KR20010073118A - Lanthanum, Lutetium, Yttrium or Gadolinium Borate Comprising Two Doping Agents and Its Precursor, Use in Plasma or X-ray Systems - Google Patents
Lanthanum, Lutetium, Yttrium or Gadolinium Borate Comprising Two Doping Agents and Its Precursor, Use in Plasma or X-ray Systems Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 두가지 도핑제를 포함하는 란타늄, 루테튬, 이트륨 또는 가돌리늄 보레이트, 그의 전구체 및 플라즈마 또는 X선 시스템에서 그의 용도에 관한 것이다. 상기 희토류 보레이트는 Ln이 란타늄, 루테튬, 이트륨 및 가돌리늄 중에서 선택된 하나 이상의 희토류 원소를 나타내는 화학식 LnBO3에 상응하며, 유로퓸, 사마륨, 툴륨 및 이테르븀과 같이 전자를 포착할 수 있는 3가 원소 중에서 선택된 하나 이상의 제1 원소 및 세륨, 테르븀, 프라세오디뮴, 비스무스, 납, 안티몬, 크롬 및 철과 같이 흠이 있는 전자를 포착할 수 있는 3가 원소 및 유로퓸 II 중에서 선택된 하나 이상의 제2 원소를 더 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to lanthanum, ruthetium, yttrium or gadolinium borate, precursors thereof and their use in plasma or X-ray systems comprising two dopants. The rare earth borate corresponds to the formula LnBO 3 where Ln represents at least one rare earth element selected from lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium, and at least one selected from trivalent elements capable of trapping electrons, such as europium, samarium, thulium and ytterbium. Further comprising one or more second elements selected from trivalent elements and europium II capable of capturing flawed electrons such as cerium, terbium, praseodymium, bismuth, lead, antimony, chromium and iron do.
Description
본 발명은 두가지 도핑제를 포함하는 란타늄, 루테튬, 이트륨 또는 가돌리늄의 보레이트, 그의 전구체 및 플라즈마 또는 X선 시스템에서의 그의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to borates of lanthanum, lutetium, yttrium or gadolinium, precursors thereof and their use in plasma or X-ray systems comprising two dopants.
플라즈마 시스템 (스크린 및 램프)은 진보된 시각화 및 조명의 신규한 기술에 속한다. 구체적인 예는 현재 텔레비젼 스크린을 덜 무겁고 더 작은 치수를 갖는 평면 스크린으로 대체한 것이며, 이것은 플라즈마 패널의 사용으로 해결된 것이다.Plasma systems (screens and lamps) belong to novel techniques of advanced visualization and lighting. A specific example is the replacement of current television screens with flat screens having less weight and smaller dimensions, which is solved by the use of plasma panels.
플라즈마 시스템에서, 챔버로 도입된 기체는 방전하에 이온화된다. 고에너지 전자기선이 이 공정동안에 방출된다. 광자는 발광 물질을 향하게 된다.In a plasma system, gas introduced into the chamber is ionized under discharge. High energy electromagnetic radiation is emitted during this process. Photons are directed at the luminescent material.
또한, X선을 사용하는 시스템에서, 광자는 발광 물질을 여기시킨다.Also, in systems using X-rays, photons excite the luminescent material.
효과적이기 위해서는, 이 물질은 좋은 수율로 가시 범위에서 방출되는 플라즈마 또는 X선의 방출 범위 내에서 흡수되는 발광단이어야 한다.To be effective, this material must be a luminophore absorbed within the emission range of plasma or X-rays emitted in the visible range with good yield.
희토류 원소의 보레이트는 이러한 유형의 적합한 물질로서 공지되어 있다.그러나, 더 개선된 발광 수율을 갖는 생성물을 발견하는 것이 필요하다고 여겨진다.Borates of rare earth elements are known as suitable materials of this type. However, it is considered necessary to find products with further improved luminous yields.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 발광 수율을 갖는 물질을 얻는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to obtain a material having improved luminescence yield.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 희토류 보레이트는 화학식 LnBO3에 상응하며, 이것은 Ln이 란타늄, 루테튬, 이트륨 및 가돌리늄으로부터 선택된 하나 이상의 희토류 원소를 나타내고, 전자를 포착할 수 있는 3가 원소로부터 선택된 하나 이상의 제1 원소 및, 정공을 포착할 수 있는 3가 원소 및 유로퓸 II로부터 선택된 하나 이상의 제2 원소를 포함함을 특징으로 한다.To achieve this object, the rare earth borate of the present invention corresponds to the formula LnBO 3 , which Ln represents at least one rare earth element selected from lanthanum, ruthetium, yttrium and gadolinium and is selected from trivalent elements capable of trapping electrons. At least one first element and at least one second element selected from trivalent elements capable of trapping holes and europium II.
