[发明专利]制备紫外可见X射线写入红外读出的光学材料的方法

说明书

本发明是一种制备光或图象存储的光学材料的方法，用这种方法制备的材料能将紫外和X-射线等电离辐射或图象存储起来，然后在红外光作用下将存储的图象以可见发光的形式显示出来；或者，当本材料对紫外光曝光后，具有能将近红外辐射的象转换成可见光或图象的功能。本发明材料也对可见光敏感，因而是一种多功能的光或图象存储材料。

具有类似功能的材料大都是掺有二种稀土离子的IIa-VIb族化合物，例如SrS(Eu，Sm)有很好的光致发光特性，它能用蓝光写入并发射桔红光，又如SrS(Ce，Sm)能输出绿光但效率较低，且材料不易做得稳定[见美国专利US4806772(H05B33/00)；US4812659(H05B33/00)；US4812660(H05B33/00)]。由于这些材料中具有较深的陷阱，能稳定的俘获电子，并只当用近红外光(λ＜1.7μm)才能引起光致发光，这种现象和有关材料已被用于制作对近红外光响应的红外敏感元件。同时也用于光存储和信息处理中的图象存储和转换元件。

本发明的主要目的是提供一种紫外可见和X-射线图象存储材料及元件，这种存储的图象能稳定的保持一定长的时间，当用红外光激励后能以可见发光显示图象。同时又是一种红外敏感元件或红外象转换元件，它只要对紫外(λ＜350nm)曝光充能后，就能显示红外光或将红外光在元件上的成象转换成可见的象。

本发明的多功能光学材料，是由多元化合物构成的。其基质成分为碱土硫化物，主要成分为特殊的杂质，它决定材料的发光特性，及其它添加物(碱土硫酸盐，碱卤化物，碱土卤化物等)。主要基质成分碱土硫化物，在不加其它成分前，不具备任何可利用的特性。掺进主激活剂为金属铜离子使其获得了光致发光的特性，而第二种杂质即辅激活剂钐、铈等的掺入使之具有了光存储和红外上转换的特性。

本发明多功能光学材料的化学成份：

主要成分为碱土硫化物，其中掺有两种以上杂质离子，一种为铜，另一种是钐和铈，同时加适量的助熔剂(如用碱土硫酸盐和碱土氟化物，或用氟化碱等)，来增加发光强度。稀土离子可以是氧化物，或硫化物或硫酸盐或卤化物的形式加入。其相对重量比为：

SrS    (83.66～99.94).(1-x)  wt％

CaS    (83.66～99.94).x      wt％其中x＝0～1

CuSO₄  0.05～0.20           wt％

Sm₂O₃ 0.01～0.06           wt％

Ce₂O₃ 0～0.08              wt％

LiF     0～8                 wt％

CaF₂   0～4                 wt％

CaSO₄  0～8                 wt％

应用本发明的多功能光学材料制备红外传感元件

1.将上述化合物按所需比例称好混合，研磨后压成片状，之后放入高温炉中，在惰性气氛下加热，于1000-1200℃温度烧0.5-2.5小时，冷却后即得本发明的光学材料。将上述制得的材料块，粉碎磨细后混入透明胶或某种有机粘和剂(如多聚物和树脂)中，敷在透明薄板衬底(如玻璃，石英，有机玻璃片等)上，获得图象处理元件。

2.将上述化合物按所需比例称好，混合研磨后直接沉积在氧化铝等耐高温的透明衬底上，之后放在高温炉中，在惰性气氛下加热，于1000-1200℃温度烧0.5-2.5小时，冷却后即得本发明的元件。上述制得的元件可根据不同的需要，涂以适当的保护膜以便使用。

本发明元件的主要用处

1.紫外X-射线图象或光信息的存储与处理。

2.二进制数据编码，～350nm和～270nm写入，近红外(λ＝0.75-1.4μm)读出；

3.图象或信息处理；

4.防伪商标或隐形码；

5.多重存储器件；

6.多层存储器件。

本发明的优点

1.具有电子俘获材料响应快，分辨高，线性范围大等特点；

2.具有双重写入特性。例如某些元件可用～430nm写入，也可用350nm的光写入，近红外光读出时能同时显示不同光写入的信息；