Светящиеся краски: виды, применение, изготовление своими руками

Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.

Люминофор - особое вещество, способность которого в преобразовании поглощаемой энергии в обычный свет.

Другими словами, люминофор способен излучать свет под действием ультрафиолета, электромагнитного поля или другого типа излучения.

Так, применяемые в неоновых трубках люминофоры, горят под действием ультрафиолетовых лучей, а также излучения ртутных паров.

В переводе с греческого люминофор - «несущий свет».

Виды люминофора

Сегодня можно выделить несколько видов люминофоров.

По химическим свойствам их можно поделить на два вида.

Неорганические (кристаллофосфоры).

Такой вид люминофоров нашел применение в люминесцентных лампах, ЭЛТ (электрических лучевых трубках), экранах для рентгена и так далее.

Кроме этого, неорганический люминофор является индикатором радиации.

Свечение «неорганики» обусловлено наличием большого числа катионов, которые содержатся в минимальном объеме (до 0,001%). По своей сути неорганические люминофоры - катионы металлов.

Органические люминофоры.

Используются в производстве флуоресцентных красок, люминесцирующих материалов и так далее.

Часто их применяют для проведения люминесцентного анализа в различных отраслях, к примеру, в медицине, биологии, химии, криминалистике, автомобилестроении и так далее.

Делим люминофоры по характеристикам

По своим характеристикам люминофоры бывают:

• фотолюминфоры;
• катодолюминофоры;
• рентгенолюминофоры;
• электролюминофоры;
• радиолюминофоры.

Наибольшей популярностью пользуется фотолюминофор - вид люминофора, который обладает определенными свойствами и может длительно сохранять энергию.

После ее накопления люминофор может длительно отдавать ее в форме излучения - ультрафиолетового, инфракрасного или того, который виден глазу человека.

Именно люминофор типа фотолюминофор можно сделать своими руками.

Сфера применения

Люминофор активно применяется в самых различных сферах - в полиграфических и текстильных изделиях, в декорациях и шоу-технике, для создания спасительных устройств, для наружной рекламы, при изготовлении спецодежды и так далее.

Широкое применение люминофор получил и в - художественной росписи автомобиля.

Люминофор можно наносить на кузов автомобиля или колпаки. Достаточно небольшого слоя, чтобы в темное время суток автомобиль преображался и излучал яркий свет в местах обработки.

Почти во всех перечисленных случаях применяется фотолюминофор - наиболее безопасный, простой в применении и красивый вид люминофора.

Состав

Стандартный люминофор состоит из двух основных компонентов - борной кислоты и концентрата хвои.

Обе составляющие найти несложно. К примеру, хвойный концентрат продается во многих аптеках. При этом будьте внимательны. Нужен не экстракт, а именно концентрат. Для приготовления люминофора это очень важно.

Процесс приготовления и меры безопасности

Теперь рассмотрим, как приготовить люминофор самостоятельно. Действуйте в приведенной ниже последовательности.

1. Насыпайте (наливайте) концентрат хвои в заранее подготовленную посуду.

2.Добавляйте небольшое количество воды. Итог таких манипуляций - получение раствора тартразина.

Сам тартразин представляет собой синтетический краситель, имеющий желтый цвет. Данный элемент относится к категории пищевых добавок (известен под названием Е 102/запрещен в ряде европейских стран).

Как правило, тартразин добавляется в йогурты, пюре, мороженое, супы и прочую еду. Минус таких красителей - опасность для астматиков. Чрезмерное попадание Е 102 в организм может привести к зуду, нарушению зрения, мигрени и так далее.

3. Сыпьте немного борной кислоты в ложку.

4. Смачивайте полученную смесь с помощью тартразина.

5. Перемешивайте состав до тех пор, пока не получится однородная масса.

6. Грейте смесь до момента, пока она не превратиться в густой состав зеленоватого оттенка. Чтобы лучше прогреть смесь, возникшие сверху пузырьки необходимо проткнуть.

7. После этого охлаждайте смесь и вливайте небольшое количество тартразина. После этого снова прогревайте состав.

В итоге вы должны получить желтое однородное вещество.

8. Подействуйте на получившийся состав фотовспышкой (яркие световые лучи необходимы для «активации»).

Вот и все. Впоследствии готовый люминофор можно перетереть в порошок, добавить в жидкость (как правило, обычную воду).