본 발명은 또한 상기 원소 및 희토류 원소의 탄산염 또는 히드록시카르보네이트를 붕산과 반응시키고, 반응 매질이 수성 용액의 형태이며, 반응 생성물을 소성시키는 것을 특징으로 하는 상기 희토류 금속 보레이트의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a process for producing the rare earth metal borate, wherein the carbonate or hydroxycarbonate of the element and rare earth element is reacted with boric acid, the reaction medium is in the form of an aqueous solution, and the reaction product is calcined. will be.
본 발명의 다른 특징, 상세 설명 및 이점은 이것을 예시하도록 의도되고 제한하려는 것이 아닌 다양한 구체적 실시예 뿐만 아니라 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 더 완전하게 드러날 것이다.Other features, details and advantages of the invention will become more fully apparent upon reading the following detailed description as well as various specific embodiments which are intended to be illustrative and not limiting.
본 발명의 보레이트는 붕소와 생성물 매트릭스를 형성할 수 있는 하나 이상의 희토류 원소 Ln을 기재로 한다. Ln은 란타늄, 루테튬, 이트륨 및 가돌리늄으로부터 선택된 하나 이상의 희토류 원소, 또는 둘 이상의 이들 희토류 원소의 조합물을 나타낸다. 조합물의 경우, 다양한 희토류 원소의 여러 비율이 가능하다. 본발명의 특정 실시양태에 따라, 이트륨 및 가돌리늄은 조합물로 존재한다.The borate of the present invention is based on at least one rare earth element Ln capable of forming a product matrix with boron. Ln represents one or more rare earth elements selected from lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium, or a combination of two or more of these rare earth elements. In the case of combinations, various proportions of various rare earth elements are possible. According to certain embodiments of the present invention, yttrium and gadolinium are present in combination.
본 발명의 보레이트는 또한 도핑제의 역할을 할 수 있는 제1 및 제2 추가 원소를 포함함을 특징으로 한다.The borate of the present invention is also characterized by including first and second additional elements that can serve as dopants.
상기 기술된 것과 같이, 제1 원소는 전자를 포착할 수 있는 3가 원소로부터 선택된다. 이것은 전자를 포착하는데 효과적인 구획이 정공을 포착하는데 효과적인 구획보다 큰 원소이다.As described above, the first element is selected from trivalent elements capable of trapping electrons. This is an element larger than the compartment effective for trapping electrons, which is effective for trapping electrons.
제1 원소로서, 원소들이 그들 자체로 또는 조합하여 존재할 수 있는 유로퓸, 사마륨, 툴륨 및 이테르븀이 더 특히 언급될 수 있다.As the first element, more particularly mention may be made of europium, samarium, thulium and ytterbium, in which the elements may exist by themselves or in combination.
유로퓸 및(또는) 사마륨의 함량은 바람직하게는 2% 내지 25%, 더욱 특히 4% 내지 15%일 수 있다. 이 함량은 보레이트의 모든 희토류 원소 및 추가 원소 또는 상기 도핑제의 몰수에 대한 유로퓸 및(또는) 사마륨의 몰수, 즉 [D1]/[∑(Ln+D1+D2)]의 비율로 표시되며, 여기서 D1은 제1 원소 또는 제1 원소들 전체 (이 경우 유로퓸 및(또는) 사마륨), D2는 제2 원소 또는 제2 원소들 전체를 지칭한다. 본 명세서에서 도핑제로서 사용되는 유로퓸은 유로퓸 III이다.The content of europium and / or samarium may preferably be 2% to 25%, more particularly 4% to 15%. This content is expressed as the ratio of moles of europium and / or samarium to all the rare earth elements and additional elements of the borate or to the moles of the dopant, ie [D 1 ] / [∑ (Ln + D 1 + D 2 )] Wherein D 1 refers to the first element or all of the first elements (in this case europium and / or samarium), and D 2 refers to the second element or all of the second elements. The europium used as the dopant herein is europium III.
툴륨의 함량은 바람직하게는 0.1% 내지 5%, 이테르븀의 함량은 바람직하게는 1% 내지 2.5%일 수 있다. 툴륨 및 이테르븀의 함량은 유로퓸 및 사마륨에 대해 상기에 주어진 것과 동일한 방식으로 나타난다.The content of thulium may be preferably 0.1% to 5%, and the content of ytterbium may be preferably 1% to 2.5%. The content of thulium and ytterbium is shown in the same manner as given above for europium and samarium.
본 발명의 보레이트는 제1 원소 또는 도핑제와 조합된, 정공을 포착할 수 있는 3가 원소 및 유로퓸 II로부터 선택된 하나 이상의 제2 원소를 포함함을 특징으로 한다. 이것은 정공을 포착하는데 효과적인 구획이 전자를 포착하는데 효과적인 구획보다 더 큰 원소이다.The borate of the present invention is characterized in that it comprises at least one second element selected from a trivalent element capable of trapping holes and europium II in combination with a first element or a dopant. This is an element larger than the compartment effective for trapping electrons, which is effective for trapping holes.
이 제2 원소는 특히 그들 자체로 또는 조합하여 존재할 수 있는 세륨, 테르븀, 프라세오디뮴, 비스무스, 납, 안티몬, 크롬 및 철로부터 선택될 수 있다.This second element may in particular be selected from cerium, terbium, praseodymium, bismuth, lead, antimony, chromium and iron which may be present by themselves or in combination.
본 발명의 특정 실시양태에 따르면, 상기 제1 원소는 유로퓸이고 제2 원소는 테르븀일 수 있다. 더 특히 유로퓸 및 테르븀을 더 포함하는 이트륨 및 가돌리늄의 보레이트의 조합물을 언급할 수 있다. 또다른 특정 실시양태에 따라, 제1 원소로서의 툴륨 및 제2 원소로서의 테르븀을 포함하는 란타늄의 보레이트를 언급할 수 있다. 본 발명의 3번째 특정 실시양태에 따라, 제1 원소는 툴륨이고, 제2 원소는 세륨일 수 있으며, 이 경우 보레이트는 특히 가돌리늄의 보레이트일 수 있다.According to a particular embodiment of the invention, the first element may be europium and the second element may be terbium. More particularly mention may be made of combinations of borate of yttrium and gadolinium further comprising europium and terbium. According to another particular embodiment, mention may be made of borate of lanthanum comprising thulium as the first element and terbium as the second element. According to a third specific embodiment of the invention, the first element is thulium and the second element may be cerium, in which case the borate may in particular be a borate of gadolinium.
제2 원소의 총 함량은 바람직하게는 제2 원소의 몰수 중 5 ppm 내지 1,000 ppm 일 수 있으며, 이 함량은 또한 모든 보레이트의 희토류 및 상기 원소의 몰수에 대한 몰수, 즉 [D2]/[∑(Ln+D1+D2)]의 비율로 표시된다. 이 함량은 더 특히 10 ppm 내지 500 ppm일 수 있고, 더더욱 특히 30 ppm 내지 100 ppm일 수 있다.The total content of the second element may preferably be from 5 ppm to 1,000 ppm in the moles of the second element, which content is also the moles of rare earths of all borates and the moles of the elements, ie [D 2 ] / [∑ (Ln + D 1 + D 2 )]. This content may be more particularly 10 ppm to 500 ppm, even more particularly 30 ppm to 100 ppm.
즉 툴륨 및 세륨을 포함하는 보레이트를 말하는 상기 3번째 실시양태의 경우, 세륨의 함량이 바람직하게는 0.1% 내지 15%, 특히 0.5% 내지 10%, 더 특히 5 내지 10%로 다양할 수 있다. 툴륨의 함량은 특히 5 ppm 내지 5,000 ppm, 더 특히 50 내지 5,000 ppm일 수 있다.In the third embodiment, namely borate comprising thulium and cerium, the content of cerium may preferably vary from 0.1% to 15%, in particular from 0.5% to 10%, more particularly from 5 to 10%. The content of thulium may in particular be from 5 ppm to 5,000 ppm, more particularly from 50 to 5,000 ppm.
보레이트는 크기가 넓은 비율 내에서 다양할 수 있는 입자형일 수 있다. 그러나, 입자의 부피 중앙 입경은 통상 10 ㎛ 이하, 더욱 특히 5 ㎛ 이하, 더더욱 특히 0.5 내지 5 ㎛일 수 있다.The borate may be in the form of particles, which may vary within wide proportions. However, the volume median particle diameter of the particles can usually be 10 μm or less, more particularly 5 μm or less, even more particularly 0.5 to 5 μm.
모든 설명에서, 중앙 입경값 및 추후에 언급할 분산 지수값은 코울터 (Coulter) LS 230형의 그래뉼로미터 (granulometer)를 사용하는 레이저 회절 기술을 사용하여 수득한 값이다.In all the descriptions, the median particle size value and the dispersion index value to be mentioned later are values obtained using a laser diffraction technique using a granulometer of Coulter LS 230 type.
본 발명의 특정 실시양태에 따라, 본 발명의 보레이트는 특정 형태, 즉 입방체형, 평행 6면체형 (작은 판형) 또는 구형 입자의 형태를 갖을 수 있다. 입자의 형상은 보레이트를 구성하는 희토류 원소의 고유 특성에 따라 좌우된다. 란타늄 및 루테튬의 경우, 보레이트는 평행 6면체형 또는 판형쪽이며, 이트륨의 경우에는 구형, 희토류 원소인 이트륨 및 가돌리늄의 조합물의 경우에는 입방체형이다. 또한 보레이트는 분산 지수가 0.8 이하일 수 있다. 이 지수는 더 특히 0.7 이하, 더더욱 특히 0.6 이하일 수 있다. 본 발명에 있어서, 분산 지수 0.4 또는 0.5를 갖는 생성물을 얻을 수 있다.According to certain embodiments of the present invention, the borate of the present invention may take the form of a particular form, ie cuboidal, parallel hexagonal (small plate) or spherical particles. The shape of the particles depends on the intrinsic properties of the rare earth elements that make up the borate. In the case of lanthanum and lutetium, the borate is parallel hexagonal or plate-shaped, and in the case of yttrium, it is cubic, in the case of the combination of yttrium and gadolinium, the rare earth elements. In addition, the borate may have a dispersion index of 0.8 or less. This index may be more particularly 0.7 or less, even more particularly 0.6 or less. In the present invention, a product having a dispersion index of 0.4 or 0.5 can be obtained.
분산 지수는 비율을 의미하는 것으로 이해된다.Dispersion index is understood to mean ratio.
σ/m = (d90-d10)/2d50 σ / m = (d 90 -d 10 ) / 2d 50
식 중,In the formula,
-d90은 통과하는 물질이 90%인 상당지름이다.-d 90 is the equivalent diameter of 90% of the material passing through.
-d10은 통과하는 물질이 10%인 상당지름이다.-d 10 is the equivalent diameter of 10% of the material passing through.
-d50은 입자의 중앙 입경이다.-d 50 is the particle size of the particle.
본 발명의 보레이트는 임의의 공지된 방법으로 얻을 수 있다. 보레이트 조성물, 예를 들어 산화물 또는 탄산염에 포함되는 원소의 전구체의 혼합 및 융합으로 고체/고체 반응을 사용하는 방법이 언급될 수 있다.The borate of the present invention can be obtained by any known method. Mention may be made of methods of using solid / solid reactions by mixing and fusing precursors of elements contained in borate compositions, such as oxides or carbonates.
더 특별한 방법이 하기에 기술될 것이다. 이 방법은 상기에서 기술한 형태 (평행 6면체형 또는 판형, 구형, 입방체형) 및 분산 지수 0.8 이하의 보레이트의 제조에 적용된다.More particular methods will be described below. This method is applied to the preparation of the above-described form (parallel hexahedron or plate, sphere, cube) and borate with a dispersion index of 0.8 or less.
이 방법은 보레이트 조성물 중에 포함되는 희토류 원소 또는 원소들 또는 도핑 원소 또는 원소들의 전구체로서 희토류 원소의 탄산염 또는 히드록시카르보네이트 또는 도핑제를 사용한다.This method uses a rare earth element or carbonates or hydroxycarbonates or dopants of rare earth elements as precursors of the rare earth elements or elements or doping elements or elements included in the borate composition.
희토류 원소의 탄산염 또는 히드록시카르보네이트와 다양한 도핑제의 혼합물, 또는 희토류 원소의 혼합된 탄산염 또는 히드록시카르보네이트 및 도핑제의 혼합물로부터 출발하는 것이 가능하다.It is possible to start with carbonates or hydroxycarbonates of rare earth elements and mixtures of various dopants, or mixtures of mixed carbonates or hydroxycarbonates and dopants of rare earth elements.
희토류 원소의 탄산염 또는 히드록시카르보네이트는 그 자체로 공지된 생성물이며, 예를 들어 하나 이상의 희토류 염을 탄산 암모늄 또는 중탄산 암모늄으로 침전시켜 얻을 수 있다. 이들 탄산염 또는 히드록시카르보네이트는 침전 직후에 또는 임의의 세척 및(또는) 건조 후에 사용할 수 있다.Carbonates or hydroxycarbonates of rare earth elements are products known per se, for example obtained by precipitation of one or more rare earth salts with ammonium carbonate or ammonium bicarbonate. These carbonates or hydroxycarbonates can be used immediately after precipitation or after any washing and / or drying.
출발 탄산염 또는 히드록시카르보네이트는 붕산과 반응한다. 반응은 바람직하게는 열의 영향하에, 예를 들어 40℃ 내지 90℃의 온도에서 수행된다.Starting carbonates or hydroxycarbonates react with boric acid. The reaction is preferably carried out under the influence of heat, for example at a temperature between 40 ° C. and 90 ° C.
이 방법의 또다른 특징에 따라, 반응 매질은 수성 용액의 형태이다. 이것은 반응 매질에 존재하는 물의 양이 물/붕산 + 탄산염의 중량비가 300% 이상, 더 특히600% 이상으로 존재하는 것을 의미한다. 이 비율은 더더욱 특히 1,000% 이상일 수 있다.According to another feature of this process, the reaction medium is in the form of an aqueous solution. This means that the amount of water present in the reaction medium is present in a weight ratio of water / boric acid + carbonate of at least 300%, more particularly at least 600%. This ratio may be even more particularly 1,000% or more.
과량의 붕산으로 수행하는 것이 가능하다. 이 과량은 예를 들어 1 몰% 내지 250 몰%일 수 있다 (즉 [B]/[∑(Ln+D1+D2)]=1.01 내지 5).It is possible to carry out with excess boric acid. This excess can be for example from 1 mol% to 250 mol% (ie [B] / [∑ (Ln + D 1 + D 2 )] = 1.01 to 5).
이 과정에서 형성된 CO2를 제거하여 반응을 수행하는 것이 유리할 수 있다. 이 제거는 예를 들어, 반응 매질을 중성 기체, 예를 들어 질소로 정화하여 행할 수 있다. 이러한 변형은 더 미세한 입자 크기의 생성물을 얻을 수 있게 한다.It may be advantageous to carry out the reaction by removing the CO 2 formed in this process. This removal can be done, for example, by purifying the reaction medium with neutral gas, for example nitrogen. This modification makes it possible to obtain products of finer particle size.
침전물은 반응의 마지막에서 얻어진다.A precipitate is obtained at the end of the reaction.
본 발명의 하나의 변형에 따르면, 침전물은 바람직하게는 매질을 반응이 일어나는 동일한 온도로 유지시켜 반응 매질에서 숙성될 수 있다. 이 숙성동안에, 숙성 매질의 pH를 일정하게 유지시킬 수도 있다. 이 pH는 예를 들어 반응 혼합물이 단지 반응의 마지막, 즉 붕산 도입의 마지막에서 갖는 pH일 수 있는 주어진 값으로 고정될 수 있다. pH는 이러한 방식으로 염기를 첨가하여, 예를 들어 암모니아를 포함하는 용액을 첨가하여 유지시킬 수 있다. 숙성은 1 내지 3시간동안 지속될 수 있다.According to one variant of the invention, the precipitate can be aged in the reaction medium, preferably by maintaining the medium at the same temperature at which the reaction takes place. During this ripening, the pH of the ripening medium may be kept constant. This pH may be fixed at a given value, for example, which may be the pH the reaction mixture has only at the end of the reaction, ie at the end of boric acid introduction. The pH can be maintained by adding a base in this manner, for example by adding a solution comprising ammonia. Aging can last for 1 to 3 hours.
침전물은 이어서 임의의 공지된 방법, 예를 들어 여과에 의해 반응 매질로부터 분리한다. 분리한 침전물은 임의로 세척하고, 이어서 건조시킨다. 기술된 방법의 이점 중 하나는 침전물을 용이하게 여과하고 세척하여 수득할 수 있다는 것이다. 건조 후에, 묽은 산, 예를 들어 질산을 사용한 추가 세척으로 존재하는 경우전혀 반응하지 않은 미량의 탄산염을 제거할 수 있다.The precipitate is then separated from the reaction medium by any known method, for example by filtration. The separated precipitate is optionally washed and then dried. One of the advantages of the described method is that the precipitate can be obtained by easy filtration and washing. After drying, traces of unreacted trace carbonate can be removed if present with further washing with dilute acid, for example nitric acid.
침전물을 이어서 소성시킨다.The precipitate is then calcined.
이 소성으로 보레이트를 얻을 수 있다. 이것은 500 내지 1,400 ℃, 더욱 특히 500 내지 1,100 ℃의 온도에서 통상 수행한다. 이 소성을 공기 중에서 수행하는 것은 전적으로 가능하다. 환원 분위기 (예를 들어 수소) 또는 중성 분위기 (아르곤) 또는 이들의 혼합 분위기도 또한 이러한 소성에 물론 사용될 수 있다.Borate can be obtained by this baking. This is usually done at a temperature of 500 to 1,400 ° C., more particularly 500 to 1,100 ° C. It is entirely possible to carry out this firing in air. Reducing atmospheres (for example hydrogen) or neutral atmospheres (argon) or mixed atmospheres thereof can of course also be used for this firing.
소성으로 생성물의 발광 특성을 또한 개선시킬 수도 있다. 소성은 만약 증가된 발광 특성이 요구된다면, 더 고온에서 수행될 것이다.Firing may also improve the luminescent properties of the product. Firing will be performed at higher temperatures if increased luminescence properties are required.
소성 단계의 하나의 변형이 언급될 수 있다. 이 변형은 건조된 침전물을 대략 예를 들어, 5% 내지 15%일 수 있는 양의 붕산과 혼합함을 포함한다. 소성은 이어서 예를 들어, 900 ℃ 내지 1,100 ℃일 수 있는 온도에서 수행한다. 이 변형은 비교적 거의 상승하지 않는 소성 온도에서 보레이트에 좋은 발광 성능을 제공한다.One variant of the firing step may be mentioned. This variant involves mixing the dried precipitate with boric acid in an amount that can be approximately 5% to 15%, for example. Firing is then carried out at a temperature which can be, for example, 900 ° C to 1,100 ° C. This deformation provides good luminescence performance for the borate at firing temperatures that are relatively rarely elevated.
본 발명은 또한 하기에 기술될 보레이트의 전구체 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 붕소, 란타늄, 루테튬, 이트륨 및 가돌리늄으로부터 선택된 하나 이상의 희토류 원소, 전자를 포착할 수 있는 3가 원소로부터 선택된 하나 이상의 제1 원소 및 정공을 포착할 수 있는 3가 원소 및 유로퓸 II로부터 선택된 하나 이상의 제2 원소를 기재로 하며, 소성 후 Ln이 상기 희토류 원소 또는 원소들을 나타내는, 화학식 LnBO3의 희토류 보레이트를 얻을 수 있으며, 보레이트가 또한 하나 이상의 상기 제1 원소 및 하나 이상의 상기 제2 원소를 포함하는 것으로 특징된다. 제1원소는 유로퓸, 사마륨, 툴륨 및 이테르븀으로부터 선택될 수 있고, 제2 원소는 세륨, 테르븀, 프라세오디뮴, 비스무스, 납, 안티몬, 크롬 및 철로부터 선택될 수 있다.The invention also relates to a precursor composition of borate, which will be described below. The composition is selected from one or more rare earth elements selected from boron, lanthanum, lutetium, yttrium and gadolinium, one or more first elements selected from trivalent elements capable of trapping electrons and trivalent elements capable of trapping holes and europium II Based on one or more second elements, a rare earth borate of the formula LnBO 3 , where Ln represents the rare earth element or elements after firing, can be obtained, and the borate can also contain one or more of said first element and one or more said second element It is characterized by including. The first element may be selected from europium, samarium, thulium and ytterbium, and the second element may be selected from cerium, terbium, praseodymium, bismuth, lead, antimony, chromium and iron.
이 조성물은 붕소, 희토류 원소 및 다른 상기 원소의 화합물을 혼합하여 제조할 수 있으며, 이들 화합물은 요구되는 보레이트를 소성 후에 수득할 수 있도록 하는 것들로부터 선택된다. 희토류 원소 및 다른 원소들의 화합물은 예를 들어 산화물 또는 탄산염일 수 있다.The composition can be prepared by mixing boron, rare earth elements and other compounds of the above elements, these compounds being selected from those which allow to obtain the required borate after firing. The rare earth element and the compound of the other elements can be, for example, oxides or carbonates.
조성물은 또한 보레이트에 대해 상기 기술된 유형의 더 특정한 방법으로 제조할 수도 있다. 이 방법은 하나 이상의 상기 희토류 원소, 하나 이상의 상기 제1 원소 및 하나 이상의 상기 제2 원소의 탄산염 또는 히드록시카르보네이트를 붕산과 반응시키고, 반응 매질이 수성 용액의 형태이며, 반응 생성물을 임의로 세척 및(또는) 건조시키는 것을 특징으로 한다. 침전물을 얻어서 분리하여 임의로 세척 및(또는) 건조하기까지의 이 방법에 대해 상기 기술된 모든 것들이 여기에 또한 적용된다. 수득한 침전물은 화학식 LnB(OH)4CO3로 나타낼 수 있는 하나 이상의 상기 희토류 원소의 히드록시보로카르보네이트, 하나 이상의 상기 제1 원소의 히드록시보로카르보네이트 및 하나 이상의 상기 제2 원소의 히드록시보로카르보네이트를 기재로 한다.The compositions may also be prepared by more specific methods of the type described above for the borate. The process reacts at least one of the rare earth elements, at least one of the first elements and at least one of the second elements with a carbonate or hydroxycarbonate with boric acid, the reaction medium is in the form of an aqueous solution and optionally washes the reaction product. And / or drying. All of the above described also apply here for this method of obtaining a precipitate, separating it and optionally washing and / or drying it. The precipitate obtained is a hydroxyborocarbonate of at least one of said rare earth elements, represented by the formula LnB (OH) 4 CO 3 , at least one of hydroxyborocarbonates of at least said first element and at least one of said second elements. Based on hydroxyborocarbonates.
히드록시보로카르보네이트 기재의 이 조성물은 보레이트에 대해 상기에 기술한 것과 동일한 형태학적 특징 (입방체형, 평형 6면체형 (작은 판형) 또는 구형 입자) 및 입자 크기 특징 (입자 크기 및 특히 0.8 이하의 분산 지수)을 갖을 수 있다.This composition, based on hydroxyborocarbonate, has the same morphological characteristics (cubical, equilateral hexahedral (small plate) or spherical particles) and particle size characteristics (particle size and especially up to 0.8) as described above for borate Dispersion index).
전구체 조성물의 소성은 이 조성물을 보레이트로 전환시키기에 충분한 온도, 예를 들어 상기 기술된 것과 같이 500 ℃ 이상에서 수행된다.Firing of the precursor composition is carried out at a temperature sufficient to convert the composition to borate, for example at least 500 ° C. as described above.
본 발명은 플라즈마 여기를 사용하는 시각화 및 조명을 위한 임의의 방법에서 발광단으로서 상기 기술된 보레이트의 용도에 관한 것이다. 이것은 플라즈마 시스템의 조건, 즉 이온화 후 적어도 약 100 nm 내지 약 200 nm, 더욱 특히 140 nm 내지 200 nm의 파장에 상응하는 광선을 방출하는 기체를 사용하는 상태를 사용하는 방법을 의미하는 것으로서 이해된다.The present invention relates to the use of the above-described borate as luminophore in any method for visualization and illumination using plasma excitation. This is understood as meaning a method of using a state of using a gas which emits light corresponding to the conditions of the plasma system, ie at least about 100 nm to about 200 nm, more particularly 140 nm to 200 nm after ionization.
본 발명은 또한 발광단으로서 본 발명에 따른 보레이트를 포함하는 이러한 유형의 시각화 및 조명을 위한 시스템에 관한 것이다.The invention also relates to a system for visualization and illumination of this type comprising the borate according to the invention as luminophore.
상기 언급된 이들 유형의 시각화 및 조명 시스템은 플라즈마 스크린 및 램프이다.These types of visualization and lighting systems mentioned above are plasma screens and lamps.
본 발명의 보레이트는 X선을 사용하는 임의의 시스템에서 또한 사용될 수 있다. X선은 에너지가 약 10 내지 약 100 Kev인 광자로 구성되는 것들을 의미하는 것으로서 이해된다.The borate of the present invention can also be used in any system using X-rays. X-rays are understood as meaning those that consist of photons with an energy of about 10 to about 100 Kev.
본 발명은 언급할 수 있는 X선 시각화 시스템 및 화상화 시스템, 특히 의학적 조영 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to X-ray visualization systems and imaging systems, in particular medical imaging systems, which may be mentioned.
보레이트는 잘 공지된 기술, 예를 들어 실크스크린인쇄, 전기영동 또는 침강에 의한 기술에 따라 플라즈마 또는 X선 시스템의 제조에 사용된다.Borate is used in the manufacture of plasma or X-ray systems according to well known techniques such as silkscreen printing, electrophoresis or sedimentation.
이제 실시예를 하기에 기술한다.Examples are now described below.
실시예 1 내지 4Examples 1-4
최종 조성물이 하기와 같으며 도핑제의 함량을 상기에 주어진 방식으로 나타낸 생성물을 제조하였다.A product was prepared in which the final composition was as follows and the content of the dopant was given in the manner given above.
실시예 1 (비교예): Y0.726Gd0.218Eu0.056BO3 Example 1 (comparative): Y 0.726 Gd 0.218 Eu 0.056 BO 3
실시예 2: 실시예 1과 동일하나 테르븀이 70 ppm인 조성물의 생성물.Example 2 The product of a composition as in Example 1 but having 70 ppm of terbium.
실시예 3 (비교예): Y0.79Gd0.15Eu0.06BO3 Example 3 (comparative): Y 0.79 Gd 0.15 Eu 0.06 BO 3
실시예 4: 실시예 3과 동일하나 프라세오디뮴이 50 ppm인 조성물의 생성물.Example 4 The product of the composition as in Example 3, but having 50 ppm of praseodymium.
제조: Manufacturing :
생성물의 조성물에 포함되는 모든 희토류 원소 (Ln)의 탄산염 현탁액을 열 (80 ℃)의 영향하에 1시간동안 1.3 M/ℓ의 중탄산 암모늄 용액 1.31 ℓ를 적합하게 교반된 희토류 질산염의 혼합물 용액 1.50 ℓ에 첨가하여 CO3/Ln의 몰 비율이 1.6인 비율로 0.7 M/ℓ의 농도로 제조하였다.A carbonate suspension of all rare earth elements (Ln) included in the composition of the product was added to 1.50 L of a mixture solution of 1.3 M / L ammonium bicarbonate solution suitably stirred for 1 hour under the influence of heat (80 ° C.). It was added to prepare a concentration of 0.7 M / L at a rate of 1.6 mole ratio of CO 3 / Ln.
이어서 계속 교반하면서 열의 영향하에서 30분간 0.8 M/ℓ의 붕산 용액을 동일한 매질에 첨가하여 B/Ln의 몰 비율이 1.5가 되게 하였다. 그리고나서, 수득한 현탁액을 온도를 60 ℃로 유지하고 6 N의 암모니아를 포함하는 용액을 첨가하여 pH가 최소 4.6이 되도록 방치하여 숙성시켰다.Subsequently, 0.8 M / l boric acid solution was added to the same medium under the influence of heat for 30 minutes while the stirring was continued, so that the molar ratio of B / Ln was 1.5. The suspension obtained was then aged to maintain a temperature of 60 ° C. and a pH of at least 4.6 by addition of a solution containing 6 N ammonia.
이러한 3시간의 숙성 후에, 흰색의 침전물을 얻었으며, 이것은 여과로 분리하고, 이어서 탈염수로 세척한다.After this 3 hours of aging, a white precipitate was obtained, which was separated by filtration and then washed with demineralized water.
이어서 축축한 생성물을 60 ℃에서 밤새 건조하고, 이어서 희토류 보레이트를 얻기 위해 1,100 ℃의 머플 노 (공기 중)에서 2시간동안 15%의 H3BO3의 존재하에 소성시켰다.The moist product was then dried overnight at 60 ° C. and then calcined in the presence of 15% H 3 BO 3 in a muffle furnace (in air) at 1,100 ° C. to obtain rare earth borate.
입자 크기는 상기 코울터 기술로 실시예 2의 생성물에 대해 측정하였다. 또한 이 측정은 3분간의 초음파 탐침 (끝의 직경이 12 mm인 탐침, 450 W)을 미리 통과시킨 0.1 중량%의 소듐 헥사메타포스페이트 수용액 중의 소성된 생성물의 분산액에서 수행하였다. 실시예 2의 생성물은 중앙 직경이 2.3 ㎛이고, 분산 지수가 0.48이다.Particle size was measured for the product of Example 2 by the Coulter technique. This measurement was also carried out on a dispersion of the calcined product in 0.1% by weight aqueous solution of sodium hexametaphosphate which had been passed through an ultrasonic probe for 3 minutes (probe 12 mm in diameter, 450 W). The product of Example 2 has a median diameter of 2.3 μm and a dispersion index of 0.48.
특성: Characteristics :
분말 형태로 제조된 보레이트의 X선 여기 (XR: 30KV)하에 597 nm에서 방출 피크의 강도를 제2 원소 (테르븀 또는 프라세오디뮴)의 함량의 함수로서 측정하였다. 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.The intensity of the emission peak at 597 nm under X-ray excitation (XR: 30 KV) of the borate prepared in powder form was measured as a function of the content of the second element (terbium or praseodymium). The results are shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
분말 형태의 실시예 1 및 2의 생성물의 플라즈마 여기하에 150 nm에서의 방출 피크의 강도를 VUV 분광계로 측정하였다. 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.The intensity of the emission peak at 150 nm under plasma excitation of the products of Examples 1 and 2 in powder form was measured with a VUV spectrometer. The results are shown in Table 2 below.
<표 2>TABLE 2
실시예 5 및 6Examples 5 and 6
하기에 주어진 조성의 두가지 생성물을 상기 실시예에서 나타낸 방식으로 제조하였다:Two products of the composition given below were prepared in the manner shown in the examples above:
실시예 5 (비교예): Gd0.98Ce0.02BO3 Example 5 (comparative): Gd 0.98 Ce 0.02 BO 3
실시예 6: Gd0.99Ce0.005Tm0.005BO3 Example 6: Gd 0.99 Ce 0.005 Tm 0.005 BO 3
분말 형태로 제조된 보레이트의 X선 여기 (XR: 30KV)하에 597 nm에서 방출 피크의 강도를 측정하였다. 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.The intensity of the emission peak at 597 nm was measured under X-ray excitation (XR: 30 KV) of borate prepared in powder form. The results are shown in Table 3 below.
<표 3>TABLE 3
0.5%의 세륨 및 0.5%의 툴륨으로 도핑된 화합물의 방출 강도는 2%의 세륨을 포함하는 화합물의 강도보다 더 큰 것으로 밝혀졌다.It was found that the emission intensity of the compound doped with 0.5% cerium and 0.5% tulium is greater than that of the compound comprising 2% cerium.
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