ЛЮМИНОФОРЫ

Характеристика люминофора — Люминофор и продукция на основе люминофора по приемлемой цене

Люминофор — это вещество, которое способно преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение.

По своей химической природе все люминофоры разделяются на неорганические, большинство из которых относится к кристаллофосфорам, и органические.

Самосвечение неорганических люминофоров обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов, которые содержаться в малых количествах (приблизительно до 0,001 %).

Наибольшее распространение на рынке получили фотолюминофоры и электролюминофоры. Они представляют собой смесь очень сложного состава: алюминат стронция, активированный европием, диспрозием, иттрием. Их химическая формула такова: (SrAl2O4):Eu,Dy,Y

Фотолюминофоры на основе алюминатов инертны к водным и сольвентным средам, устойчивы к различным облучениям и обладают послесвечением до 20 часов. Люминофоры по своей природе нетоксичны, пожаровзрывобезопасны, опасное радиоактивное излучение отсутствует.

Фотолюминофор является неопасным веществом по воздействию на организм, класс опасности по компонентам — 4. Люминофор не загрязняет окружающую среду и обладает высокой стабильностью химических реакций.

[attention type=yellow]

На этой страничке мы бы хотели показать Вам сравнительные характеристики Люминофоров на основе цинка и алюминат стронциевых люминофоров длительного послесвечения. За основу была взята марка DLO-7D и цинковый люминофор.

[/attention]

Cветящийся в темноте люминисцентный пигмент (люминофор), характеризующийся своей особенностью поглощать энергию естественных/искусственных источников света и выделять ее в форме видимого свечения в темноте.

Цикл поглощения света, его сохранения и выделения повторяется многократно на протяжении 30 лет.

Пигмент марки DLO-7D состоит из очень тонких кристаллов в основе своей имеющий молекулу алюмината стронция SrAl2O4:Eu,Dy, радикально отличающийся от обычного фосфоресцентного пигмента, который имеет в своей основе сульфид цинка или радиоизотопы с их свойствами самосвечения.

Некоторые преимущества и отличия пигментов Люминофора:

• Период свечения в темноте в 50 раз больше, чем у обычного пигмента, основанного на ZnS
• Активация волнами разной длины (200-450 nm) но лучший результат получается с энергией активации выше 350 nm.
• Не загрязняет окружающую среду, (см.протоколы испытаний, паспорт безопасности и радиалогический протокол) и обладает высокой химической стабильностью.
• Отсутствие опасных для здоровья и радиоактивных веществ.
• Начальная яркость послесвечения как минимум в 10 раз длиннее, чем у радиолюминисцентных и фотолюминесцентных пигментов.
• Увеличение люминесценции и послесвечения с увеличением времени активации
• Превосходные погодная и световая устойчивость пигмента.

Возможности и свойства алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D.

Люминофор DLO-7D продолжает накапливать и сохранять световую энергию, не достигая точки насыщения, гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с помощью D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Источники активирующей энергии.

Источник света	Интенсивность свечения (люкс)	Время активации (мин.)
Солнечный свет при ясной погоде	> 50.000	5
Солнечный свет при пасмурной погоде	3.000 — 50.000	5
Сумерки	1.000	10
Флуоресцентная лампа (офис)	500	15
Флуоресцентная лампа (дом)	200	30
Вольфрамовая лампа (60 W)	30-50 в 1 метре	40
Фонарь (желтый оттенок)	не эффективно

Светостойкость

Алюминат-стронциевый люминофор марки DLO-7D и пигменты основанные на сульфиде цинка-меди были протестированы описанным выше образом и результаты помещены в следующую таблицу.

Фосфоресцентный пигмент	Относительное послесвечение (%) после воздействия
Без воздействия	10 часов	100 часов	300 часов	1000 часов
Ал.-ст. SrAl2O4:Eu,Dy	100	98	98	96	97
Пигмент ZnS:Cu	100	86	35	0	0

Возможности и свойства Алюминат стронциевого люминофора марки DLO-7D

Яркость, послесвечение и распространение цвета.

При активации, наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено? когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газоразрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения). Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения также пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации. Источники активирующей энергии.

Характеристики послесвечения

Яркость, послесвечение и распространение цвета
При активации наиболее действенное энергетическое насыщение может быть получено, когда незащищенный пигмент подвергается действию направленного ультрафиолетового луча (UV) солнца, галогеновой лампы, газорязрядной лампы и других световых источников, богатых ультрафиолетом (это можно увидеть также из Кривой Активации и Выделения).

Вольфрамовые лампы не очень эффективные активаторы, т.к. выделяют слабый свет в области дальнего УФ-излучения. С другой стороны, т.к. обычные флуоресцентные лампы богаты ультрафиолетовым светом, возможна быстрая активация, если разместить пигмент рядом с ними. Яркость послесвечения так же пропорциональна интенсивности ультрафиолета, содержащегося в активирующем свете и времени активации.

Верхняя кривая показывает характеристики послесвечения Алюминат-стронциевого люминофора SrAl2O4:Eu,Dy в сравнении с пигментом, базирующемся на сульфиде цинка.

Измерения взяты с экранирующих шелковистых поверхностей, которые были активированы 200-люксовым источником света в течение 4 минут.

