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Produit luminescent.artificiel et procédé pour sa préparation.
La présenteinvention concerne les produits luminescents; son but est de fournir des produits luminescents qui diffèrent, dans leur composition, de ceux qui sont actuellement connus, et qui puissent être utilisés pour les lampes fluorecentes, écrans de tubes à rayons cathodiques, écrans pour rayons X ou pour deux ou plusieurs de ces emplois.
Généralement, les produits lumines- cents de compositions différentes différent également dans la co- loration ou dans l'intensité de leur luminescence, ou dans le mode d'excitation propre à leur conférer cette luminescence ; il est à remarquer qu'un produit de composition nouvelle peut être très utile même s'il ressemble étroitement par les proprié- tés susdites à d'autres produits connus ; exemple, si l'on pouvait de nouveau se procurer. du tungstène, les produits pré- sentant les propriétés luminescentes des tungstates bien connus, acquerraient une grande importance. L'invention concerne également les lampes à décharge électrique et les tubes à rayons cathodiques comportant des produits luminescents susceptibles d'être excités par la décharge dans la lampe ou par les rayons cathodiques du tube.
Il est connu que le "phosphate de calcium" peut être rendu luminescent par des matières activantes convenables, parmi lesquelles on peut citer l'étain et,l'antimoine. Mais dans les description de ces matières, il n'est généralement pas spécifié exactement.duquel des différents phosphates de calcium il s'agit.
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La Demanderesse a découvert que le phosphate de calcium possé- dant la structure réticulée (révélée par l'analyse aux rayons X) du pyrophosphate est susceptible d'être activé, fournissant ain- si un produit luminescent précieux. @ @
Suivant l'invention, dans un produit luminescent con- sistant en phosphate de calcium activé, la structure réticulée est caractéristique du pyrophosphate de calcium et la matière activante est inorganique. La clause spécifiant que celle-ci. est inorganique est insérée en raison de la citation faite dans le brevet allemand N 652609, que le phosphate de calcium peut être activé par des matière activantes organiques.
Le pyrophosphate de calcium activé à raison de 2% en poids d'antimoine donne une lumière bleue aussi fortement saturée que celle émise par le tungstate de calcium excité par la raie de mercure 2537 , par les rayons cathodiques d'une énergie de 6000 électron-volts, par les rayons X de longueur d'onde 1 , et par contact avec une décharge dans le néon (ce qui correspond sans doute aux raies voisines de 740 ). Il est peu ou pas excité par la raie de mercure 3650 .
Activé par environ 1/2 % d'antimoine seul, il donne une lumière rouge sous l'excitation des dits rayons cathodiques ; il n'est pas excité d'une manière appréciable par les raies 2557 et 3650 On peut faire remarquer que la matière à base de phosphate de calcium, décrite dans le brevet anglais ? 512154, émet une lumière bleue, lorsqu'elle est activée par de l'étain; ce ne peut donc être le produit dont il s'agit ici. Activé par 0,5 % de samarium seul, le pyrophosphate de calcium émet une lumière rouge-brique suivie de phosphorescence où d'incandescence ré- manente, sous l'effet de l'excitation par les dits rayons X ou cathodiques,'mais il est peu ou pas luminescent sous 2537 ou 5650 . Activé par 1 % de manganèse seul, il émet une lumiè- re jaune sous les rayons susdits, mais peu ou pas, sous 2557 ou 3650 .
Des mélanges de ces matières activentes peuvent être employés et spécialement du manganèse mélangé à de l'étain; de l'antimoine ou du samarium. Sous l'excitation par 2557 , le produit émet une lumière qui est d'autant plus rouge que la proportion de manganèse est plus élevée.
Dans la préparation du produit conforme à l'invention, la proportion de P2O5 dans le mélange final est quelque peu critique et la proportion optimum dépend dans une certaine me- sure du mode de traitement. Par conséquent au lieu de donner des instructions précises, on décrira, en prenant un exemple,.un procédé par lequel le résultat désiré peut être obtenu sans trop de tâtonnements. Les réactifs doivent être de haute pureté com- merciale, par exemple de la qualité Anala R.
Ajouter la quantité requise d'eau distillée à 500 ml. d'acide phosphorique Anala R pour obtenir un litre puis ajouter 800 gr. de carbonate de calcium. Quand l'effervescence a cessé, le précipité de phosphate de calcium est séparé, lavé à l'eau distillée, séché à 150 C puis moulu. Mélanger 25 gr. du phos- phate précipité à une solution aqueuse d'un sel du métal acti- vant (un chlorure de préférence) en quantité suffisante pour réaliser la proportion de métal nécessaire dans le mélange ; la-pâte est séchée à 150 C. Des échantillons de 5 gr. de la pâte
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séchée sont mélangés à la quantité nécessaire de phosphate d'am- monium (NH4)2HPO4 pour élever la teneur en P205 à 2, 4, 6 et 8% respectivement.
Ces échantillons, ainsi qu'un qui ne contient pas de phosphate d'ammonium, sont chauffés à l'air pendant une heure environ vers 1050 - 1100 C., puis moulus et soumis à des essais sous l'excitation convenable, par exemple par des rayons cathodiques. L'échantillon qui donne la meilleure luminescence est retenu, sa composition servant alors de base pour la prépa- ration d'autres échantillons plus importants qui sont traités d'une mahière analogue.
On remarquera que dans ce procédé la proportion de substance activante du mélange final varie selon la quantité de phosphate d'ammonium ajoutée. Cette proportion n'est cepen- dant pas rigoureuse; ainsi, quoique la proportion de 2% d'an- timoine dans le produit final paraisse réaliser la teneur opti- mum, toute proportion comprise entre 0,2% et 5 % donne des ré- sultats presqu'aussi satisfaisants. Ce n'est qu'au delà de ces dernières limites que la qualité de la luminescence diminue nota- blement. En conséquence, la dite "proportion convenable" peut être confondue avec là proportion optimum si on n'ajoute pas de phosphate d'ammonium.
Les quantités optima des différentes substances acti- vantes prises isolément sont approximativement celles sus-men- tionnées lors de la description des effets de la substance ac- tivante. Lorsque du manganese est ajouté à uneautre substance activante, c'est à concurrence d'environ 5% qu'il doit inter- venir pour donner de bons résultats.
Toutefois des variantes sont permises. Par exemple, 10,7 gr. de phosphate de calcium, préparé comme décrit ci-dessus, 1,5 gr. de phosphate de manganèse et 0,24 gr. de trioxyde d'an- timoine sont mélangés intimement puis chauffés à l'air à 1050 C. pendant une heure. Le produit obtenu, excité par 2537 , émet une lumière rosée.
REVENDICATIONS
1.- Un produit luminescent consistant en phosphate de calcium activé, dont la structure réticulée est caractéristique du pyro-phosphate de calcium, la substance activante étant inor- ganique.