Люминофоры – кристаллические многокомпонентные системы, обычно их синтезируют с использованием твердофазных реакций. Температуры плавления компонентов могут достигать 2-3 тысяч градусов Цельсия.
«Смешиваемые компоненты имеют разные температуры плавления. Для облегчения процесса синтеза термическими методами в исходные смеси добавляют дополнительные вещества, от которых потом нужно избавляться. Термические технологии очень чувствительны к режимам сложной совокупности операций, предыстории исходных веществ. Поэтому синтез люминофоров проводится в условиях строгого соблюдения технологического регламента, разного у разных производителей. Существуют и другие методы синтеза с подобными недостатками», – прокомментировал профессор ТПУ Виктор Лисицын.
Ученые постоянно совершенствуют технологии синтеза. Синтез электронным пучком способствует протеканию реакций, поскольку под воздействием радиации материалы приближаются к состоянию, близкому к плазменному. Этот метод позволяет спекать различные вещества, при необходимости меняя состав компонентов. В результате можно синтезировать керамику сложного состава и исследовать, каким образом примеси различных компонентов влияют на свойства конечного материала.
Эксперименты проводились на базе промышленного ускорителя электронов ИЯФ, который позволяет выводить мощный сфокусированный электронный пучок в атмосферу.
«Перед облучением порошок с толщиной слоя, несколько превышающей указанную толщину, помещается в массивный медный тигель и перемещается под сканирующим электронным пучком перпендикулярно направлению сканирования. Происходит синтез керамики требуемого состава за счёт сплавления исходных порошковых компонентов», – описал процесс старший научный сотрудник ИЯФ Михаил Голковский
Продолжительность синтеза из исходных порошковых компонентов составляет секунды, в то время как процесс изготовления керамик традиционными методами обычно включает несколько стадий и может продолжаться несколько суток.
«Область применения полученного материала широка. Измельченную люминофорную керамику наносят тонким слоем на поверхность выхода света светоизлучающих приборов, например, на газоразрядные люминесцентные лампы (используются для освещения в большинстве организаций), светодиодные лампы, которые используются для освещения в быту, светодиоды белого света в электронных приборах, фонариках и пр. Также этот материал используется для светодиодной подсветки жидкокристаллических экранов компьютеров, телевизоров и сотовых телефонов», – объяснил Голковский.