Как можно видеть из этого графика, SrAl2O4:Eu,Dy в 10 раз ярче и имеет приблизительно в 10 раз более длительное послесвечение, чем пигмент, базирующийся на сульфиде Zn:Cu.

Время активации и яркость послесвечения
SrAl2O4:Eu,Dy продолжает накапливать и сохранять световую энергию (не достигая точки насыщения) гораздо дольше, чем классический фосфоресцентный пигмент. Вышележащий график показывает результаты, когда оба типа пигментов были активированы с использованием D65 источника света интенсивности 200 Lux.

Люминофоры на сульфидах щелочноземельных металлов

Люминофоры на основе сульфидов щелочноземельных металлов являются классическими фосфóрами, способные к длительной фосфоресценции в темноте, будучи предварительно подвергнутыми освещению. На этих составах впервые и было обнаружено явление фосфоресценции ещё во времена алхимии.

Так легендарный болонский фосфор представляет собой сульфид бария, который был получен восстановлением сульфата бария (болонского камня). В XVIII столетии было открыто много таких самосветящихся тел (фосфоров) и в числе их фосфор Кантона (по имени англ.

физика Кантона), получаемый из устричных раковин и серы.

В этой статье подробно рассмотрены различные рецептуры и технология изготовления этих фосфоров, с помощью которой можно легко изготовить эти составы и отчётливо пронаблюдать явление фосфоресценции.

Общие сведенья о щелочноземельных люминофорах

Сульфиды кальция CaS, стронция SrS и бария BaS — представляют собой белые порошкообразные кристаллические вещества, с температурой плавления/разложения более 2000°C.

В воде и на воздухе, за счёт углекислого газа и влаги они подвергаются постепенному гидролизу, в связи с чем они приобретают немного неприятный запах сероводорода.

Поэтому их приходится хорошо изолировать от влаги и работать с ними желательно в проветриваемых помещениях.

В отличии от люминофоров на основе борной кислоты с органикой, на основе сульфидов щелочноземельных металлов могут быть приготовлены разнообразные фосфоры, обладающие достаточно продолжительной фосфоресценцией самых разнообразных оттенков, начиная от ярко-красных до фиолетово-синих. Цвет фосфоресценции таких люминофоров можно легко изменять путем изменения состава основы (меняя например соотношение CaS/SrS), либо меняя активатор и его концентрацию.

Среди недостатков этих фосфоров стоит отметить их невысокую химическую стойкость и недостаточную яркость люминесценции и фосфоресценции. Хотя в целом, качество этих кристаллофосфоров достаточно выскокое при правильном приготовлении, и они прийдутся по вкусу многим химикам-энтузиастам, желающим поэксперементировать с явлением фосфоресценции.

Технология изготовления

Технология изготовления таких фосфоров довольно проста и вполне доступна для изготовления в лабораторных и даже домашних условиях, если есть возможность обеcпечить температуру обжига 950-1100°C.

Для этой цели необходимы муфельные печи, так же возможна огневая обработка.

Ещё нужны будут весы с точнстью 0,01 г или выше, но в нынешнее время это не является проблемой, так как купить карманные весы с такой точностью можно за символическую цену.

Технология изготовления люминофоров на основе сульфидов щелочноземельных металлов включает в себя подготовку реактивов, составление шихты, обжиг и обработку обожженного состава. Рецептуры составов щелочноземельных кристаллофосфоров приведены в отдельной статье:

[attention type=red]

См. также: Рецептуры щелочноземельных люминофоров

[/attention]

Реактивы для синтеза являются недорогими и доступными. Купить их можно у фирм торгущих химическими рективами, попросить у знакомых химиков или заказать в «барахолке» на химических форумах. Для синтеза необходимы особочистые реактивы, которые стоят дороже чем химически чистые или чистые для анализа, но в принципе, очистить эти реактивы до нужной чистоты не сложно.

Чистота реактивов применяемых в синтезе люминофоров играет важную роль, так как она влияет на цвет и длительность фосфоресценции. Существенное влияние оказывают именно примеси тяжелых металлов, содержание которых в реактивах не должно превышать 10-5–10-6%.

А что касается так называемых «легких металлов» – щелочных, щелочноземельных и неторых других, то небольшие примеси их не будут сказыватся на качестве составов, тем более что соединения щелочных и щелочноземельных металлов и так вводятся в составы в качестве плавней и других добавок.

Исходными веществами для синтеза люминофоров являются карбонаты щелочноземельных металлов, сера, крахмал, плавни и растворы активаторов.

Наибольшие требования по чистоте предъявляются к карбонатам и к сере, так как эти вещества являются основой для шихты будущего люминофора.

Но и качеством других реактивов пренебрегать нельзя, иначе введение хотя бы одного некачественного реактива может испортить весь состав.

Ниже приведено сравнительное фото некачественно сваренного и качественно сваренного сульфида бария активированного медью BaS•Cu.

Фото фосфоресценции сделано в первую секунду после выключения источника освещения. Качественный состав имеет яркую и длительную апельсиново-оранжевую фосфоресценцию.

Для синтеза качественного состава использовались особо чистые основые реактивы: карбонат бария ОСЧ 13-2 и сера 16-5.

[attention type=green]

Некачественный BaS•Cu, был приготовлен из «чда» карбоната бария и обычной серы. Яркость люминесценции и фосфоресценции у такого состава не высокое, длительность послесвечения очень короткая.

