Strahlenquelle mit einem Leuchtstoff. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf. eine Strahlenquelle mit einem Leuchtstoff, der durch Strahlen einer bestimmten Wellen länge erregt werden kann und infolgedessen Strahlen einer andern Wellenlänge aus sendet.
Um zu einem richtigen Verständnis der nachstehend beschriebenen Erfindung zu ge langen, ist es erforderlich, auf die bekannte Tatsache hinzuweisen, dass Calciummeta- silikat in zwei Modifikationen, nämlich in der Wollastonit- und der Pseudowollastonitstruk- tur kristallisieren kann. Erfolgt die Herstel lung des Silikats durch Erhitzung von Cal ciumoxyd und Siliciumoxyd oder von Cal ciumkarbonat und Siliciumoxyd, bei einer Temperatur über 1200 C, so entsteht die 1'seudowollastonitstruktur, und unter 1200 C entsteht. die Wollastonitstruktur.
Es ist. bereits bekannt., dass mit Mangan und Blei aktiviertes Caleiummetasilikat der Wollastonitstruktur durch kurzwellige Ultra violettstrahlen (2537A) erregt werden kann und dann eine Strahlung aussendet, welche teilweise im orangeroten Teil und teilweise im Ultravioletteil (zwischen 2800 und 4000 A) des Spektrums liegt. Der Stoff mit der Pseudowollastonitstruktur weist bei gleicher Erregung zwar auch eine Lumineszenz auf, die aber von so geringer Intensität ist., dass dieser Stoff praktisch nicht brauchbar ist.
Es sei hier noch bemerkt, dass bei der Herstellungsweise dieses mit Blei und Man gan aktivierten. Calciummetasilikats der Woll- astonitstruktur die Herstellungstemperatur auf etwa 1000 bis 1250 C gesetzt wird. Die Tatsache, dass hier bis über die obenerwähnte Übergangstemperatur (1200 C) erhitzt. wer den kann, ist darauf zurückzuführen, dass durch das Mangan die Übergangstemperatur zwischen der Wollastonit- und der Pseudo- wollastonitstruktur etwas erhöht wird (Zusatz von Blei beeinflusst die Lage des Übergangs punktes praktisch nicht).
Die Strahlenquelle nach der Erfindung besteht. aus der Kombination einer elektri schen Gasentladungsröhre, insbesondere einer Quecksilberdampfentladungsröhre, und eines leuchtenden, mit Mangan und Cerium akti vierten Calciummetasilikats der Pseudowoll- astonitst.ruktur.
Versuche, welche zur Erfindung geführt haben, ergaben, dass dieses Calciummetasilikat eine gut brauchbare Lumineszenz ergeben kann. Im Gegensatz zum bekannten Calcium- metasilikat, welches mit Mangan und Blei ak tiviert ist, muss das mit Mangan und Cerium aktivierte Caleiummetasilikat die Pseudo- wollastonitstruktur aufweisen. Die Woll- astonitstruktur weist keine praktisch brauch bare Lumineszenz auf.
Der in einer Strahlen quelle nach der Erfindung zu verwendende Stoff sendet zwei Bänder aus, und zwar eines im blauen Teil und eines im gelben Teil des Spektrums. Diese Bänder haben. Intensitäten von gleieher Grössenordnung. Das gegenseitige Verhältnis kann durch Änderung des Ver hältnisses. zwisehen dem Mangangehalt und dem Ceriumgehalt einigermassen geändert werden.
Im allgemeinen wird man bestrebt, sein, praktisch weisses Licht zu erhalten, wozu der Mangangehalt annähernd gleich dem Cerium- gehalt in Molo/o sein muss. Die beiden Prozent sätze liegen vorzugsweise zwischen \? und 10 Mol%, auf die Cresamtcalciumoxv dmenge bezogen.
Einer der wichtigsten Vorteile des mit Mangan und Cerium aktivierten Calcium- metasilikats besteht darin, dass die Erregung sowohl durch Strahlung mit einer Wellen länge von<B>2537</B> A als auch durch Strahlung mit einer Wellenlänge von 3650 A erfolgen kann. Der Stoff lässt sich daher sowohl in Verbindung mit einer Hochdruck- als auch finit einer Niederdruek-Ruecksilberdampfent.la- dungsröhre verwenden. Bei Erregung mit.
?537 A ist die Quantenausbeute so hoch, dass die Lichtausbeute praktisch gleieh derjenigen der bisher verwendeten Gemische von Sili katen und Wolframaten ist, welche dieselbe Farbe ergeben. Gegenüber diesen Gemischen besteht aber der wichtige Vorteil, dass die weisse Farbe durch einen einzigen Leueht- stoff erhalten wird.
Zur Herstellung des Leuchtstoffes kann ein Gemisch der Oxyde von Caleium, Sili cium, Cerium und Mangan oder von Stoffen, aus denen diese Oxyde durch Erhitzung ent stehen, in einer nicht oxydierenden, vorzugs weise einer reduzierenden Atmosphäre, auf eine Temperatur erhitzt. werden, bei der Pseudowollastonit entsteht. Die richtige Tem peratur ist etwas vom Mangangehalt abhän gig.
Dies hängt mit dem Umstand zusammen, dass ebenso wie beim bekannten Ca.lcium- metasilikat mit Man-an und Blei, die Lage der Übergangstemperatur zwischen Wollasto- nit und Pseudowollastonit durch die Mangan- menge beeinflusst'wird. Die reduzierende At- mosphäre kann z. B. aus einem Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff bestehen.
Als Stoffe, die durch Erhitzung die obenerwähn- ten Oxyde ergeben können, werden hier Kar bonate und Nitrate genannt.
Zur Verdeutliehung des Verfahrens wird nachstehendes Beispiel gegeben: 96 g Calciumkarbonat ?,3 g Mangankarbonat 5,5g Cerokarbonat (Ce2(C03)3.5H20) werden mit einer 61 g wasserfreiem Si02 ent sprechenden Kieselsäureinenge vermischt. Die ses Gemisch wird während 1 Stunde in einer mit Aeeton gefüllten Kugelmühle gemahlen.
Nach Absaugung auf einem Büchnertrichter wird das CTemisch getrocknet und während '- Stunden auf 1400 C in einem elektrischen Ofen erhitzt, durch den ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff geführt wird.
Auch kann sehr gut von Lösungen der x,ersehiedenen Metalle im gewünschten Ver hältnis, wie z. B. Chloriden oder Nitraten, ausgegangen -erden. Diesen Lösungen wird ein Übermass einer -Aitimoniumkarbonatlösung zugesetzt, so dass ein inniges Gemisch der drei Karbonate entsteht, welches dann mit Kieselsäure gemischt und auf die vor erwärmte Weise weiterverarbeitet wird.
Wie immer bei der Herstellung von Leuchtstoffen, müssen auch hier die verwen deten Rohstoffe von grosser Reinheit sein, wobei es vorteilhaft ist, von sehr feinkör nigen Materialien auszugehen.