Кроме этого, люминофор можно изготовить, смешав родамин и борную кислоту (в последнем случае качество продукта будет много хуже).

При выполнении работ будьте осторожны, работайте в перчатках и по возможности защитите глаза с помощью очков.

Что касается готового люминофора, то он считается совершенно безопасным для здоровья.

Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите "ОТПРАВИТЬ". Спасибо.

φορός - несущий) - вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение (люминесцировать).

Основные сведения

По химической природе люминофоры разделяются на неорганические (фосфо ́ры), большинство из которых относится к кристаллофосфо ́рам, и органические (органолюминофоры). Свечение неорганических люминофоров (кристаллофосфо ́ров) обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов , содержащихся в малых количествах (от 2 % до 0,0001 %).

) обычно являются ионами металлов; например, свечение сульфида цинка активируется ионом меди . Неорганические люминофоры применяют в люминесцентных лампах , электронно-лучевых трубках , для изготовления рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и др. Органические люминофоры (люмогены) применяют для изготовления ярких флуоресцентных красок, текстиля, пластмасс, украшений, типографии, полимерной глины, обоев, тату пигментов, косметики, люминесцирующих материалов, используют в чувствительном люминесцентном анализе в химии , биологии , медицине и криминалистике .

Разновидности

Существует несколько разновидностей люминофоров. Из них стоит выделить следующие:

1. Фотолюминофоры - разновидность люминофоров, которые обладают свойствами сохранения накопленной энергии при возбуждении, и её отдачи, с обладанием собственного послесвечения какой-либо продолжительности после прекращения возбуждения в виде светового излучения в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной зоне.

См. также

Напишите отзыв о статье "Люминофор"

Примечания

Литература

• Жиров Н. Ф. Люминофоры. - М .: Гос. изд-во оборонной пром-ти, . - 480 с.

• Казанкин О.Н., Марковский Л.Я., Миронов И.А. . - 1975. - 192 с.

Отрывок, характеризующий Люминофор

Николай с удивлением смотрел на ее лицо. Это было то же лицо, которое он видел прежде, то же было в нем общее выражение тонкой, внутренней, духовной работы; но теперь оно было совершенно иначе освещено. Трогательное выражение печали, мольбы и надежды было на нем. Как и прежде бывало с Николаем в ее присутствии, он, не дожидаясь совета губернаторши подойти к ней, не спрашивая себя, хорошо ли, прилично ли или нет будет его обращение к ней здесь, в церкви, подошел к ней и сказал, что он слышал о ее горе и всей душой соболезнует ему. Едва только она услыхала его голос, как вдруг яркий свет загорелся в ее лице, освещая в одно и то же время и печаль ее, и радость.
– Я одно хотел вам сказать, княжна, – сказал Ростов, – это то, что ежели бы князь Андрей Николаевич не был бы жив, то, как полковой командир, в газетах это сейчас было бы объявлено.
Княжна смотрела на него, не понимая его слов, но радуясь выражению сочувствующего страдания, которое было в его лице.
– И я столько примеров знаю, что рана осколком (в газетах сказано гранатой) бывает или смертельна сейчас же, или, напротив, очень легкая, – говорил Николай. – Надо надеяться на лучшее, и я уверен…
Княжна Марья перебила его.
– О, это было бы так ужа… – начала она и, не договорив от волнения, грациозным движением (как и все, что она делала при нем) наклонив голову и благодарно взглянув на него, пошла за теткой.
Вечером этого дня Николай никуда не поехал в гости и остался дома, с тем чтобы покончить некоторые счеты с продавцами лошадей. Когда он покончил дела, было уже поздно, чтобы ехать куда нибудь, но было еще рано, чтобы ложиться спать, и Николай долго один ходил взад и вперед по комнате, обдумывая свою жизнь, что с ним редко случалось.
Княжна Марья произвела на него приятное впечатление под Смоленском. То, что он встретил ее тогда в таких особенных условиях, и то, что именно на нее одно время его мать указывала ему как на богатую партию, сделали то, что он обратил на нее особенное внимание. В Воронеже, во время его посещения, впечатление это было не только приятное, но сильное. Николай был поражен той особенной, нравственной красотой, которую он в этот раз заметил в ней. Однако он собирался уезжать, и ему в голову не приходило пожалеть о том, что уезжая из Воронежа, он лишается случая видеть княжну. Но нынешняя встреча с княжной Марьей в церкви (Николай чувствовал это) засела ему глубже в сердце, чем он это предвидел, и глубже, чем он желал для своего спокойствия. Это бледное, тонкое, печальное лицо, этот лучистый взгляд, эти тихие, грациозные движения и главное – эта глубокая и нежная печаль, выражавшаяся во всех чертах ее, тревожили его и требовали его участия. В мужчинах Ростов терпеть не мог видеть выражение высшей, духовной жизни (оттого он не любил князя Андрея), он презрительно называл это философией, мечтательностью; но в княжне Марье, именно в этой печали, выказывавшей всю глубину этого чуждого для Николая духовного мира, он чувствовал неотразимую привлекательность.