[/attention]

Кроме того, этот состав получился очень неоднородным по цвету люминсценции и фосфоресценции, что связано с примесями тяжелых металлов, которые вызывают фосфоресценцию других цветов, отличных от оранжевого.

Для синтеза щелочноземельных люминофоров существует простая реакция, основанная на восстановлении углём соответствующих карбонатов с серой при высоких температурах:

4CaCO3 + 4S + 2C = 4CaS + 6CO2

Вместо угля применяется крахмал, который при высоких температурах разлагается на углерод, участвующий в выше приведеной реакции. Суммарно, эта реакция с учётом крахмала будет выхлядеть так:

12CaCO3 + 12S + C6H10O5 = 4CaS + 6CO2 + 5H2O

Карбонат магния вводят в шихту в качестве разрыхлителя, наполнителя и добавки, способствующей увеличению светоотдачи.

Так же, в шихту вводят плавни в виде растворов или в твёрдом виде, которые образуют жидку фазу, являются поствщиком ионов активаров, способствуют кристаллизации сульфидов, что в целом влияет на качество полученных составов. В качестве плавней применяют тетраборат натрия, сульфат натрия, фторид магния и некоторые другие.

Приготовление растворов активаторов. В качестве активаторов применяют растворы солей тяжелых металлов, таких как висмут, медь, редкоземельные элементы и некоторые другие. Растворы активаторов готовят путём растворения солей соответствующих металлов в воде, как правило нитратов или сульфатов.

Важно, что-бы соль была устойчивой и имела постоянный состав, что бы можно было приготовить раствор активатора по навеске соли с заданной концентрацией. Можно так же растворять соответствующие оксиды металлов в азотной кислоте и доводить водой до нужного объёма.

[attention type=yellow]

Для предотвращения гидролиза, с возможным осаждением активирующих металлов, растворы активаторов необходимо подкислять азотной кислотой (по минимуму), особенно это касается висмута, который валится из раствора уже при не больших разведениях.

[/attention]

Концентрацию растворов подбирают таким образом, чтобы на массу шихты в 10-15 г пошёл объём основного активатора в пределах от 0,2 – 3,0 мл. Поэтому, готовят обычно растоворы с концентрацией порядка 0,001 г ионов металла/мл. Объём раствора активатора дозируют мерными пипетками либо шприцами подходящего объёма.

Составление шихты. Составы шихты для люминофоров с различным цветом послесвечения приведены в отдельной статье. Шихта составляется следующим образом. Взвешивают серу, карбонат магния, буру и хорошо растирают их при помощи фарфоровой ступки.

Полученную смесь пересыпают в фарфоровую чашку и хорошо перемешивают с навеской предварительно растёртого карбоната кальция, стронция или бария. В отледбном стаканчике взвешивают крахмал, заливают его небольшим количеством дистиллированой воды и хорошо перемешивают.

Крахмальную суспензию переливают в чашку со смесью ранее взвешенных реактивов и хорошо размешивают до получения сметанообразной массы.

Затем, при помощи шприца или мерной пипетку вводят в полученную сметанообразную смесь необходимое количество раствора активатора и хорошо перемешивают.

Полученную сметанообразную массу шихты необходимо просушить. Фарфоровую чашку накрывают листом фильтровальной бумаги и сушат при температуре не выше 60°C.

Сушить можно на воздухе при комнатной температуре, в тёплом месте (например на батарее) или в сушильном шкафу. Ещё удобно сушить шихту под лампочкой накаливания.

Высушенную шиху тщательно измельчают при помощи ступки и хорошо перемешивают. Правильно высушенная шихта должна быть рыхлой, но не пылить.

[attention type=red]

Обжиг шихты. Обжиг шихты проводят в фарфоровых тиглях с кришкой при помощи муфельной печи при температуре, указанной в соответсвующей рецептуре. Готовую шихту небольшими порциями загружают в небольшой высокий тигель (например №3, вмещающий 18 мл), каждый раз постукивая дном тигля.

[/attention]

Тигель заполняют шихтой не более чем на 2/3 — 3/4 от высоты тигля. Накрывают тигель крышкой и ставят в разогретую печь с температурой 800°C. Как правило в течении первых минут часть входящей в состав шихты серы воспламеняется, образуя пламя под крышкой тигля выделяется некоторое количество сернистого газа.

Это нормальное явление, через несколько минут горение прекращается. Спустя 5-10 минут после установки тигля в печь поднимают температуру до указанной в рецептуре и выдерживают при этой температуре необходимое время.

Затем, печь отключают, открывают дверцу печи и после того ка печь остынет до температуры 500°C тигель с обоженным составом вынимают и дают ему остыть при комнатной температуре.

Иногда бывают случаи когда тигель вместе с содержимым взрывается, что приводит к полной порче состава, загрязнению печи продуктами реакции, осколками фарфора и обильным выделением дыма. Это может произойти при не совсем правильном приготовлении шихты. Такое бывает редко, но к этому надо быть готовым.

В частности, вытяжная вентиляция над печкой должна работать, а камеру в печи необходимо застелить огнеупорным материалом, например аcбестом, что бы потом можно было легко вычистить печь от продуктов реакции.

Если взрыв произошел, то стоит выждать время пока всё полностью выгорит, остудить печь и только потом убирать.

