| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2165954
Люмінофор, щоб приховати запис ІНФОРМАЦІЇ
Ім'я заявника: Денисов Олександр Іванович; Кужелев Леонід Павлович; Миколаїв Олексій Анатолійович; Светлов Сергій Володимирович
Ім'я винахідника: Денисов А.І.
Ім'я патентовласника: Денисов Олександр Іванович; Кужелев Леонід Павлович; Миколаїв Олексій Анатолійович; Светлов Сергій Володимирович
Адреса для листування: 193230, Санкт-Петербург, Далекосхідний пр. 36, кв.39, Холопової Т.С.
Дата початку дії патенту: 2000.04.07
Винахід призначений для електронної промисловості і може бути використано при отриманні пристосувань для юстування інфрачервоних лазерів. Люмінофор містить кисень, рідкоземельні елементи - иттербий і ербій або иттербий і Тулій, а й, по крайней мере, один елемент з групи, що включає ітрій, лантан або гадолиний і можливо сірку, і відповідає загальній формулі: Y (La, Gd) 1- xy YBх Er (Tm) y O3-z S z, де x = 0,06 - 0,15; y = 0,03 - 0,05 для Er і у = 0,0005 - 0,002 для Tm, z = 0 або 1. 1 г люмінофора перемелюють і поступово вводять сполучна, наприклад оліфу, полівініловий спирт, друкарську фарбу. Склад наносять на папір, товар і т.д. Після висихання мітка невидима для ока, при освітленні джерелом інфрачервоного випромінювання дає світіння, колір якого в залежності від конкретного складу може варіюватися від червоного до синього. Мітки зберігаються протягом 1 року і більше при експлуатації в умовах підвищених або знижених температур, яскравого освітлення, вологих або сухих умовах.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до люмінофора, зокрема до рідкоземельних оксісульфідним люмінофора, і може бути використано в пристроях для юстування інфрачервоних (ІК) лазерів. Винахід відноситься і до складів для прихованого запису інформації, зокрема до складів, що містить люмінесцирующие речовини.
Пропонований винахід може бути використано в покриттях, що світяться під дією інфрачервоного випромінювання, для прихованого запису інформації, в тому числі нанесення міток і зображень на цінні папери, як складової пасивної системи захисту дорогих предметів, маркування товарів, особливого оформлення реклами та інших зображень, різних покриттів, що світяться під дією інфрачервоного випромінювання, і т.п.
Відомий [патент ЄПВ 0426106, кл. C 09 K 11 / 84,1991 р] люмінофор на основі оксісульфіда (ОС), червоного кольору світіння, що включає суміш оксидів ітрію (Y), оксид активатора европия (Eu) і соактіваторов з групи самарію (Sm), тербія (Tb) і празеодіма (Pr). Цей люмінофор готують введенням в приготовлену суміш оксидів рідкоземельних елементів мінералізатора на основі карбонату лужного металу, і сірки, прожарювання шихти при температурі 1180 o C протягом 3 год, відмиванням продукту. Отриману в результаті суміш перемелюють в кульової млині протягом 8 ч.
Відомий спосіб ідентифікації (патент РФ 2137612, кл. У 44 F 1/12, Оп. 20.09.99), що включає нанесення на поверхню виробу захисного покриття, що відрізняється тим, що це покриття "включає антистоксових люмінесцентне з'єднання, що представляє собою кристалічну структуру, в решітці якої знаходяться одночасно атоми декількох рідкоземельних матеріалів ". Як "рідкоземельних матеріалів" в цьому винаході використовуються ітрій і / або иттербий і / або Тулій. Далі сказано, що атоми рідкоземельних елементів знаходяться в металевому сплаві або смолі, або пластмасі, або гумі, або склі.
Слід зауважити, що в цьому патенті спосіб отримання антистоксових люмінофорів не обговорюється зовсім. Що ж стосується опису складу - у наявності повна термінологічна плутанина. Вираз "атоми рідкоземельних матеріалів" не має сенсу, оскільки не існує "атомів матеріалу". Зазначені рідкоземельні елементи (а не матеріали) грають різну роль:
- ітрій є елементом основного речовини;
- иттербий - барвник, він поглинає енергію інфрачервоного випромінювання і передає її атомам активатора;
- ербій або Тулій - активатори, вони сприймають енергію ІЧ-випромінювання як від ітербію, так і безпосередньо переходять в збуджений стан і потім випускають видиме світло.
Таким чином, недостатньо взяти не менше трьох рідкоземельних елементів, необхідно, щоб в складі люмінофора було, принаймні, по одному елементу з кожної з цих груп в певному співвідношенні. Зокрема, якщо в складі люмінофора є три рідкоземельних елемента, але відсутній иттербий, люмінесценції не буде або вона буде дуже слабкою.
Крім того, заявляються нами склади розчиняються в розчинах сильних кислот і втрачають люмінесцентні властивості при нагріванні на повітрі до 700 o C і вище, тобто не володіють зазначеними в патенті 2137612 (колонка 6) властивостями.