Люминофо́ры (от лат. lumen - свет и греч. phoros - несущий), вещества, способность которых светиться под действием внешних факторов (см. Люминесценция), используется для практических целей. Люминофоры применяют для преобразования различных видов энергии в световую.

По химической природе различают органические люминофоры (органолюминофоры), и неорганические (фосфоры). Фосфоры, имеющие кристаллическую структуру, называются кристаллофосфорами .

По типу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры и т. д. Некоторые вещества могут люминесцировать при различных видах возбуждения, т. е. являются люминофорами смешанного типа (например, ZnS, легированный Cu, является фото-, катодо- и электролюминофором).

Требования к параметрам люминофоров определяются условиями их применения. Люминофоры различаются по типу возбуждения, спектру возбуждения (для возбуждения различных фотолюминофоров меняется от коротковолнового ультрафиолетового до ближнего инфракрасного), спектру излучения, выходу излучения, времени возбуждения, свечения и длительности послесвечения.

Цвет свечения определяется материалом основы люминофора, природой и концентрацией вводимых примесей-активаторов, которые образуют в основном веществе (основании) центры свечения. Подбором люминофора и соответствующих центров свечения можно варьировать длину волны люминесценции. Даже в одном люминофоре, меняя тип примесей, можно регулировать спектральный состав излучения. Например, люминофоры на основе ZnS отличаются высокой яркостью и светоотдачей в видимой области спектра. При введении в ZnS активаторов получаем для кристаллов ZnS (Ag) свечение голубое, для ZnS(Cu) - зеленое, а для ZnS(Mn) - оранжевое. Если же в ZnS ввести CdS, то спектр люминесценции сместится в сторону более длинных волн. Люминесценция в красной области спектра получается при использовании в качестве основы люминофора полупроводниковых твердых растворов Zn 1-x Cd x S и ZnS 1-x Se x .

Органические люминофоры представляют собой сложные высокомолекулярные соединения: ароматические углеводороды и их производные, гетероциклические соединения, комплексные соединения атомов металла с органическими лигандами и т.д. Механизм свечения органических люминофоров обычно внутрицентровой. Органические люминофоры могут люминесцировать в растворах (флуоресцеин, родамин) и в твердом состоянии (пластические массы и антрацен, стильбен и другие органические кристаллы), обладают ярким свечением и очень высоким быстродействием. Цвет люминесценции органических люминофоров может быть подобран для любой части видимой области. Применяются для люминесцентного анализа, изготовления люминесцирующих красок, указателей, оптического отбеливания тканей и т. д.

Основное применение среди неорганических люминофоров имеют кристаллофосфоры. К твердым неорганическим люминофорам относятся также люминесцирующие стекла, порошки, тонкие пленки. Люминесцирующие стекла изготовляют на основе стеклянных матриц различного состава. При варке стекла в шихту добавляют активаторы, чаще всего соли редкоземельных элементов или актиноидов. Такие люминофоры применяются в лазерах. В светотехнике широко используют различные порошковые люминофоры, многие их которых являются бертоллидами, т. е. имеют переменный химический состав (Zn 0, 6 Cd 0, 4 S, Zn 0, 75 Cd 0, 25 S, Zn S 0, 85 Se 0, 15). На основе порошковых электролюминофоров изготовляются плоские безвакуумные источники света сравнительно большой площади, которые нашли применение в светящихся панелях, табло, управляемых шкалах, мнемонических схемах, твердотельных экранах и т. д. Благодаря согласованию по спектральным характеристикам электролюминофоров с фотосопротивлениями создаются различные оптоэлектронные системы: приборы автоматики - оптроны, усилители и преобразователи изображения, например для рентгеноскопии. Получены тонкопленочные электролюминесцентные излучатели, которые позволяют получать яркость, сопоставимую по величине с яркостью обычного телевизионного экрана. В качестве активного слоя в них используется сульфид цинка, легированный марганцем или фторидами редкоземельных элементов. Излучатели на их основе, обладая большой яркостью, дают возможность получить полную цветовую гамму в плоскостных экранах для дисплеев. На их основе уже созданы эффективные излучатели сине-зеленого свечения (SrS (Cе), зеленого (СаS (Се)), красного (СаS (Еu), СаS (Еr)) и белого свечения (CaS (Рr, К), SrS (Но, Nd), SrS:(Sm, Cе)).