Спеченный люминофор аккуратно вынимают из тигля. Граязный тигель заливают азотной кислотой или лучше смесью азотной и соляной кислоты, накрывают крышкой или часовым стеклом и кипятят 5-10 минут при небольшом нагреве. затем, тигель промывают водой, при необходимости чистят и высушивают.

Обработка составов. Смысл обработки люминофоров заключается в отборе наиболее яркосветящихся гранул и удалени несветящихся включений. Спеченный люминофор кладут на не отбеленную бумагу, например газету и аккуратно разрезают или раскалывают. Включают ультрафиолетовое освещение и рассматривают кусочки люминофора.

[attention type=green]

Как правило, ярко люминесцрует только средние слои спеченного королька. Снаружи королёк обычно окислен а внутри не достаточно прогрет. При помощи ножика, лезвия или зубочистки аккуратно удаляют несветящиеся включения, оставля только светящиеся гранулы. Отобранные крупные кусочки люминофора острожно раскалывают до получения зерен размером 3-5 мм.

[/attention]

Мелкую крошку, которая образуется при расколе собирают отдельно.

Отобранные зерна люминофора размером 3-5 мм имеют наиболее яркое свечение в объёме. Такие зёрна удобно хранить в небольших пробирках, диаметном 10-16 мм.

Среди недостатков отобранных гранул стоит отметить большие потери при отборе связанные с высокой хрупкостью гранул и не достаточную однородность цвета или яркости фосфоресценции, что связано с неравномерным прогревом шихты.

Выделение однородно светящихся гранул является очень кропотливой задачей.

Если необходимо получить однородный порошок люминофора, то отобранные гранулы растирают в ступке. При этом заметно теряется яркость фосфоресценции люминофора, что связано с разрушением кристаллов.

Восстанавливают утраченную яркость путем прокаливания в пробирке до температуры красного каления в течении нескольких минут.

Псоле прокалки яркость фосфоресценции фостфнавливается, но в целом порошки люминофора светятся хухе чем зерна, в связи с недостаточно развитой поверхностью излучения. Кроме того, порошки имеют более высокую гигроскопичность.

См также: Рецептуры щелочноземельных люминофоров.

См также: Люминофоры на основе борной кислоты.

Как сделать люминофор своими руками

Если вы найдете ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter. Спасибо.

2-11-2015, 18:30

7 039

Люминофор — особое вещество, способность которого в преобразовании поглощаемой энергии в обычный свет.

Другими словами, люминофор способен излучать свет под действием ультрафиолета, электромагнитного поля или другого типа излучения.

Так, применяемые в неоновых трубках люминофоры, горят под действием ультрафиолетовых лучей, а также излучения ртутных паров.

В переводе с греческого люминофор — «несущий свет».

Виды люминофора

Сегодня можно выделить несколько видов люминофоров.

По химическим свойствам их можно поделить на два вида.

Неорганические (кристаллофосфоры).

Такой вид люминофоров нашел применение в люминесцентных лампах, ЭЛТ (электрических лучевых трубках), экранах для рентгена и так далее.

Кроме этого, неорганический люминофор является индикатором радиации.

Свечение «неорганики» обусловлено наличием большого числа катионов, которые содержатся в минимальном объеме (до 0,001%). По своей сути неорганические люминофоры — катионы металлов.

Органические люминофоры.

[attention type=yellow]

Используются в производстве флуоресцентных красок, люминесцирующих материалов и так далее.

[/attention]

Часто их применяют для проведения люминесцентного анализа в различных отраслях, к примеру, в медицине, биологии, химии, криминалистике, автомобилестроении и так далее.

Делим люминофоры по характеристикам

По своим характеристикам люминофоры бывают:

• фотолюминфоры;
• катодолюминофоры;
• рентгенолюминофоры;
• электролюминофоры;
• радиолюминофоры.

Наибольшей популярностью пользуется фотолюминофор — вид люминофора, который обладает определенными свойствами и может длительно сохранять энергию.

После ее накопления люминофор может длительно отдавать ее в форме излучения — ультрафиолетового, инфракрасного или того, который виден глазу человека.

Именно люминофор типа фотолюминофор можно сделать своими руками.

Сфера применения

Люминофор активно применяется в самых различных сферах — в полиграфических и текстильных изделиях, в декорациях и шоу-технике, для создания спасительных устройств, для наружной рекламы, при изготовлении спецодежды и так далее.

Широкое применение люминофор получил и в аэрографии — художественной росписи автомобиля.

Люминофор можно наносить на кузов автомобиля или колпаки. Достаточно небольшого слоя, чтобы в темное время суток автомобиль преображался и излучал яркий свет в местах обработки.

Почти во всех перечисленных случаях применяется фотолюминофор — наиболее безопасный, простой в применении и красивый вид люминофора.

Состав

Стандартный люминофор состоит из двух основных компонентов — борной кислоты и концентрата хвои.

Обе составляющие найти несложно. К примеру, хвойный концентрат продается во многих аптеках. При этом будьте внимательны. Нужен не экстракт, а именно концентрат. Для приготовления люминофора это очень важно.

Процесс приготовления и меры безопасности

Теперь рассмотрим, как приготовить люминофор самостоятельно. Действуйте в приведенной ниже последовательности.