Відомий [А. С. СРСР N 1197562, кл. C 03 C 1/72, оп. 1991 р] спосіб прихованого запису інформації з використанням складу, який включає люмінофор - органічна сполука 4-азідоацетофенон, полімерне сполучна, наприклад полістирол, і органічний розчинник - толуол.
Відомий [Патент РФ N 2057782, кл. C 09 K 11/06, оп. 10.04.1996 р] склад для прихованого запису інформації і спосіб прихованої запису інформації, що включає розчин А, що містить люмінофор, сполучна і органічний розчинник, і додатково містить розчин Б, що відрізняється від люмінофора розчини А, причому ці склади беруться в певному співвідношенні. Спосіб, захищений даними патентом, полягає в тому, що на підкладку наноситься розчин А, сушиться і висвітлюється ультрафіолетовим світлом, потім отриману плівку обробляють розчином Б при співвідношенні розчинів А і Б 1:10 5 -10: 1 і сушать. Як люмінофорів використовують органічні сполуки, які утворюють істинні розчини в органічних розчинниках. Зображення, нанесені пропонованими складами і таким способом, видно при опроміненні ультрафіолетовим світлом, наприклад ртутної лампою.
Недоліками такого складу є: сильне поглинання ультрафіолетового діапазону випромінювання в тонких плівках органічних лаків і стеклах, необхідність застосування для виявлення такої мітки джерел високої напруги; а й легкість підробки таких міток.
Найбільш близьким є склад люмінофора [патент РФ 2049106, кл. C 09 K 11/84, оп. 27.11.1995], який містить оксиди ітрію і оксиди активатора европия і соактіваторов тербія і празеодіма. У цей люмінофор вводиться елементарна сірка, яка утворює сульфоксиди. Люмінофор готують шляхом попереднього змішування оксидів європію, тербія і празеодіма, отриману суміш перемішують з оксидом ітрію, причому використовують оксиди ітрію і европия з певним діаметром частинок.
Отриманий люмінофор володіє тільки червоним кольором світіння і використовується в якості катодолюмінофора. Завданням, що стоїть перед розробниками пропонованого винаходу, було створення люмінофора, що володіє широким діапазоном спектрів світіння, і складу на його основі, що володіє властивістю проявлятися при висвітленні інфрачервоним випромінюванням. Цей склад повинен мати більш широку сферу застосування. Його використання дозволить наносити прихований запис інформації (СЗІ), невидиму при звичайному освітленні, але виявляється при використанні легко доступного інфрачервоного освітлення.
Зазначена задача вирішується шляхом створення нового люмінофора і складу, що містить цей люмінофор. Використання цього нового складу дозволяє отримувати записи або мітки, невидимі при звичайному світловому випромінюванні і проявляються при висвітленні інфрачервоними променями.
Суть винаходу полягає в тому, що створений люмінофор на основі оксидів рідкісноземельних елементів з активаторами - оксидами ербія (Er) або тулия (Tm) і оксидом ітербію (Yb) в якості соактіватора (сенсибілізатора).
Цей люмінофор описується загальною формулою:
Y (La, Gd) 1-xy Yb x Er (Tm) y O3-z -S z
де y = в діапазоні 0,03-0,05 для Er і 0,0005-0,002 для Tm,
x = 0,06-0,15,
z приймає значення або 0, або 1, і в залежності від цього змінюється колір світіння люмінофора. При z = 0 колір світіння червоний, при z = 1 колір світіння зелений або блакитний.
Якщо активатором є Тулій, колір світіння у всіх випадках є блакитним.
Спосіб отримання цього люмінофора полягає в тому, що спочатку готують суміш оксидів ітрію та / або лантану і гадолінію, з оксидом ітербію і оксидами активаторів - ербію або тулия. Як плавня в цю суміш вводять карбонати лужних металів, гідрофосфат калію або натрію і фторид натрію при співвідношенні, мас.%:
- оксиди ітрію - 100
- оксиди лантану - 150, або оксид гадолінію - 170
- оксид ітербію - 21,5
- оксид ербію - 13,0, або оксид тулия - 1,5
- сірка елементарна - 110 (або відсутній)
- карбонати лужних металів - 140
- гідрофосфат калію або натрію - 36
- фторид натрію - 5,0
Отриману шихту поміщають в алундові тиглі. Ущільнюють і прожарюють при температурі 1150 ± 50 o C, протягом 2 год, отриманий спік відмивають дистильованою водою шляхом 5-10 - кратної декантування, сушать, просівають на ситі 40-60 меш, і знову сушать при температурі 150-250 o C до постійного ваги.
Для отримання складу, який може використовуватися для нанесення прихованих міток і записів (СЗІ), готують суспензію отриманого люмінофора в сполучному, яке одночасно (до висихання) грає роль розчинника, причому бажано, щоб цей розчинник мав властивістю приклеюватися до поверхні або утворювати плівки. Співвідношення порошок: розчинник теж підбирається в такому співвідношенні, щоб забезпечити, з одного боку, певну в'язкість розчину, а з іншого - необхідну інтенсивність світіння мітки. Таким розчинником може бути лак, оліфа, і т.п.
