专利名称：输出桔红光的10.6微米红外传感元件的制作方法
技术领域：
本发明是一种用热致发光材料制作的红外敏感元件，它是用于将CO2激光在10.6μm的红外输出转换成可见桔红色光的传感元件。
掺杂的Ⅱa-Ⅵb族化合物，具有很好的光致发光特性。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传感元件[见美国专利US4806772(HO5B33/00)，US4812659 (HO5B33/00)，US4812660(HO5B33/00)]。
但是某些掺杂的碱土硫化物和硒化物，具有热致发光的特性，然而在一般情况下，其应用被忽视了。在特殊的工艺条件和化学成分下，有目的的在材料中改变成分和掺入特殊的杂质，引入一些适当深度的陷阱，可使之在长波红外光的热作用下，产生可见的电子-孔穴复合发光。这样，这种可见光就成为作用在材料上的红外光的显示。利用这种热敏材料能制成适合多方面应用的红外传感元件，例如用于检测CO2激光在10.6μm输出的目测元件，红外看谱仪的显示屏，红外干涉仪的像转换屏等。
本发明的主要目的是提供一种热致发光的耐热性好的能将CO2激光在10.6μm的红外输出转换成桔红色可见光的红外传感元件;并提供这种元件及构成这种元件的材料的化学成分和制备方法。
本发明的红外热敏元件由烧制成的不同形状和不同尺寸的陶质芯片构成。这种陶片是在高压下将原料成形后在高温下烧结成的。这种陶质芯片有一定的强度能装在特制的框架上，或烧结金属片上或其它陶瓷片上。
构成红外敏感元件的陶瓷芯片，由特制的红外传感材料制做。这种材料是由多元化合物构成(块，粉沫)。其基质成分为碱土硫化物，掺杂成分为特殊的杂质，它决定材料的特性，及形成陶质芯片的其它添加物(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，它无任何可利用的特性。掺进铕获得了光致发光的特性，而第二种杂质(铒，钬，镝和铥)的掺入破坏了铕的光致发光的特性，而增强了热致发光特性。
本发明元件的陶质芯片所用材料的主要成分为碱土硫化物，其中掺有两种稀土离子，一种为铕，另一种是镝，钬或铒等，同时加适量的氟化碱，碱土氟化物和硫酸盐等，以增加发光强度。稀土离子可以是氧化物，或硫化物或卤化物的形式加入。其相对重量百分比率如下SrS100wt%M(Ca,Sr,Ba)SO42-10 wt%M(Ca,Sr,Ba)F20-8 wt%M(Li,Na,K)F1-10wt%Eu2O30.02-0.08 wt%R(Er,Ho,Dy,)2O30.004-0.04 wt%本发明红外传感元件的制备方法将上述陶质芯片的化合物按所需比率称好混合，研磨后在各种尺寸和形状的基底上加压成形，之后放在电炉中，在惰性气氛下加热，于1000-1250℃温度保持0.5～2小时，冷却后即得本发明元件的陶质芯片。
所说的基底可以是各种各样的形状或尺寸的模具，或者是金属片，或者是氧化铝陶瓷片。
上述制得的元件可根据不同的需要，装在适当的框架上以便于使用。
本发明的优点本发明元件是由无机陶质材料制成的，其特点是将长波红外光(CO2激光输出-10.6μm)转换成桔红色可见光，其光谱分布如图1所示，因而它有如下优点1.灵敏度高;
2.利于照相、光电记录和观察;
3.耐热性好;
4.机械强度高;
5.无污染，等。
6.本发明元件的主要用处较广1)用来观察CO2激光输出(波长为10.6μm)，确定方位，光斑大小及发散情况等。
2)用于做为分析CO2激光输出精细波长的红外看谱仪的波长显示屏。
3)用于做观察CO2激光干涉图象的屏幕等。
4)用于CO2激光手术的定位或激光防护。
图1.发光光谱分布图(纵座标为发光强度I，横座标为波长λ)。
实施例1
按下面成分制成本发明元件陶质芯片的材料，其相对重量百分比为硫化锶100wt%硫酸钙7wt%氟化钙4wt%氟化锂1wt%氟化钠5wt%氧化铕0.045wt%氧化镝0.004wt%具体的做法是称取硫化锶13370mg，硫酸钙935.9mg，氟化钙534.8mg，氟化锂133.7mg，氟化钠668.5mg，氧化铕6mg和氧化镝0.53mg，混合研匀后放在特制的模具内加压成形，然后放在电炉中，于1000℃温度下烧2小时，同时通氩气。冷却后可得本发明的热致发光红外传感元件。其发光光谱如图1中曲线2所示。
实施例2陶质芯片材料的各化合物的相对重量百分比为硫化锶100wt%硫酸钡10wt%氟化钾2wt%氧化铕0.08wt%氧化钬0.04wt%具体的做法是称取硫化锶7866mg，硫酸钡786.6mg，氟化钾157.32mg，氧化铕6.3mg和氧化钬3.1mg，混合研匀后沉积在铝片和陶瓷片上，然后放在电炉中，于1250℃温度下烧0.5小时，同时通氩气。冷却后可得本发明的热致发光显示屏。其发光光谱如图1中曲线3所示。
实施例3陶质芯片材料的各化合物的相对重量百分比为硫化锶100wt%硫酸锶2wt%氟化钡8wt%氟化锂5wt%氧化铕0.02wt%氧化铒0.02wt%具体的做法是称取硫化锶8582.6mg，硫酸锶171.65mg，氟化钡686.6mg，氟化锂429.13mg，氧化铕1.7mg和氧化铒1.7mg，混合研匀后放在特制的模具内加压成形，然后放在电炉中，于1050℃温度下烧1小时，同时通入氩气。冷却后即得本发明的热致发光陶瓷片，其发光光谱如图1中曲线1所示。
权利要求
1.一种输出桔红光的10.6微米红外传感元件，其特征在于构成传感元件的陶质芯片是由多元化合物烧制而成的，多元化合物的化学成份为(按相对重量百分比)SrS 100 wt%M(Ca，Sr，Ba)SO42-10 wt%M(Ca，Sr，Ba)F20-8 wt%M(Li，Na，K)F 1-10wt%Eu2O30.02-0.08 wt%R(Er，Ho，Dy，)2O30.004-0.04 wt%。
2.依照权利要求1所述的一种输出桔红光的10.6微米红外传感元件，其特征在于烧制陶质芯片的方法是按照比例称量构成陶质芯片的化合物，混合研磨后加压成形送入炉中，加热至1000～1250℃保持0.5～2小时，待冷却后即成。
全文摘要
本发明是一种输出桔红光的10.6微米红外传感元件。是一种热致发光材料。主要用于将CO
文档编号H05B33/00GK1104825SQ9411205
公开日1995年7月5日 申请日期1994年2月24日 优先权日1994年2月24日
发明者陈述春, 邱佩华, 戴凤妹 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所