1. Насыпайте (наливайте) концентрат хвои в заранее подготовленную посуду.

2.Добавляйте небольшое количество воды. Итог таких манипуляций — получение раствора тартразина.

Сам тартразин представляет собой синтетический краситель, имеющий желтый цвет. Данный элемент относится к категории пищевых добавок (известен под названием Е 102/запрещен в ряде европейских стран).

[attention type=red]

Как правило, тартразин добавляется в йогурты, пюре, мороженое, супы и прочую еду. Минус таких красителей — опасность для астматиков. Чрезмерное попадание Е 102 в организм может привести к зуду, нарушению зрения, мигрени и так далее.

[/attention]

3. Сыпьте немного борной кислоты в ложку.

4. Смачивайте полученную смесь с помощью тартразина.

5. Перемешивайте состав до тех пор, пока не получится однородная масса.

6. Грейте смесь до момента, пока она не превратиться в густой состав зеленоватого оттенка. Чтобы лучше прогреть смесь, возникшие сверху пузырьки необходимо проткнуть.

7. После этого охлаждайте смесь и вливайте небольшое количество тартразина. После этого снова прогревайте состав.

В итоге вы должны получить желтое однородное вещество.

8. Подействуйте на получившийся состав фотовспышкой (яркие световые лучи необходимы для «активации»).

Вот и все. Впоследствии готовый люминофор можно перетереть в порошок, добавить в жидкость (как правило, обычную воду).

Кроме этого, люминофор можно изготовить, смешав родамин и борную кислоту (в последнем случае качество продукта будет много хуже).

При выполнении работ будьте осторожны, работайте в перчатках и по возможности защитите глаза с помощью очков.

Что касается готового люминофора, то он считается совершенно безопасным для здоровья.

Если в статье есть видео и оно не проигрывается, выделите любое слово мышью, нажмите Ctrl+Enter, в появившееся окно введите любое слово и нажмите «ОТПРАВИТЬ». Спасибо.

ПОДЕЛИТЬСЯ НОВОСТЬЮ С ДРУЗЬЯМИ:

Что такое Люминофоры

Люминофоры — Вещества, способные люминесцировать под действием внешних факторов.

Люминофоры в Энциклопедическом словаре:

Люминофоры — (от лат. lumen — свет и греч. phoros — несущий) — органическиеи неорганические вещества, способные светиться (люминесцировать) поддействием внешних факторов (см. Люминесценция). Важнейший вид люминофоров- кристаллофосфоры. Люминофоры используют в люминесцентном анализе,производстве светящихся красок и т. д.

Значение слова Люминофоры по словарю медицинских терминов:

люминофоры (лат. lumen, luminis свет греч. phoros несущий) — вещества, обладающие способностью люминесцировать. некоторые Л. используются в аппаратуре и реактивах медико-биологического назначения.

Определение слова «Люминофоры» по БСЭ:

Люминофоры (от латинского lumen — свет и греческого phoros — несущий)
твёрдые и жидкие вещества, способные люминесцировать под действием различного рода возбуждений (см. Люминесценция). По типу возбуждения различают фотолюминофоры, рентгенолюминофоры, радиолюминофоры, катодолюминофоры, электролюминофоры. Некоторые Л. могут выступать в качестве Л.

смешанных типов (например, ZnS·Cu является фото-, катодо- и электролюминофором).
По химической природе различают органические Л. — органолюминофоры, и неорганические — фосфоры. Фосфоры, имеющие кристаллическую структуру, называются кристаллофосфорами.
Свечение Л. может быть обусловлено как свойствами основного вещества, так и наличием примеси — активатора.

Активатор образует в основном веществе (основании) Центры свечения. Название активированных Л. складывается из названия основания и названия активаторов, например: ZnS·Cu, Co обозначает Л. ZnS, активированный Cu и Со.
Если основание смешанное, то перечисляют сначала названия оснований, а затем активаторов (например, ZnS, CdS·Cu, Со).
Л.

применяют для преобразования различных видов энергии в световую. В зависимости от условий применения предъявляются определённые требования к тем или иным параметрам Л.

: типу возбуждения, спектру возбуждения (для фотолюминофоров), спектру излучения, выходу излучения (отношению излученной энергии к поглощённой), временным характеристикам (времени возбуждения свечения и длительности послесвечения).

[attention type=green]

Наибольшее разнообразие параметров можно получить у кристаллофосфоров, варьируя активаторы (в основном тяжёлые металлы) и состав основания, причём в зависимости от концентрации активаторов свойства Л. в значительной степени меняются. Например, для ZnS·Cu при концентрации Cu 10&minus.5 г/г оптимальным является фотовозбуждение, а при концентрации Cu > 10&minus.4 г/г — электровозбуждение.

[/attention]

Спектр возбуждения различных фотолюминофоров меняется от коротковолнового ультрафиолетового до ближнего инфракрасного. Спектр излучения может лежать в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях. Ширина спектральных полос излучения отдельных Л.

меняется от тысяч
Е (для органолюминофоров) до единиц Е (для кристаллофосфоров, активированных редкоземельными элементами) и сильно зависит от концентрации Л. и активатора, а также от температуры.
Энергетический выход излучения Л. зависит от вида возбуждения, его спектра (при фотолюминесценции) и механизма преобразования энергии в световую.

