具有石榴石结构的镥-钆荧光粉及其应用制造技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与闪烁体技术有关，用于核物理及核工业中对辐射的监测。本专利技术的荧光粉可用于制造X射线传感器以及X射线增感屏。除此之外，本专利技术的荧光粉具有高发光性能，可以运用在半导体照明设备中。该项新型
产生于20世纪末期，与高效率的氮化铟镓InGaN发光二极管以及在其基础上的白光发光二极管有关。
技术介绍
在核物理中，X射线以及伽马射线影像采用了大量不同种类的闪烁体，它们分为有机及无机闪烁体，而后者可以与无机化合物相结合，例如卤化物元素1、IIJII族，硅酸盐，磷酸盐，钨等等。闪烁体通常是以单晶及合成聚合物的形式分布在无机荧光粉颗粒中。在G.Blasse 的学术报告 Luminescence material.Springer.Amsterdam.Berlin.1994, 360 中详细总结了无机闪烁体。Phosphor handbook.Ed.S.Shionoya.ff.Yen CRC London, New-York.2000, P 921中也详细描述了 X射线闪烁体。闪烁体物质主要参数通常为:一有效原子序数一重力密度—能量输出，用％表不一频谱和闪烁时间 2000年以前大多数已知的有效原子序数数值为N ( 59.8，对于它们来说，重力密度的变化区间是从3.9g/cm3至7.5g/cm3。高能量的闪烁体类型CaWO4的能量输出只有6%，而对于新型材料YTaO4 = Nb来说，该数值增加到11%。从这些分析数据中我们可以得出结论:对于现阶段而言，有效的重原子闪烁体并不多。众所周知用于固态照明的突光粉有不同类型。在学术论文S.Nakamura.BlueLaser Diode.Springer Verl 1997，P320中描述了一种白光发光二极管。在该设备中米用了已知的材料一乾铝石榴石(Y，Gd, Ce)3Al5012。这种材料具有石榴石晶体结构，保证在氮化物半导体异质结激发下取得白光，我们把使用这种材料的发光二极管称之为“合成”。关于白光合成发光二极管，见NICHIA公司的美国专利5，998，925，公开日为1999年12月7日，我们把该专利作为我们的原型。尽管含有以YAG为基质的荧光粉的白光二极管目前被广泛的使用，但它仍然存在很大的缺陷:---色彩范围有限，主要为冷白光以及中性白光。发光效率不高，使用的电流较大。除此之外，YAG:Ce荧光粉不能运用在闪烁器技术中，因为其密度不高，为P =4.98g/cm3，且其原子序数低，少于40单位。另一方面，在实验中所有已知的闪烁体不可以运用在合成发光二极管中，因为其不能被氮化物异质结蓝光激发。因此，目前为止还没有出现适合用于闪烁体及发光二极管技术的材料，像那样的材料可以称为万能的材料。
技术实现思路
本专利技术涉及一种万能的发光材料，适用于不同的技术趋势。本专利技术的材料具有高原子序数、高密度，非常适用于探测器辐射光谱记录。本专利技术的目的在于使本专利技术的材料具有极短的衰减时间，可以承受高密度量子场的激发，如X射线，伽马辐射以及可见的短波辐射。本专利技术涉及一种具有石榴石结构的镥-钆荧光粉，其特征在于，该镥-钆荧光粉具有如下计量公式:(LufflGdnCee) 3 (Al1^p, Ga) 2A13012_X (F，N) x其中0.l〈m 彡 0.94，0.0Kn ^ 0.96,0.01<q ^ 0.06 时，m+n+q=l0.0OKx ( 0.3，0.0OKp ^ 0.9o附图说明图1 为本专利技术的荧光粉(Lu0.94Ce0.04Gd0.02) 3(AlL99Ga0.01) Al3O11.96F0.02N0.02 的 X光射线光谱图。图2 为本发 明的荧光粉(Lu0.93Ce0.03Gd0.04)3(Al1.98Ga0.02) (AlO^8FacilNacil)3 的辐射光谱图及色度坐标图。