Люминофор - это вещество, которое способно преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение. По своей химической природе все люминофоры разделяются на неорганические, большинство из которых относится к кристаллофосфорам, и органические. Самосвечение неорганических люминофоров обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов, которые содержаться в малых количествах (приблизительно до 0,001 %).

Наибольшее распространение на рынке получили фотолюминофоры и электролюминофоры. Они представляют собой смесь очень сложного состава: алюминат стронция, активированный европием, диспрозием, иттрием. Их химическая формула такова: (SrAl2O4):Eu,Dy,Y

Фотолюминофоры на основе алюминатов инертны к водным и сольвентным средам, устойчивы к различным облучениям и обладают послесвечением до 20 часов. Люминофоры по своей природе нетоксичны, пожаровзрывобезопасны, опасное радиоактивное излучение отсутствует.

Фотолюминофор является неопасным веществом по воздействию на организм, класс опасности по компонентам - 4. Люминофор не загрязняет окружающую среду и обладает высокой стабильностью химических реакций.

На этой страничке мы бы хотели показать Вам сравнительные характеристики Люминофоров на основе цинка и алюминат стронциевых люминофоров длительного послесвечения. За основу была взята марка DLO-7D и цинковый люминофор.

Cветящийся в темноте люминисцентный пигмент (люминофор), характеризующийся своей особенностью поглощать энергию естественных/искусственных источников света и выделять ее в форме видимого свечения в темноте. Цикл поглощения света, его сохранения и выделения повторяется многократно на протяжении 30 лет. Пигмент марки DLO-7D состоит из очень тонких кристаллов в основе своей имеющий молекулу алюмината стронция SrAl2O4:Eu,Dy, радикально отличающийся от обычного фосфоресцентного пигмента, который имеет в своей основе сульфид цинка или радиоизотопы с их свойствами самосвечения.

Некоторые преимущества и отличия пигментов Люминофора:

Период свечения в темноте в 50 раз больше, чем у обычного пигмента, основанного на ZnS

Активация волнами разной длины (200-450 nm) но лучший результат получается с энергией активации выше 350 nm.

Не загрязняет окружающую среду, (см.протоколы испытаний, паспорт безопасности и радиалогический протокол) и обладает высокой химической стабильностью.

Отсутствие опасных для здоровья и радиоактивных веществ.

Начальная яркость послесвечения как минимум в 10 раз длиннее, чем у радиолюминисцентных и фотолюминесцентных пигментов.

Увеличение люминесценции и послесвечения с увеличением времени активации

Превосходные погодная и световая устойчивость пигмента.

Возможности и свойства алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D .

Люминофор DLO-7D продолжает накапливать и сохранять световую энергию, не достигая точки насыщения, гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с помощью D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Светостойкость

Алюминат-стронциевый люминофор марки DLO-7D и пигменты основанные на сульфиде цинка-меди были протестированы описанным выше образом и результаты помещены в следующую таблицу.

Возможности и свойства Алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D

Яркость, послесвечение и распространение цвета. При активации, наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено? когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газоразрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения). Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения также пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации. Источники активирующей энергии.

Характеристики послесвечения

Яркость, послесвечение и распространение цвета
При активации наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено, когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газорязрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения). Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения так же пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации.

Верхняя кривая показывает характеристики послесвечения Алюминат-стронциевого люминофора SrAl2O4:Eu,Dy в сравнении с пигментом, базирующемся на сульфиде цинка.

Измерения взяты с экранирующих шелковистых поверхностей, которые были активированы 200-люксовым источником света в течение 4 минут.

Как можно видеть из этого графика, SrAl2O4:Eu,Dy в 10 раз ярче и имеет приблизительно в 10 раз более длительное послесвечение, чем пигмент, базирующийся на сульфиде Zn:Cu.