Он резко падает при повышении концентрации Л. и активатора (концентрационное тушение) и температуры (температурное тушение). Яркость люминесценции Л. нарастает с начала возбуждения в течение промежутка времени от 10&minus.9 сек до нескольких мин. Длительность послесвечения различных Л. колеблется от 10&minus.

9 сек до нескольких ч и определяется характером преобразования энергии и временем жизни возбуждённого состояния. Наиболее короткое время послесвечения имеют органолюминофоры, наиболее длительное — кристаллофосфоры. В зависимости от условий применения могут играть существенную роль и другие свойства Л. — стойкость к действию света, тепла, влаги и так далее.

Основными типами применяемых Л. являются кристаллофосфоры, органические Л., люминесцирующие стекла. Наибольшее распространение получили кристаллофосфоры. Значительная часть их представляет собой полупроводниковые соединения с шириной запрещенной зоны 1-10 эв, люминесценция которых обусловлена примесью (активатора) или дефектами решётки.

Концентрация активатора варьируется в пределах 10&minus.3-10&minus.7 г/г. Некоторые посторонние примеси, например Fe, в концентрациях уже 10&minus.6 г/г могут уменьшать яркость люминесценции, поэтому приготовление Л. требует особого контроля чистоты исходных материалов. Такие Л. изготовляют путём прокалки шихты.

Для улучшения процесса кристаллизации в шихту добавляются плавни — соли типа KCI, LiF, CaCI2 и тому подобные. Люминесцирующие монокристаллы выращиваются из расплава, раствора или газовой фазы.
В люминесцентных лампах применяются смеси кристаллофосфоров [например, смеси MgWO4 и (ZnBe)2 SiO4·Mn] или однокомпонентные Л., например галофосфат кальция, активированный Sb и Mn. Л.

подбираются так, чтобы их свечение имело спектральное распределение, близкое к распределению дневного света. Катодолюминофоры применяют для экранов электронно-лучевых трубок, осциллографов, черно-белых и цветных Кинескопов и тому подобное. Для цветных кинескопов разработаны люминофоры, дающие три основных цвета свечения: синий (ZnS·Ag), зелёный (ZnSe·Ag), красный [Zn3(PO4)2·Mn].

Для рентгеноскопии применяются (Zn, Cd) S·Ag и CaWO4, дающие свечение в области максимальной чувствительности глаза и позволяющие максимально использовать чувствительность рентгеновской плёнки и уменьшить дозу облучения. Электролюминофоры на основе ZnS·Cu используют для создания светящихся индикаторов, табло, панелей.
Органические Л.

могут люминесцировать в растворах (флуоресцеин, родамин) и твёрдом состоянии (пластические массы и антрацен, стильбен и другие органические кристаллы). Органические Л. могут обладать ярким свечением и очень высоким быстродействием. Цвет люминесценции органических Л. может быть подобран для любой части видимой области.

[attention type=yellow]

Они применяются для люминесцентного анализа, изготовления люминесцирующих красок, указателей, оптического отбеливания тканей и т.д. Многие органические Л. (красители цианинового, полиметинового рядов и другие) используют в качестве активных элементов жидкостных Лазеров. Кристаллические органические Л. применяют в качестве сцинтилляторов для регистрации &gamma.-лучей и быстрых частиц (см. Сцинтилляционный счётчик и Люминесцентная камера).
Органические Л. выпускаются промышленностью СССР под торговым наименованием люминоры.
Люминесцирующие стёкла изготовляют на основе стеклянных матриц различного состава. При варке стекла в шихту добавляют активаторы, чаще всего соли редкоземельных элементов или актиноидов. Выход, спектр и длительность свечения люминесцентных стекол определяются свойствами активатора. Они обладают хорошей оптической прозрачностью и многие из них могут быть использованы в качестве лазерных материалов, а также для визуализации изображений, полученных в ультрафиолетовом излучении.
Э. А. Свириденков.

[/attention]

Люминофоры. Немного теории и практики

Как и обещал, продолжение темы «светящихся в темноте».

Примерно полгода назад мы искали для себя дополнительный бизнес с элементами развлечения. Остановились на светящихся в темноте красках и предметах. Настоящий вау-эффект был, когда мы своими руками покрасили буквы из пенопласта. Писал об этом в июле.

Наша компания на данный момент имеет весьма большой опыт работы с поставщиками и ассортимент того, что мы сами опробовали как качественное.

Для начала нужно сказать, что разновидностей люминофоров весьма достаточно:

• Фотолюминофоры
• Электролюминофоры
• Катодолюминофоры
• Рентгенолюминофоры
• Радиолюминофоры

Я изучаю фотолюминофоры. Даю ссылку на единственного известного мне производителя люминофоров в России, если кому-либо интересно «посмотреть всех».

Немного теории

Сам люминофор представляет собой порошок с размером частиц 15 – 50 мкм. Яркость свечения зависит от размера частиц. Но большого размера частицы не везде можно использовать. Скажем, если речь идет о применении в шелкографии или покраске краскопультом, то размер частиц тут должен укладываться в нужные интервалы, чтобы не забить сетку или сопла покрасочного оборудования.