图3a 为本专利技术的荧光粉(Lu0.89Ge0.03Gd0.08) 3A1L 5Ga0.5Al30n.94F0.03N0.03 的辐射光谱图及色度坐标图。图3b 为本专利技术的荧光粉(Lu0.89Ge0.03Gd0.08) 3A1L 5Ga0.5Al30n.94F0.03N0.03 的辐射光谱图及色度坐标图，其具有更短的激发波长(450nm)。图4 为本专利技术的荧光粉(Lu0.48Gd0.48Ce0.04)3(Al1Ga1)Al3O11.98F0.01N0.01 的辐射光谱图及色度坐标图。图5 为本专利技术的荧光粉(Lu0.40Gd0.57Ce0.03) 3 (Al1.6Ga0.4) Al3O11.92F0.04N0.04 的辐射光谱图及色度坐标图。图6 为本专利技术的荧光粉(Lu0.10Gd0.87Ce0.03) 3 (Al1.99Ga0.01) Al3O11.98F0.01N0.01 的辐射光谱图及色度坐标图。图7为本专利技术的一个具体实施方案中的聚合物转换层。具体实施例方式如图1所示的荧光粉的成份为 (Lu0.94〇θ0.04Gd0.02) 3 (Al1 99Ga0> 01) Al3O11 96F0.Q2N0.02该图是使用俄罗斯设备 P ο h-2，采用德拜-谢乐的方法拍摄的，样本采用的是合成荧光粉粉末，使用的射线管具有钥阳极，用由镍箔制成的过滤器使其单色化，在这种情况下电子束的能量为45KeV。衍射图的结果和“平面角-强度”会被记录在坐标轴的坐标自动记录器上。确定主要的反射平面(HKE)，之后传导对比所取得的X光射线图和固定在ASTM线轴上标准的X光射线图，发现其主要的反射平面角度为32.987°，荧光粉具有矿物石榴石立方晶体结构。所示的狭窄的衍射曲线表明荧光粉样品的结晶程度高。在该X射线图片中可以确定本专利技术的材料具有晶体结构。在图2中，所示的荧光粉的成份为:(Lu0.93Ce0.Q3Gd0.04) 3 (Al1 98Ga0> 02) Al3O3 gsF。.οι^ο.οι) 3该光谱图是采用“三色”光谱测量仪测得的。在图3a中所示的荧光粉的成份为:(Lu0.89Ge0.03Gd0.08) 3 (Al1 5Ga0.5) Al3O11 94卩0.03N0.03在图3b中所示的仍然是图3a中所示的荧光粉，但是该荧光粉具有更短的激发波长(450nm)。在图4中所示荧光粉N4的成份为: (Lu0.48^ 0 48〇θο.04) 3 (Al1Ga1) Al3O11 ^F0.Q4N0.04在图5的光谱图中所示荧光粉样本Ν5的成份为:(Lu0.4oGd0.57Ce0.03) 3 (Al1 6Ga0.4) Al3O11.92卩0.Q4N0.04在图6的光谱图中所示荧光粉样本N6的成分为:(Lu0.10Gd0 87^^0.03) 3 (All.99^ .01) Al3O11.98F0.01N0.01图7为聚合物转换层，其是由所示荧光粉以及聚碳酸酯组成的。首先，本专利技术采用的合成荧光粉具有立方晶格结构。这种荧光粉具有化学计量比，所述的合成石榴石类型为钇铝石榴石。但是本专利技术荧光粉的一系列物理性质都和简单的YAG = Ce有所区别。首先，荧光粉的密度从P=6.60g/cm3变化至P=6.2g/cm3。密度是使用X射线数据计算的，其粉末的密度不低于Δ P =±0.05g/cm3。第二，所示荧光粉的重要特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有石榴石结构的镥?钆荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学计量式为：(LumGdnCeq)3(Al1?pGaP)2Al3O12?xFx/2Nx/2其中0.1

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗维鸿，索辛·纳姆，
申请(专利权)人：罗维鸿，
类型：发明
国别省市：