Люминесцирующее кварцевое стекло

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Малашкевич Георгий Ефимович Семкова Галина Ивановна Бойко Андрей Андреевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 2, 2 и 23, отличающееся тем,что оно дополнительно содержит 23 при следующем соотношении компонентов, мас.2 97,5-98,2(223) 0,5-1,5 0,3-1,0,23 при этом атомарное соотношение / должно быть не менее 1. 6341 1 Изобретение относится к легированным стеклам, в частности к кварцевому стеклу,полученному по золь-гель процессу, которое может использоваться в качестве светофильтра для отсечки фотохимически активного ультрафиолетового излучения в системах широкополосной накачки лазеров и его люминесцентной трансформации в полосы поглощения их активного элемента. Известно полученное золь-гель методом кварцевое стекло (заявка РБ 262 А, МПК С 03 С 3/06, 1993) следующего состава, мас.2 98,28-99,64,23 0,36-1,72. Известное стекло обладает низким квантовым выходом люминесценции ( 10 ) и заметным поглощением в видимой области спектра (натуральный показатель поглощенияпри 500 нм может достигать 5 см-1 и более). Это ограничивает возможности использования светофильтров из такого стекла для отсечки фотохимически активного излучения в системах широкополосной накачки лазеров и его люминесцентной трансформации в полосы поглощения их активного элемента. Наиболее близким по технической сущности является полученное золь-гель методом люминесцирующее кварцевое стекло (заявка РБ 960288, МПК С 03 С 3/06, 1996) следующего состава, мол.2 99,200-99,950 23 0,045-0,750 2 0,005-0,050. Прототип имеет следующий недостаток малую долю квантов люминесценции( 20 ), излучаемых в спектральной области 400 нм. Указанный недостаток ограничивает возможности использования прототипа для люминесцентной трансформации фотохимически активного излучения в основные полосы поглощения материалов, активированных ионами 3, 3, 3 и 3. Задачей предполагаемого изобретения является создание эффективно люминесцирующего стекла с более высокой долей квантов, излучаемых в спектральной области 400 нм, при сохранении интенсивного поглощения в области фотохимически активного ультрафиолета. Это повысит конкурентоспособность изготовленных из него светофильтров для отсечки фотохимически активного излучения в системах широкополосной накачки соответствующих лазеров и его люминесцентной трансформации в полосы поглощения их активного элемента. Для решения поставленной задачи люминесцирующее кварцевое стекло, содержащее 2, 2 и 23, дополнительно содержит 23 при следующем соотношении компонентов, мас.2 97,5-99,2 (223) 0,5-1,5 23 0,3-1,0, при этом атомарное соотношение / должно быть не менее 1. Стекло получали прямым золь-гель методом. В качестве исходного сырья использовали тетраэтилортосиликат (25)4, соляную кислоту(как катализатор), аморфный тонкодисперсный кремнезем 2 (как наполнитель для уменьшения растрескивания ксерогелей), соли церия Се(Оз)3 и алюминия (3)3 и дистиллированную воду 2. Процесс синтеза включал гидролиз тетраэтилортосиликата в водном растворе кислоты при мольном соотношении 2(25)4 равном 1610,01 до получения золя, приготовление коллоида путем добавления в полученный золь тонкодисперсного кремнезема,а также солей церия и алюминия, нейтрализацию золь-коллоидной системы до рН 6,5-7 путем введения раствора аммиака, литье жидкого шликера в формы и выдерживание до образования геля. Полученные заготовки сушили в термошкафу при температуре 60 С. Спекание проводили в вакууме при 1250 С. Уменьшение концентрации церия ниже заявляемой нецелесообразно, так как ведет к снижению поглощения стекла в ультрафиолетовой области спектра до величин не представляющих практического интереса. Увеличение концентрации церия выше заявляемой сопровождается появлением поглощения в видимой области спектра, длинноволновым смещением полосы люминесценции и уменьшением ее квантового выхода. Уменьшение концентрации алюминия ниже заявляемой также ведет к появлению поглощения в видимой области и уменьшению квантового выхода люминесценции, а увеличение его концентрации выше заявляемой сопровождается резким увеличением светорассеяния стекла. 2 6341 1 Спекание стекла на воздухе приводит к уменьшению квантового выхода люминесценции, длинноволновому сдвигу ее спектра и появлению поглощения в видимой области. Спекание в водороде ведет к появлению глубокого провала в спектре поглощения при 240 нм и длинноволновому сдвигу спектра люминесценции. Составы заявляемого стекла, значения натурального показателя светоослабленияпри различных длинах волн, квантового выхода люминесценциии доли квантов , испускаемых в спектральной области 400 нм, представлены в таблице. Состав, мас.Стекло На фиг. 1 изображен спектр поглощения стекла 3 с толщиной 0,8 мм, а на фиг. 2 и 3 - спектры люминесценции и возбуждения люминесценции этого же стекла при длинах волн возбуждения и регистрации люминесценции, равных соответственно 320 и 400 нм. Таким образом, заявляемое стекло обладает высокой прозрачностью в видимой области спектра, интенсивным поглощением в ультрафиолетовой области и эффективной люминесценцией с долей квантов 50 в области 400 нм. Отмеченные преимущества заявляемого стекла позволяют использовать его для изготовления светофильтров,отсекающих фотохимически активное излучение широкополосной лазерной накачки и переизлучающих его в полосе с максимумом при 390 нм. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3