Самые распространенные цвета свечения – желто-зеленый и бирюзовый. Это люминофоры с длительным послесвечением (до 12 часов). В его основе – алюминат стронция (SrAl2O4):Eu,Dy,Y. Он имеет отличную устойчивость к воде и различным излучениям, поэтому срок его хранения практически не ограничен. Еще одно его преимущество – он безопасен для здоровья людей и животных.

Мне попадались даже составы для нанесения на кожу – гипоаллергенные. Кроме того, тот люминофор, которым мы занимаемся, «заряжается» также и в УФ-лучах, что расширяет области его применения. При дневном свете цвет порошка близок к белому (чуть зеленоватый). Для изменения цвета используются специальные флуоресцентные пигменты (светятся при УФ-излучении).

Добавляются в пропорции 3%-5% от массы люминофора. Цвета, которые видел – синий, белый, желтый, зеленый, красный. Цвет пигментов достаточно «ядовитый». Если с ними переборщить, можно совсем убить эффект послесвечения.

Кстати, по-настоящему ярко светиться окрашенная поверхность будет в течение первых 60-80 минут, после чего свечение будет неравномерно угасать: Самые распространенные картинки по технологии нанесения люминофора выглядят примерно так: На этой картинке объяснить стоит только значение основы, отражателя, финишного слоя.

• Люминофор не растворяется и его замешивают в лак (основу) в зависимости от типа окрашиваемой поверхности. Важно, чтобы в лаке не было УФ-фильтров, иначе послесвечения не будет.
• В идеале подложка, на которую наносится готовый состав, должна быть белой. Именно белый цвет служит лучшим отражателем, в результате чего эффект послесвечения будет наилучшим.
• После окраски лаком с люминофором поверхность будет «шершавой», т.к. частицы люминофора все-таки крупные. Поэтому для глянца и ровной поверхности нужно будет дополнительное прозрачное покрытие.

Для тех, кто жаждет больше узнать о технологии использования и покраски, выложил найденный мною в публичном доступе архив.

Немного денег

Я получил несколько вопросов в личном кабинете по поводу создания своего небольшого бизнеса на люминофорах. Позволю себе пару абзацев по этому поводу. Ситуация неоднозначна. Я списывался примерно с 40 компаниями, которые являются поставщиками или представителями крупных оптовиков. Все очень по-разному в зависимости от выбранной ниши и конкретного города.

Один товарищ, к примеру, писал, что у него упали продажи, когда наступили белые ночи. Все наперебой пишут, что это легкий для подъема бизнеса. Нифига подобного. Люминофор – штука для многих непонятная. Все до сих пор еще вспоминают фосфор, который лет 15 уже как запрещен к свободному использованию и несомненно, вреден для здоровья.

По-настоящему заработать можно либо на услугах, связанных с применением люминофора (дизайн интерьеров, тюнинг авто), либо с продажей крупных партий краски/порошка. На перепродаже готовых изделий заработать сложно. Их хорошо держать в офисе в качестве примеров применений, чтобы можно было «пощупать».

Это связано с тем, что на большинстве сайтов поставщиков фотки такие, что приходилось заказывать все, чтобы посмотреть, как это на самом деле выглядит.

Немного картинок

Вобщем, ищите нишу и задавайте вопросы. Я отвечу всем.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

• люминофоры
• светящиеся в темноте краски

Светящаяся краска: как сделать люминофор своими руками в домашних условиях

Светящаяся краска может стать источником вдохновения и материалом для создания уникальных декоративных эффектов. Она светится в темноте, превращая обычное помещение в сказочное место.

Но такой краской декорируют не только интерьер. Люминесцентный пигмент поможет придать необычный вид любой поверхности или предмету.

И при этом светящийся состав несложно приготовить своими руками в домашних условиях.

Что такое люминесцентная краска и как она работает?

Люминесценция – это способность вещества светиться в темноте за счет накопленной ранее световой энергии. В люминесцентной краске есть такие вещества, как светящиеся пигменты (люминофоры). Они «накапливают свет» за день или в то время, пока включено искусственное освещение. А когда наступает темнота, становится заметно яркое свечение окрашенной поверхности.

Важно! Нельзя путать люминесцентные (люминофорные, самосветящиеся) составы с флуоресцентными красками. Последние могут светиться только под воздействием ультрафиолетовых лучей (для них нужно покупать специальные лампы).

Люминесцентные краски светятся в темноте за счет накопленной световой энергии

Процесс накапливания и отдачи световой энергии люминофором обратимый, поэтому светящаяся краска будет «работать» годами.

Люминофор – физически и химически устойчивое вещество, которое прослужит не менее 30 лет даже снаружи здания. При этом достаточно всего 15–20 минут «подзарядки» ярким светом, чтобы окрашенная поверхность светилась около 8 часов.

[attention type=red]

Яркость свечения зависит от концентрации люминофора в составе краски.

[/attention]

По принципу действия люминесцентные материалы похожи на фосфоресцентные. Но последние содержат опасный для здоровья фосфор. Поэтому их используют очень редко и лишь для наружных работ. А вот материалы на основе люминофора полностью безопасны.

Область применения светящихся красок

Кроме самого люминофора, в светящуюся краску входит прозрачный лак (он выступает основой материала). Именно от свойств лака зависит область применения конкретного состава. Его можно подобрать практически для любой поверхности – металла и пластика, гипсокартона и обоев, бетона и штукатурки, текстиля и древесины, стекла и керамики.