Підбирається ефективна кількість люмінофора, що вводиться в розчинник, яке може становити від 5 мас.% І вище, залежно від бажаної інтенсивності світіння, однак, занадто великий вміст робить склад занадто дорогим через високу вартість вихідних реагентів
Нанесення мітки здійснюється шляхом нанесення складу на підкладку будь-яким зручним способом - пензлем, штампом, і т.п.
В якості сполучного можуть використовуватися будь-які сполуки, здатні утворювати з люмінофором суспензії або суспензії.
Склад готують наступним чином: певна ефективна кількість люмінофора подрібнюють і перемішують з розчинником, краще в співвідношенні 0,5-1 вага. ч. люмінофора на 10 вагу. ч. розчинника.
Люмінофор, що представляє собою нерозчинний в органічних розчинниках і деяких неорганічних розчинах з'єднання, в порошкоподібному вигляді утворює з ними стійкі суспензії. При висиханні розчинника на виробі залишається плівка з невидимим при звичайному освітленні люмінофором, який при наявності інфрачервоного випромінювання дає певне свічення.
В якості розчинника можна використовувати і готові склади, наприклад оліфу, лаки або фарби, а й клеї як органічні, так і неорганічні (наприклад, може бути використаний в тому числі і силікатний клей).
Отримані склади наносили на наступні поверхні: папір, гуму, пластмасу, метал, дерево, тканини, вироби з каменю (мармур, граніт), з золота і срібла. У всіх випадках мітки зберігали задані властивості протягом тривалого часу - більше року використання в різних умовах експлуатації, що імітують натуральні при високих і низьких температурах, яскравому освітленні і підвищених вологості і сухості.
приклад 1
Для приготування люмінофора формули Y 1-xy Yb x Er y О 3 беруть вихідні речовини в кількості
Y 2 O 3 -100 г
Yb 2 O 3 - 21,5 г
Er 2 O 3 - 13,0 г
Вихідні оксиди перемішують, додають 140 г карбонату натрію, 36 г гидрофосфата натрію і 5 г фториду натрію.
Склад перемішують і прожарюють при температурі 1100 o C протягом 2 год. Після цього спек відмивають дистильованою водою, просівають на ситі 40 меш. і сушать при температурі 200 o C до постійної ваги.
Отримують люмінофор червоного кольору світіння, що описується загальною формулою:
Y 0,85 Yb 0,10 Er 0,05 O 3
З використанням отриманого люмінофора готують наступний склад для нанесення прихованого запису інформації (СКІ)
Отриманий люмінофор (N 1) в кількості 5% суспендують в розчиннику - гасі, додають оліфу в кількості 5% і перемішують. Отриманий склад наносять на папір за допомогою кисті і сушать.
Отримане покриття при опроміненні ІЧ-випромінюванням дає червоне свічення ( 
max = 620 нм).
приклад 2
Готують люмінофор складу (мол.%): La 1-xy Yb x,Er y O 3-z S z де z = 1.
Для цього беруть компоненти в наступному співвідношенні, мас.%:
Y 2 O 3 - 100 г
Yb 2 O 3 - 21,5 г
Er 2 O 3 - 13,0 г
сірка елементарна - в п'ятикратному надлишку до ваги взятих оксидів. Суміш оксидів перемішують, додають карбонат натрію, гідрофосфат калію і фторид натрію в співвідношенні 140: 36: 5.
Склад перемішують і прожарюють при температурі 1100 o C протягом 2 год.
Після цього спек відмивають дистильованою водою, просівають на ситі 40 меш.
і сушать при температурі 200 o C до постійної ваги.
Отримують люмінофор зеленого кольору світіння, що описується загальною формулою: Y 0,85 Yb 0,10 Er 0,05 O 2 S.
Склад для нанесення прихованого запису інформації готують наступним чином: 1 г люмінофора, отриманого, як описано раніше в даному прикладі (N 2), ретельно перемелюють і поступово вводять в 10 г лаку ЕП-96. Наносять на поверхню металу (бронзу). Після висихання мітка не видима оком, при освітленні джерелом ІЧ-випромінювання чітко видно зелене свічення.
Інші приклади реалізації даного винаходу наведені в таблиці 1.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Люмінофор, що містить рідкоземельні елементи і кисень, який відрізняється тим, що в якості рідкоземельних елементів він містить иттербий і ербій або иттербий і Тулій, а й, по крайней мере, один елемент з групи, що включає ітрій, лантан або гадолиний, і можливо - сірку і має загальну формулу
Y (La, Gd) 1-xy Yb x Er (Tm) y O3-z S z,
де x = 0,06 - 0,15; y = 0,03 - 0,05 для Er і y = 0,0005 - 0,002 для Tm;
z = 0 або 1.Склад для прихованого запису інформації, що містить сполучна і люмінофор, який відрізняється тим, що в якості люмінофора він містить люмінофор за п. 1.
Версія для друку
Дата публікації 27.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.