ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩЕЕ СТЕКЛО
LUMINESCENT GLASS

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к составам алюмоборатных стекол, которые могут использоваться в качестве преобразователей ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, а также в качестве стандартов для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра.
2
2
3
2
3
2
Известно люминесцирующее стекло следующего состава, мол.%: (50-60) SiO, (20-28) AlO, (4-10) YO, (5-15) SnO, (1-4) CuO (BY №7700).
2+
+
Основным недостатком известного стекла является зависимость контура полосы люминесценции (положения максимумов и относительных интенсивностей составляющих индивидуальных полос, обусловленных ионами Sn и Cu) от длины волны возбуждения. Это делает проблематичным использование известного стекла в качестве люминесцентного стандарта для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра.
3
3
3
3
2
2
3
2
3
Известно метафосфатное стекло состава, мол.%: 57,7 LiPO - 28,86 Al(РО) - 10 Ва(РО) - 2 LaO - 1,4 SbO (М. Elisa, В. Sava, A. Diaconu, D. Ursu, R. Patrascu. Fluorescence of copper, manganese and antimony ions in phosphate glass host // Journal of Non-Crystalline Solids 355 (2009) 1877-1879).
Недостатками являются узкая полоса (Δλ≈80 нм) видимой люминесценции при λ≈450 нм и существенный дрейф ее положения в зависимости от длины волны возбуждения. Это не позволяет использовать известное стекло для преобразования ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, а также в качестве стандартов для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра.
2
2
3
2
3
2
3
2
3
2
2
3
3+
3+
3+
Известно стекло состава, мол.%: (50 TeO - 30 PbF - 20 AlF) + (5 YbO - 0,2 ErO - 0,5 TmO) (Chengguo Ming, Feng Song, Xiaobin Ren, Liqun An, Yueting Qin. Tm/Er/Ybtri-doped TeO-PbF-AlF glass for white-light-emitting diode // Optics Communications, v. 304 (2013) p.80-82).
3+
3+
Стекло имеет узкие (Δλ≈16-26 нм) полосы люминесценции при λ≈475, 525, 546 и 659 нм, обусловленные ионами Er и Tm. Это не позволяет использовать известное стекло для преобразования ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, а также в качестве стандартов для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Кроме того, известное стекло содержит токсичные Те и Pb.
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Наиболее близким к заявляемому стеклу по технической сущности является люминесцирующее стекло следующего состава, мол. %: (65-73) BO, (15-20) AlO, (8-15) LaO или YO, (0,1-4) SmO (BY №14839).
4
6
3+
5/2
j
Недостатком прототипа являются узкие (Δλ~15 нм) полосы люминесценции, обусловленные переходами G→H ионов активатора (Sm), наиболее интенсивные из которых лежат при λ≈563, 598 и 645 нм. Это не позволяет использовать прототип в качестве преобразователя ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет и стандарта для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной области спектра.
Задачей предлагаемого изобретения является создание люминесцирующего стекла, характеризующегося бесструктурной полосой люминесценции, простирающейся от ближней ультрафиолетовой до ближней инфракрасной областей спектра и пригодного для использования в качестве преобразователя ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, а также в качестве стандарта для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в соответствующих областях спектра.
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Для решения поставленной задачи люминесцирующее стекло, содержащее оксиды бора (BO), алюминия (AlO) и лантана (LaO) и/или иттрия (YO), дополнительно содержит оксид сурьмы (SbO) при следующем соотношении компонентов, мол %: (58-67) BO, (22-32) AlO, (5-12) LaO и/или YO и сверх 100% (0,3-10) SbO.
Исходные материалы смешивали в требуемом соотношении, а полученную шихту плавили на воздухе в платиновом тигле в течение 1 часа. Выработку осуществляли путем отлива расплава на металлическую плиту.
2
3
2
3
2
3
2
3
Уменьшение концентрации SbO ниже заявляемой нецелесообразно из-за низкой интенсивности люминесценции. Увеличение концентрации SbO сверх заявляемой нецелесообразно из-за концентрационного тушения люминесценции. Изменение концентрации остальных ингредиентов, в том числе замена LaO на YO, в заявляемых пределах слабо влияет на спектр и интенсивность люминесценции заявляемого стекла.
в
Составы заявляемого люминесцирующего стекла, показатель поглощения k при λ=280 нм, интегральная интенсивность люминесценции  и полуширина полосы люминесценции Δλ (измерены для образцов толщиной 1 мм при длине волны возбуждения λ=270 нм) представлены в таблице.
Таблица
№ образца
Состав, мол.%
k, см<sup>-1</sup>
I, отн.ед.
Δλ, нм
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
La<sub>2</sub>O<sub>3</sub> и/или Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1
67
22
11
0,3
3,5
0,3
280
2
63
27
9,5
0,5
7,6
0,7
300
3
60
30
10
1
14,7
1,0
320
4
58
32
10
3
48
0,6
330
5
62
28
5
5
>75
0,4
330
6
59
29
12
10
>100
0,1
350
в
р
На фигурах 1 и 2 изображены соответственно спектр светоослабления и «квантовые» спектры люминесценции при λ=270 нм (кривая 1) и возбуждения люминесценции при длине волны регистрации λ=450 нм (кривая 2) заявляемого стекла (образец №3).
Видно, что заявляемое люминесцирующее стекло характеризуется поглощением при λ≤350 нм и бесструктурной полосой люминесценции, простирающейся от ближней ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области спектра. Следует отметить, что форма и положение данной полосы люминесценции слабо зависит от длины волны возбуждения. Это обеспечивает заявляемому люминесцирующему стеклу преимущество при использовании в качестве (1) преобразователей ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения в квазибелый свет, (2) стандартов для коррекции регистрируемых спектров люминесценции в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Кроме того, оно не содержит токсичных компонентов.