На заметку! Светящийся состав можно наносить на живые цветы и использовать для боди-арта. Но это должна быть акриловая дисперсия на водной основе, безопасная для здоровья.

Часто светящиеся краски используют при выполнении работ по боди-арту

Люминесцентную краску используют:

• при нанесении дорожной разметки, покраске ограждений и дорожных знаков;
• для декора внутренних поверхностей (нанесение рисунков на стены, потолки, полы);
• для покраски мебели и других элементов интерьера;
• в гриме, сценическом искусстве, при создании театральных костюмов и декораций;
• во флористике;
• при изготовлении рекламной продукции (от вывесок до сувениров);
• в ландшафтном дизайне (от покраски беседок и заборов до создания сложных рисунков на фасадах);
• в тюнинге автомобилей, велосипедов, мотоциклов (для аэрографии, покраски дисков, колпаков, бамперов, спойлеров);
• для производства спецодежды работников дорожных и аварийных служб.

Тюнинг автомобиля – одна из сфер применения светящейся краски

Виды люминесцентной краски

Все представленные на рынке составы можно разделить на две большие группы:

1. Бесцветные (или полупрозрачные). Это лаки, которые при дневном свете практически незаметны. Их можно наносить поверх любого «видимого» рисунка.
2. Цветные. Эти эмали кроме люминофора имеют в своем составе красящий пигмент (колер). Днем они выглядят как обычные краски, а ночью светятся.

На рынке представлен большой ассортимент люминесцентной краски

Также люминесцентные ЛКМ различаются по составу основы и эксплуатационным свойствам. Среди них есть:

• Полиуретаново-минеральные эмали. Имеют высокую адгезию и подходят для окрашивания различных пластиков.
• Водно-дисперсные (акриловые) эмульсии. Безопасны и быстро сохнут.
• Термостойкие краски. Создают покрытия, которые выдерживают нагрев до +500 °С. Хороши для окрашивания металлических конструкций, стекла, керамики.
• Водостойкие составы. Создают на окрашенной поверхности тонкую водонепроницаемую пленку. Применяются для окрашивания бассейнов, водоотводов, элементов ванных комнат.

Как приготовить светящуюся краску из порошкового люминофора?

Сделать краску с эффектом свечения можно своими руками. Для этого нужно купить люминофор, подобрать прозрачный лак и растворитель к нему. Также понадобится керамическая или стеклянная посуда для смешивания ингредиентов.

Люминофор нужного цвета можно найти в интернете или магазине стройматериалов. Он довольно дорогой, но 100 г этого порошка хватает для сплошного окрашивания около 8 кв. м поверхности. Цена зависит от цвета свечения: пигменты салатовых, голубых и белых оттенков стоят дешевле, а вот более яркие – красные, оранжевые, синие, зеленые – дороже.

Люминофор – светящийся порошок для изготовления люминесцентной краски

Важно! Лак следует выбирать под ту поверхность, которая будет окрашиваться. Только так готовая краска будет хорошо держаться.

Как сделать светящуюся краску в домашних условиях:

1. Налить в посуду лак.
2. Досыпать порошковый люминофор (идеальным считается соотношение, когда состав на 70 % состоит из лака и на 30 % – из светящегося пигмента).
3. Добавить в смесь немного растворителя (до 1 % от общей массы).
4. Тщательно размешать.
5. Если нужно получить окрашенный состав, в посуду добавляют также колер.

Материалы и инструменты, необходимые для приготовления люминесцентной краски

Сделанную таким образом краску используют и хранят так же, как обычный лак аналогичного типа.

Самостоятельное изготовление люминофора

При большом желании можно приготовить люминофор своими руками. Правда, для этого понадобится больше стараний и специальные реактивы. Что нужно делать:

1. Взять хвойный концентрат и растворить его в чистой воде в соотношении 1 : 50. Готовый раствор должен иметь желтый оттенок.
2. В жаропрочную посуду с широким дном насыпать 2–3 г борной кислоты.
3. Капнуть на порошок около 10 капель хвойного раствора. Хвойный концентрат – основной компонент, влияющий на свечение самодельного люминофора

   На заметку! Цвет и интенсивность свечения полученного люминофора будет зависеть от концентрации хвойного экстракта. Поэтому ее можно варьировать для достижения нужного эффекта.

4. Тщательно перемешать полученную смесь и разровнять ее по дну посуды слоем не толще 4 мм.
5. Поставить посуду на электроплиту и сушить на небольшом огне.
6. После того как вода испарится, смесь начнет плавиться, и на ее поверхности будут появляться пузыри. Их следует протыкать.
7. Когда смесь расплавится полностью, ее надо снять с плиты и оставить при комнатной температуре до полного остывания.
8. Застывшую корочку растереть в порошок. Это и будет люминофор, который уже можно смешивать с прозрачным лаком и использовать по назначению.

Перед тем как сделать люминофор, следует рассчитать необходимый объем светящейся краски. Вполне возможно, что проще и дешевле будет купить в магазине готовый материал.

К тому же, «фирменная» краска всегда будет качественнее кустарной, и цвет свечения можно подобрать сразу, без длительных экспериментов.

А имея в своем арсенале одну или несколько баночек люминесцентной краски, легко создать необычную вещь, стильный тюнинг или уникальный интерьер.