Время активации и яркость послесвечения
SrAl2O4:Eu,Dy продолжает накапливать и сохранять световую энергию (не достигая точки насыщения) гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с использованием D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Классификация люминофоров по виду поглощаемой энергии.

Акту люминесценции предшествует акт поглощения энергии.

Люминофоры, возбуждаемые ультрафиолетовым видимым или инфракрасным светом, называются фотолюминофорами , а, соответствующая этому виду люминесценция – называется фотолюминесценцией .

Рентгенолюминофоры – это люминофоры, которые эффективно поглощают и возбуждаются рентгеновскими лучами.

Радиолюминофоры наиболее эффективно поглощают и возбуждаются: α – β – γ – лучами.

Катодолюминофоры – это люминофоры, светящиеся под воздействием потока электронов.

Электролюминофоры – вещества, эффективно излучающие при поглощении энергии электрического поля. Они подразделяются на люминофоры постоянного поля и люминофоры переменного поля.

Хемолюминофоры – вещества, использующие в качестве источника энергию химических реакций. Соответствующая им люминесценция, называется хемолюминесценцией .

Люминофоры предназначены для использования в приборах или устройствах определенного типа. К таким устройствам относятся: люминесцентные лампы, экраны телеприемников, мониторы компьютеров, счетчики квантов, рентгеновские усиливающие экраны и т.д.

Эти приборы должны по своим характеристикам удовлетворять определенным требованиям или стандартам, в том числе требованиям по светотехническим параметрам. Для достижения параметров прибора необходимо применять люминофоры с требуемым набором свойств, и, следовательно, предъявлять к люминофорам специальные требования.

Такие технические требования разрабатываются изготовителями приборов и в обязательном порядке согласовываются с изготовителем люминофоров. Они фиксируются в документе, который называется «Технические условия».

Рассмотрим наиболее важные и применяемые из них.

Экраны телеприемников, люминесцентные лампы или другое устройство должны иметь хорошие яркость, цвет, четкость изображения. Эти параметры устройства определяются конструкцией прибора и, в большей степени, свойствами люминофора

Одним из основных параметров является яркость свечения. Люминофор преобразует энергию с каким-то коэффициентом полезного действия. Доля поглощенной мощности, выделяемая в виде света, называется энергетическим выходом или эффективностью. Отношение величины излучаемого светового потока к падающей на него мощности называется светоотдачей люминофора. Она измеряется в люменах/Ватт (lm/W).

В случае фотолюминесценции мощность, поглощаемую и излучаемую люминофором можно выразить числом фотонов или квантов света. Отношение числа квантов света излучаемых в единицу времени к числу поглощенных за это время квантов называется квантовым выходом люминесценции. Энергия испускаемого кванта, как правило, всегда меньше энергии поглощаемого кванта (правило Стокса). Следовательно, излучение всегда находится в более длинноволновой области спектра, чем поглощение. Так как в реальных кристаллах излучение и поглощение не монохроматично, то возможно перекрытие длинноволновой части спектра поглощения и коротковолновой части спектра излучения. Однако, среднее значение энергии поглощения всегда выше среднего значения энергии люминесценции.

Основным энергетическим параметром технических условий является относительная яркость или интенсивность люминесценции . Это яркость или интенсивность испытуемого образца, измеренная относительно стандартного образца. При этом потребитель и изготовитель люминофора имеют одинаковые стандартный образец, методику испытаний и аппаратуру для проведения испытаний.

Цвет люминесценции определяется спектральным составом излучения. Спектральный состав описывается зависимостью спектральной плотности излучения от длин волны, либо от энергии фотона. В технические условия вносят такие спектральные параметры как положение максимума длины волны излучения, полуширину максимума излучения или определенную интенсивность излучения при фиксированных длинах волн.

Для некоторых типов приборов необходимо достижение определенных кинетических характеристик люминесценции: время спада интенсивности излучения до определенного уровня, или время возрастания интенсивности излучения до определенного уровня. В технические условия к таким люмиофорам вводится параметр «послесвечение» - время спада интенсивности излучения до определенного уровня.

Кроме уже рассмотренных параметров есть еще ряд параметров, необходимость введения которых, обусловлена требованиями к прибору по контрастности и разрешающей способности экрана. К ним относятся требования к коэффициентам отражения люминофора при определенных длинах волн и требования к размеру частиц или гранулометрическому составу люминофоров. Способ нанесения люминофора на экран или подложку, способ изготовления устройства, условия эксплуатации люминофора в устройстве также приводят к необходимости введения дополнительных параметров в технические условия.

