Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Очень низка стойкость фторидных люминофоров (например, ХпФ^-Мп, MgF2-M.11), что ограничивает возмояшости их широкого применения.
Сульфидные люминофоры, применяемые для кинескопов черно-белого телевидения, отличаются сравнительно высокой стабильностью к действию электронного и ионного пучков и за 10 ООО ч эксплуатации снижают яркости свечения не более чем на 30—40%.
Теоретическое объяснение процессов выгорания катодолюминофоров почти отсутствует. Однако предполагается, что снижение яркости свечения связано с появлением дислокаций в решетке основы, а потемнение экранов связано с выделением металла (падающие на люминофор электроны фактически действуют как восстановители). Разрушение фторидных люминофоров связывается с образованием ^-центров.
Таблица \/.2
Характеристики выгорания люминофоров при возбуждении электронами
(7=10 кВ)
Люминофор Количество электричества, приводящее К снижению I в 2 раза, Кл Константа с 101 воздействие электронов 1 выгорания », см* воздействие ионов
ZnS-CdS-Си 11,9 0,140
Смесь ZnS • CdS • Ag и ZnS • Ag* 4,5 0,370 0.43 -107
ZnS • Ag \** 9,9 0,170 —
ZnS • CdS • Cu | 10,0 0,167 —
ZnS • Ag 20,0 0,083 0.35 - 107
Zn2Si04-Mn 104,0 0,016 0.02 • 107
CaO-MgO • Si02-Ti 55,5 0,030 —
ZnO - BeO - Si02-Mn 83,3 0,020 0,02 • 107
(Zn, Mg, Cd) Si03-Mn 16,6 0,100 —
ZnO • Zn 33,5 0,050 0,02 ¦ 107
CaW04 16,6 0,100 0,004 • 107
* Для экранов телевизионных кинескопов. ** Для двухслойных экранов (см. стр. 121).
Некоторые данные по стойкости различных катодолюминофоров приведены в табл. У.2 [16, с. 204; 17]. За критерий стабильности катодолюминофоров и табл. У.2 принята константа с в соотношении
г 'О
1 + еЛГ
где /0 — начальная интенсивность свечения;
/ — интенсивность свечения «состаренного» экрана;
с — параметр выгорания, см2; N — общее число электронов, попавших на 1 см2 поверхности экрана.
По данным ряда авторов, это соотношение наилучшим образом описывает процесс выгорания люминофоров. Однако, по данным Князатова и Шерст-нева [18], приведенное выше выражение не объясняет экспериментальных результатов, полученных ими при исследовании свойств экранов на основе «белой» телевизионной смеси. Авторы считают, что при старении экранов играют роль как объемные, так и поверхностные процессы. При этом значение последних столь велико, что разрушение люминофорного слоя больше зависит от сорбции
НО
и дальнейшей диффузии остаточных газов с поверхности экрана в глубь решетки, чем от количества электронов, попавших на единицу площади экрана.
Из имеющихся экспериментальных данных следует, что на выгорание люминофоров влияют, кроме структуры основы (гексагональный 2пБ более стабилен, чем кубический), также гранулометрический состав (мелкозернистые люминофоры чувствительнее к выгоранию) и условия возбуждения (при ионном выгорании снижение яркости свечения в 107 раз больше, чем при электронном). Особенно губительно повышение температуры экрана и ухудшение вакуума. Возрастание напряжения в пределах от 3 до 5 кВ не увеличивает ни электронного, ни ионного выгорания.
Примесная стойкость
Данные по экспериментальному исследованию примесной стойкости немногочисленны [7, 9, 23, 24]. Примесная стойкость сульфидных катодолюмино-форов связана с диффузией на стадии отжига экранов ионов тяжелых металлов (главным образом, меди, железа и никеля) в решетку основы и конкуренцией полос, появляющихся при попадании микроколичеств примесных ионов с основной полосой излучения. Наряду с этим возможно и гасящее действие примесей. Они могут попадать в люминофор в процессе изготовления экранов из воды и растворов, применяемых при этом, а также вместе с пылью.
При рассмотрении вопросов примесной стойкости необходимо учитывать, что сульфидные люминофоры активно сорбируют примеси из растворов, и поэтому примесная стойкость зависит как от удельной поверхности порошка люминофора, увеличиваясь с ростом последней, так и от длительности контакта с раствором. На скорость диффузии примеси в люминофор влияет температура отжига, состояние поверхности зерна люминофора, наличие в ней дефектов, а также специально нанесенных защитных поверхностных пленок. Диффузия ионов тяжелых металлов зависит и от степени сформированности решетки основы.
Пути повышения стабильности
Термогравиметрическими исследованиями показано, что температура начала окисления люминофоров на сульфидной основе зависит от сформированности решетки порошкообразных люминофоров и от степени дисперсности порошков. Таким образом, температурный режим синтеза люминофора может существенно влиять на его эксплуатационную стабильность. Можно предположить, что известное влияние на этот параметр должна оказывать химическая природа тех минерализующих или модифицирующих добавок, которые вводятся в шихту при синтезе, так же как и чистота используемого сырья. Повысить эксплуатационную стабильность люминофоров можно за счет дополнительной обработки их поверхности с целью создания защитных поверхностных пленок различного типа, например пирофосфата цинка, двуокиси титана и кремния, окиси алюминия или силикатов металлов II группы периодической системы [7].
