[发明专利]一种光子转换材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，具体地说是一种光子转换材料及其制备方法。

二、背景技术

空间探测一直方兴未艾，特别是为了抢夺制空权，世界各国对空间探测不断向纵深方向发展。Xe气体正比闪烁计数器(GPSC)由于具有大面积均匀探测、可以在室温下工作、能量分辨高(至少比气体正比计数器高一倍)、能量线性关系好以及高计数能力等突出优点而被广泛应用于天体物理、高能物理和核辐射高能粒子的探测，此外在X射线光谱仪、X射线荧光分析以及医疗方面对X射线的探测也有广泛应用。Xe气体正比闪烁计数器计数主要是利用X射线等高能粒子穿过Xe气体时使Xe电离产生Xe准分子(Xe₂*)，Xe₂*在退激发过程中辐射波长峰值为172nm的真空紫外光，再利用光电倍增管(PMT)探测波长峰值为172nm的真空紫外光，从而得到被测量X射线等高能粒子的能谱信息，实现单脉冲计数。目前GPSC都是利用光电倍增管直接测量Xe₂*-172nm真空紫外光，但利用光电倍增管探测Xe₂*-172nm光子难度很大，因PMT截止能量波长必须很高，由此导致这种探测器十分昂贵。如果能用一种光子转换材料，把Xe₂*-172nm真空紫外光转化为紫外或可见光，则可以利用普通紫外或可见光光电倍增管进行探测，那么将显著降低GPSC成本。覆膜于探测器窗口的光子转换材料，必须具备以下特征：(1)发射波长与光电倍增管接收波长相匹配，不影响探测器的能量分辨率；(2)很好的能量线性关系，对入射高能粒子能够准确计数；(3)响应速度快，具有时间分辨功能；(4)转换效率高，背底噪音低；(5)耐受172nm高能光子辐照，环境稳定性好。

固态半导体发光，即发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，通过在半导体p-n结两端注入少数载流子，利用少数载流子与多数载流子的复合，把电能直接转化为光能。固态半导体照明被称为继白炽灯、卤钨灯和荧光灯之后的第四代绿色照明。相较于白炽灯和荧光灯，LED具有工作电压低(低于人体电压)、耗电量低、能量转换效率高(不受白炽灯和荧光灯能量转化效率之限制)、热辐射少(降低温室效应)、对环境友善(无汞污染)等显著优点，而且LED体积小、重量轻、耐震，易与其它设备配套组合。LED已成功应用于液晶显示器背光源、户外以及证券交易大屏幕显示器、汽车、景观装饰、路灯照明、信号警示等方面，然而在家用照明方面，现阶段白光LED仍需克服散热、亮度不足以及价格偏高等问题。目前固态半导体照明与信息显示领域所使用的LED主要采用420-480nm蓝光和380-420nm近紫外光芯片。从1993年Nakamura制作出了世界上首个高亮度蓝光GaN的LED，大功率高亮度LED芯片制作技术不断取得进步，从蓝光至近紫外光LED，各种波长的LED芯片陆续开发出来，LED芯片发射高能光子的短波极限也频频被打破。2008年日本同和电子(DOWAElectronics)宣布已掌握300-350nm深紫外LED制作技术，2010年开始供货。目前报道的LED芯片发射最短波长极限为210nm(Nature，2006，441：325)。随着各种波长LED芯片波长不断被开发出来，应用于树脂硬化、粘接、干燥、医疗、检测分析、光触媒、水净化及杀菌等，与短波紫外和中紫外LED相关的应用技术也需同步开发出来，例如，目前用于复印机的紫外线固化灯和杀蚊用的黑光灯有望被深紫外LED取代。基于此类应用，需要开发与LED芯片发射波长相使用的各类荧光转化材料。

三、发明内容

本发明旨在提供一种光子转换材料及其制备方法，所要解决的技术问题是使本发明光子转换材料能够把光子从短、中紫外波长转化为中紫外、长紫外或可见光波长，且可以针对探测器或短、中紫外LED应用需求，把高能光子转化为线性光谱、宽带谱或调节为近白光。