Пункт «гранулометрический состав » включает:

Средний размер частиц люминофора, мкм;

Массовая доля частиц размером менее D1мкм, % не более;

Массовая доля частиц размером менее D2 мкм, % не более.

Этот параметр определяется с учетом вида возбуждения, необходимой разрешающей способности и режимом работы экрана.

Параметр «седиментационный объем » - объем занимаемый единицей массы люминофора в суспензии определенного типа (см3/г).

Параметры «гидроемкость » или «маслоемкость » - количество воды или масла адсорбированных поверхностью единицы массы люминофора (мл/г).

Эти параметры характеризуют склонность частиц люминофора объединяться в объемные агломераты. Они также характеризуют склонность частиц люминофора к плотной и равномерной упаковке по поверхности подложки.

Параметр «потеря яркости » после отжига люминофора при определенной температуре (как правило 350-450 С) в вакууме, на воздухе или смеси газов, обусловлен технологией изготовления устройства.

Необходимость введения параметра «отсутствие посторонних включений и частиц светящихся иным цветом » в ТУ практически всех люминофоров очевидна.

1.5 Основные операции синтеза люминофоров .

Как мы уже знаем, люминофоры являются веществами, оптические свойства которых чрезвычайно сильно зависят от наличия примесных и собственных дефектов. Поэтому для достижения заданных светотехнических параметров необходимо тщательное соблюдение режимов технологических операций при синтезе люминофоров и использование сырья и вспомогательных материалов с малым содержанием примесей.

Помещения должны быть чистыми. Они имеют систему приточной и вытяжной вентиляции. Воздух, поступающий из приточной системы очищен от пыли.

Технологическое оборудование, например, реакторы, выпарные чаши, не должно быть источником загрязнения. Оно изготавливается из химически стойких сортов стали. Применяется футеровка эмалью или тефлоном. Термическое оборудование также не должно являться источником примесей, поэтому нагреватели и внутренняя футеровка печей, сушильных аппаратов изготавливаются из материалов устойчивых к воздействию высоких температур и компонентов газовой среды (атмосферы), в которой идет термообработка.

Одним из основных компонентов в производстве люминофоров является вода. К ней предъявляются жесткие требования по содержанию примесей. Например, массовая доля ионов железа не должна превышать величину 1*10 -6 %, меди – 1*10 -6 %, никеля – 1*10 -6 %, кобальта – 5*10 -6 %, органических веществ - 1*10 -2 %. Удельное электрическое сопротивление должно быть не менее 18 Мом. Для получения такой чистой воды применяются специальные методы очистки: ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ, дистилляция, очистка в ионообменных колоннах.

Применяемое сырье (исходные материалы) также должно быть чистым. Как правило, в производстве люминофоров используют реактивы следующих квалификаций:

Особочистые (ос.ч),

Химически чистые для люминофоров (хч/дл),

Химически чистые (х/ч),

Чистые для анализа (ч.д.а.).

Реактивы более низкой квалификации должны подвергаться дополнительной очистке.

Рассмотрим последовательность технологических операций или технологических стадий, применяемых в производстве люминофоров.

1. Подготовка основных и вспомогательных материалов и оборудования. Эта стадия включает: уборку помещения, промывку и очистку оборудования, выбор исходных материалов требуемой квалификации.

2. Приготовление растворов. На этой стадии изготавливаются растворы тех реактивов, которые применяются в жидком виде. Как правила это растворы активатора, соактиватора, плавней (минерализаторов) или основных материалов. На этой стадии возможна доочистка материалов, например методами перекристаллизации, экстракции или фильтрации.

3. Осаждение или соосаждение. На этой стадии из растворов получают, например, оксалаты, сульфиды, гидроксиды, фторида или фосфаты материалов, которые являются основой люминофора. В случае соосаждения полученные полуфабрикаты в своем составе содержат и активатор. В ходе выполнения контролируется полнота осаждения.

4. Приготовление шихты (смеси). Операция включает тщательное смешивание полуфабрикатов (полупродуктов), или исходных материалов, растворов активатора, минерализатора и сушку смеси, в том случае, если применяются растворы. Иногда эта операция заключается только в смешивании сухих материалов. На этой стадии смесь контролируется на соответствие рецептуре.

5. Подготовка шихты к термообработке . На этой стадии проводят взвешивание шихты или ее части, снаряжение (наполнение) тиглей, кювет, ампул или иных контейнеров шихтой и вспомогательными материалами, которые необходимы для создания требуемой среды (атмосферы) в процессе термообработки (прокаливания) шихты.

6. Термообработка (прокаливание) Эта операция проводится в печах при температурах, лежащих в диапазоне 750 -1800 С. На этой стадии контролируется температура, время (длительность) и состав газовой атмосферы.

7. Разбраковка. После охлаждения контейнера, в котором проводили прокалку, полученный материал – люминофор осматривают под УФ излучением и вручную удаляют посторонние включения или части прокаленной шихты, которые не светятся или светятся отличающимся от требуемого цветом.

8. Просев (мокрый просев ). Люминофор просевают через крупное сито из капроновой ткани для того, чтобы разрушить не прочные образования – комки. Эта операция облегчает удаление минерализатора на следующей стадии.

9. Отмывка. На этой стадии осуществляется удаление минерализаторов (плавней) из состава люминофора. Как правило для отмывки используют дистиллированную или деионизованную воду, иногда органические растворители – этиловый спирт, ацетон, октан и т.п. Отмывку проводят в реакторах с мешалкой. Перемешивают не менее 20 – 30 минут, затем дают осесть твердой части суспензии. Промывочную жидкость декантируют. Операцию повторяют 3 – 5 раз. На этой стадии контролируется рН суспензии и иногда, концентрация некоторых элементов.

10. Дезагрегация. Целью операции является разрушение агломератов, которые образовались при прокаливании люминофора. Операцию проводят в реакторе с мешалкой. К суспензии люминофора в воде при перемешивании добавляют поверхностно-активное вещество (ПАВ), - соединение обладающее создавать на поверхности частиц люминофора заряд. Частицы, образующие агломерат, отталкиваются друг от друга за счет возникновения потенциала на поверхности. Одноименный заряд на поверхности частиц препятствует образованию повторных агломератов. При этом на люминофор оказывают и механическое воздействие различными способами. Наиболее распространенным способом является перемешивание суспензии, в которую помимо ПАВ добавлены шары из легкого материала, например, полиметилметакрилата. Механическое разрушение агломератов в суспензии может осуществляться также воздействием ультразвука с частотой 18-20 кГц, либо путем пропускания суспензии через распылительную форсунку. После проведения дезагрегации проводят отмывку суспензии от избытка ПАВ путем 2-3-х кратной отмывки деионизованной водой. На этой стадии контролируется параметр «Седиментационный объем». Чем он меньше, тем успешнее прошла дезагрегация.

11. Классификация или разделение частиц по размерам. Цель операции – удаление частиц с размером больше или меньше заданного. Операция проводится несколькими методами. Наиболее простой метод – просев через сито с заданным размером отверстий. Частицы требуемого размера можно выделить методом седиментации – осаждения. Водную суспензию перемешивают, затем останавливают мешалку, и дают осесть части суспензии. Частицы большего размера оседают на дно реактора в первую очередь. Частицы, которые не осели, передаются в другой реактор. Разделение частиц по размерам можно проводить в восходящем потоке жидкости или газа. Для разделения частиц по размерам также применяют и гидроциклон. Контролируемый параметр – гранулометрический состав.

12. Модифицирование поверхности. Цель операции – нанесение на поверхность частиц люминофора модифицирующего покрытия, которое решает задачи повышения термостойкости, гидролитической устойчивости, уменьшения повторной агломерации люминофора, увеличения срока службы люминофора в приборах. Для этого на поверхность частиц наносят тонкий слой соединения имеющего, например, высокую температуру плавления. Это могут быть силикаты, алюминаты металлов. Как разновидность модифицирования для люминофоров неустойчивых к воздействию влаги применяют капсулирование – нанесение на поверхность частиц сплошного слоя, например легкоплавкого стекла.

13. Отмывка. В том случае, если модифицирование проводили в суспензии, люминофор отмывают от избытка компонентов модифицирующего покрытия деионизованной водой или какой-либо другой жидкостью.

14. Фильтрация. Частицы люминофора отделяют от жидкости с применением нутч-фильтров, барабанных вакуумных фильтров, центробежных фильтров.

15. Сушка. Люминофор сушат при 80-150 С с применением сушильных шкафов, вращающихся сушильных печей, вакуумных сушилок.