции ионов Sm3+ из-за отсутствия у последних более-менее интенсивных полос поглощения в спектральной области короче 300 нм. Это делает проблематичным использование известного стекла в качестве люминесцентных
трансформаторов ультрафиолетового излучения в видимую область спектра и лазерных
материалов с широкополосной (ламповой) накачкой.
Задачей предлагаемого изобретения является создание стекла с эффективным поглощением в области короче 300 нм и высоким квантовым выходом люминесценции ионов
Sm3+ для использования его в качестве люминесцентных трансформаторов ультрафиолетового излучения в видимую область спектра и лазерных материалов с широкополосной
(ламповой) накачкой.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, увеличить квантовый выход люминесценции ионов Sm3+ .
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что люминесцирующее гельное кварцевое стекло, содержащее диоксид кремния (SiO2), оксид самария
(Sm2O3) и ионы гидроксила ОН¯ , дополнительно содержит оксид серебра (Ag2O) при следующем соотношении, мас. %:
SiO2
96-99,299
Sm2O3
0,2-2,0
ОН¯
0,001-0,010
Ag2O
0,5-2,0.
Заявляемое изобретение обеспечивает получение люминесцирующего гельного кварцевого стекла, характеризующегося высокой эффективностью УФ поглощения ионов Ag2+
в области короче 300 нм и последующее увеличение квантового выхода люминесценции
ионов Sm3+ , хорошие оптические свойства, необходимые для возможности применения
данного стекла в качестве люминесцентного трансформатора ультрафиолетового излучения в видимую область, а также лазерного материала.
Преимущество заявляемого люминесцирующего гельного кварцевого стекла проиллюстрировано на фиг. 1, 2.
Фиг. 1 - спектры люминесценции заявляемого стекла.
Фиг. 2 - спектры возбуждения заявляемого стекла.
Заявляемое стекло получали двумя разновидностями золь-гель метода.
Пример 1.
В качестве исходного сырья использовали аморфный тонкодисперсный диоксид кремния (SiO2), хлорид самария шестиводный (Sm2O3⋅6H2O), нитрат серебра шестиводный
(Ag(NO3)3⋅6H2O) марок ХЧ и ОСЧ. Золь был получен из 50 г порошка аэросила марки
А-300 и 300 мл дистиллированной воды. Полученная смесь подвергалась ультразвуковой
обработке в течение 2,5 ч и центрифугированию с целью удаления крупных частиц аэросила. Полученный золь-коллоид разливали в формы и выдерживали до образования геля.
Заготовки геля сушили на воздухе и прокаливали во фторсодержащей атмосфере, затем
пропитывали в растворах хлорида самария и нитрата серебра различной концентрации.
2
BY 9281 C1 2007.06.30
Активированные гели сушили на воздухе и спекали в потоке гелия при температуре
1300 °С до получения прозрачного стекла.
Пример 2.
В качестве исходного сырья использовали тетраэтилортосиликат (ТЭОС), аморфный
тонкодисперсный диоксид кремния (SiO2), хлорид самария шестиводный (Sm2O3⋅6H2O),
нитрат серебра шестиводный (Ag(NO3)3⋅6H2O) марок ХЧ и ОСЧ. Для получения золя к
180 мл ТЭОСа приливали 100 мл 0,01N соляной кислоты и проводили гидролиз указанных
компонентов в течение 1 ч при механическом перемешивании (при комнатной температуре). Далее в полученный золь добавляли 45 г аэросила марки А-300 и подвергали ультразвуковой обработке в течение 2-2,5 ч. Полученный золь-коллоид превращали в гель
введением слабого основания (например 0,05N водного раствора аммиака), разливали
смесь в закрывающиеся формы и выдерживали до образования геля. Полученные заготовки геля сушили на воздухе, далее прокаливали во фторсодержащей атмосфере, затем пропитывали гели в растворах хлорида самария и нитрата серебра различной концентрации.
Полученные заготовки сушили на воздухе и спекали в атмосфере гелия при температуре
1300 °С до получения прозрачного кварцевого стекла.
Оба метода синтеза приводят к получению стекла с приблизительно одинаковой эффективностью передачи поглощенной в области короче 300 нм световой энергии на ионы
Sm3+ , что обеспечивает требуемый технический результат.
Составы заявляемого стекла (концентрация оксидов дана по синтезу, а ионов гидроксила определена по пиковой интенсивности их основных валентных колебаний) и интегральная интенсивность люминесценции ионов Sm3+ (Iлюм) при возбуждении излучением
ксеноновой лампы через светофильтр УФС1 сведены в таблицу. Здесь же для сравнения
приведено значение Iлюм прототипа при аналогичных условиях возбуждения.
Стекло
1
2
3
Прототип
SiO2
96,9
96,0
99,299
98,999
Состав, мас. %
Sm2O3
Ag2O
2,0
1,09
1,995
2,0
0,2
0,5
1,0
-
OH¯
0,01
0,005
0,001
0,001
Iлюм, отн. единицы
14
23
4
1
Спектры люминесценции заявляемого стекла на фиг. 1 (кривая 1) для образца 2 и прототипа (кривая 2), нормированные по полосе 4G5/2 → 6H9/2 (λ ≈ 650 нм) при возбуждении
через сенсибилизатор (λвозб = 280 нм) и в собственной полосе поглощения редкоземельного иона (λвозб = 405 нм) соответственно, и спектры возбуждения люминесценции ионов
Sm3+ для этих же образцов на фиг. 2 (кривые 1 и 2) соответственно при регистрации в полосе 4G5/2 → 6H9/2 наглядно иллюстрируют достижение технического результата заявляемого люминесцирующего гельного кварцевого стекла.
Таким образом, видно, что заявляемое люминесцирующее гельное кварцевое стекло
характеризуется от 4 до 23 раз более высоким квантовым выходом люминесценции ионов
Sm3+ по сравнению с прототипом, что обеспечивает ему преимущества при использовании
в качестве люминесцентных трансформаторов ультрафиолетового излучения в видимую
область спектра и лазерных материалов с широкополосной (ламповой) накачкой.
Источники информации:
1. Демская Э.Л., Пивоваров С.С. Люминесценция высококремнеземистых золей, гелей
и гель-стекол, активированных самарием // Физика и химия стекла. - 1990. - Т. 16. - № 4.С.605-612.
2. Патент РБ 5391, МПК 7 С 03С 3/06, 2003 (прототип).
3
BY 9281 C1 2007.06.30
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
94 Кб
Теги
by9281, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа