[發(fā)明專利]一種光子轉(zhuǎn)換材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102517013A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳雷;羅安琪;張耀;蔣陽;李俊巍;李國鵬
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發(fā)明涉及一種熒光材料及其制備方法，具體地說是一種光子轉(zhuǎn)換材料及其制備方法。

二、背景技術

空間探測一直方興未艾，特別是為了搶奪制空權，世界各國對空間探測不斷向縱深方向發(fā)展。Xe氣體正比閃爍計數(shù)器(GPSC)由于具有大面積均勻探測、可以在室溫下工作、能量分辨高(至少比氣體正比計數(shù)器高一倍)、能量線性關系好以及高計數(shù)能力等突出優(yōu)點而被廣泛應用于天體物理、高能物理和核輻射高能粒子的探測，此外在X射線光譜儀、X射線熒光分析以及醫(yī)療方面對X射線的探測也有廣泛應用。Xe氣體正比閃爍計數(shù)器計數(shù)主要是利用X射線等高能粒子穿過Xe氣體時使Xe電離產(chǎn)生Xe準分子(Xe₂*)，Xe₂*在退激發(fā)過程中輻射波長峰值為172nm的真空紫外光，再利用光電倍增管(PMT)探測波長峰值為172nm的真空紫外光，從而得到被測量X射線等高能粒子的能譜信息，實現(xiàn)單脈沖計數(shù)。目前GPSC都是利用光電倍增管直接測量Xe₂*-172nm真空紫外光，但利用光電倍增管探測Xe₂*-172nm光子難度很大，因PMT截止能量波長必須很高，由此導致這種探測器十分昂貴。如果能用一種光子轉(zhuǎn)換材料，把Xe₂*-172nm真空紫外光轉(zhuǎn)化為紫外或可見光，則可以利用普通紫外或可見光光電倍增管進行探測，那么將顯著降低GPSC成本。覆膜于探測器窗口的光子轉(zhuǎn)換材料，必須具備以下特征：(1)發(fā)射波長與光電倍增管接收波長相匹配，不影響探測器的能量分辨率；(2)很好的能量線性關系，對入射高能粒子能夠準確計數(shù)；(3)響應速度快，具有時間分辨功能；(4)轉(zhuǎn)換效率高，背底噪音低；(5)耐受172nm高能光子輻照，環(huán)境穩(wěn)定性好。

固態(tài)半導體發(fā)光，即發(fā)光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)，通過在半導體p-n結(jié)兩端注入少數(shù)載流子，利用少數(shù)載流子與多數(shù)載流子的復合，把電能直接轉(zhuǎn)化為光能。固態(tài)半導體照明被稱為繼白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈之后的第四代綠色照明。相較于白熾燈和熒光燈，LED具有工作電壓低(低于人體電壓)、耗電量低、能量轉(zhuǎn)換效率高(不受白熾燈和熒光燈能量轉(zhuǎn)化效率之限制)、熱輻射少(降低溫室效應)、對環(huán)境友善(無汞污染)等顯著優(yōu)點，而且LED體積小、重量輕、耐震，易與其它設備配套組合。LED已成功應用于液晶顯示器背光源、戶外以及證券交易大屏幕顯示器、汽車、景觀裝飾、路燈照明、信號警示等方面，然而在家用照明方面，現(xiàn)階段白光LED仍需克服散熱、亮度不足以及價格偏高等問題。目前固態(tài)半導體照明與信息顯示領域所使用的LED主要采用420-480nm藍光和380-420nm近紫外光芯片。從1993年Nakamura制作出了世界上首個高亮度藍光GaN的LED，大功率高亮度LED芯片制作技術不斷取得進步，從藍光至近紫外光LED，各種波長的LED芯片陸續(xù)開發(fā)出來，LED芯片發(fā)射高能光子的短波極限也頻頻被打破。2008年日本同和電子(DOWAElectronics)宣布已掌握300-350nm深紫外LED制作技術，2010年開始供貨。目前報道的LED芯片發(fā)射最短波長極限為210nm(Nature，2006，441：325)。隨著各種波長LED芯片波長不斷被開發(fā)出來，應用于樹脂硬化、粘接、干燥、醫(yī)療、檢測分析、光觸媒、水凈化及殺菌等，與短波紫外和中紫外LED相關的應用技術也需同步開發(fā)出來，例如，目前用于復印機的紫外線固化燈和殺蚊用的黑光燈有望被深紫外LED取代。基于此類應用，需要開發(fā)與LED芯片發(fā)射波長相使用的各類熒光轉(zhuǎn)化材料。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種光子轉(zhuǎn)換材料及其制備方法，所要解決的技術問題是使本發(fā)明光子轉(zhuǎn)換材料能夠把光子從短、中紫外波長轉(zhuǎn)化為中紫外、長紫外或可見光波長，且可以針對探測器或短、中紫外LED應用需求，把高能光子轉(zhuǎn)化為線性光譜、寬帶譜或調(diào)節(jié)為近白光。