автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: Анализ развития зарубежных люминофоров и его применение для улучшения отечественных люминесцентных материалов

Полный текст автореферата диссертации по теме "Анализ развития зарубежных люминофоров и его применение для улучшения отечественных люминесцентных материалов"

На правах рукописи

Авербух Виктор Михайлович уд*—

Анализ развития зарубежных люминофоров и его применение для улучшения отечественных люминесцентных материалов

Специальность 07.00.10 - История науки и техники (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в ЗАО «НПФ «Люминофор»

Научный консультант:

доктор химических наук, профессор, лауреат премии Совета Министров СССР Голота Анатолий Федорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор СЕМИН Евгений Геннадиевич

доктор физико-математических наук, лауреат Государственной премии СССР ТИМОФЕЕВ Юрий Петрович

доктор технических наук, профессор Богословский Владимир Владимирович

Ведущая организация:

Саратовский государственный университет

Защита состоится « 13 » октября 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета ДР 002.051.03 при Институте истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН по адресу: 103012, г. Москва, Старопанский переулок, 1/5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН.

Автореферат разослан «

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного кандидат техниче<

А.В. Пилипенко

Общая характеристика работы

Представленная работа содержит результаты историко-технических исследований развития зарубежных и отечественных разработок по созданию и усовершенствованию люминесцентных материалов для средств отображения информации во второй половине XX века и вытекающие из этого анализа перспективы их развития.

Исследования выполнены во ВНИИ люминофоров (реорганизованного в НПО «Люминофор», затем в ЗАО НПФ «Люминофор») в период с (970 гада по настоящее время. Значительная часть работ проводилась по заданию Министерства химической промышленности СССР, Научного Совета по люминесценции и развитию ее применений в народном хозяйстве АН СССР и Всесоюзного объединения «Союзреактив».

Актуальность проблемы. В шестидесятые-семидесятые годы прошлого века произошло становление отечественной промышленности люминофоров и развитие прикладных научных исследований в этой области. Люминофоры, высокочистые вещества, получаемые тонким неорганическим синтезом, без которых не можегг быть телевидения, люминесцентного освещения, различных систем светового отображения информации: - радарных экранов, электронно-лучевых трубок, компьютеров, буквенно-цифровых индикаторов, рентгенографии и других систем. От качества люминофоров, в первую очередь, зависят потребительские ' светотехнические характеристики приборов: яркость, цвет свечения, цветопере-

дача, контрастность. Люминофоры определяют срок службы приборов, количество потребляемой ими электроэнергии, значительно расширяют диапазон их применения.

Люминофоры широко применяются для охраны здоровья людей и предупреждения заболеваний. Это относится к люминесцентным рентгеновским экранам и термолюминесцентным детекторам ионизирующих излучений.

Отечественная промышленность люминофоров длительное время отставала от зарубежной по номенклатуре люминофоров, их качеству и областям применения, а отечественная наука уступала зарубежной по исследованию физико-химических свойств люминофоров и созданию широкой гаммы отечественных

марок промышленных люминофоров. В первую очере г ЙУГ ТПИНИИЦЦГОЮИИ

*М£Л ПОТЕКА. I

- -«-»г- ь, г% V -

ОЭ

¿»аг&п

лось в номенклатуре и качестве люминофоров для цветного телевидения и лю-несцентного освещения. Поэтому, знание состояния, этапов и тенденций развития зарубежных исследований и промышленного производства люминофоров является крайне необходимым для определения перспективных направлений исследований и путей развития отечественной промышленности люминофоров.

Изучение деятельности ведущих зарубежных фирм, этапов и результатов их исследований в области физики, химии и технологии люминофоров, установление химического, состава и параметров новых марок люминофоров и особенностей их применения, проведение анализа достигнутых в передовых странах результатов и тенденций их дальнейшего развития, применительно к условиям отечественного производства, существенно ускорило ликвидацию сложившегося отставания и способствовало улучшению параметров отечественных люминофоров и изделий с ними в кратчайшие сроки Отсюда вытекает необходимость проведения историко-технического анализа развития исследований не только в области физики, химии и технологии люминофоров, но и в области качества и особенностей конструкции изделий с люминофорами: кинескопов, люминесцентных ламп, рентгеновских экранов и устройств отображения информации.

Ретроспективный анализ развития зарубежных исследований в области люминофоров является базой, которая позволила провести прогностическую оценку направленности отечественных исследований и более обоснованно определить сроки и пути достижения прогнрзируемых результатов, а также способствовала стимулированию исследований по расширению применений люминесценции, поиску новых люминесцентных матриц, технологических приемов их синтеза.

Для осуществления историко-технического анализа в такой специфичной области знаний, какой является люминесценция и ее применение, необходимо создание специального инструментария для проведения информационного обеспечения такого анализа и применения его в разработке отраслевых научно-технических прогнозов и их практической реализации.

Цель работы - поиск, систематизация, обобщение, изучение историко-технических данных и выдача рекомендаций по развитию отечественных физико-

химических исследований и качества люминесцентных материалов. В соответст-■ • ' 4

вии с поставленной целью основные этапы работы заключались в:

определении отдельных этапов развития конструктивных особенностей зарубежных изделий с люминофорами и их влияние на потребительские характеристики;

проведении сопоставительного анализа изменения физико-химических свойств, качества отечественных и зарубежных катодо-, фото-, электро-, рентгено- и термолюминофоров, в первую очередь, люминофоров для цветного телевидения и люминесцентных ламп;

разработке научно-технических прогнозов развития исследований по повышению качества отечественных люминофоров и создание в 1980-1985 гг. новых промышленных марок с параметрами, соответствующими мировому уровню качества.

в решении задачи определения тенденций развития применения люминофоров и улучшения их качества в средствах отображения информации в начале XXI века.

Научная новизна работы:

- впервые в постановке автором сформулирована проблема изучения истории развития исследований и создания зарубежных и отечественных промышленных люминесцентных материалов, изменению их химического состава и параметров качества.

показано поэтапное влияние изменения качества люминофоров и конструктивных особенностей кинескопов на основные потребительские характеристики телевизоров цветного изображения: яркость, светоотдачу, цветопередачу. Предложены пути повышения качества отечественных люминофоров и кинескопов.

исследованы состояние и тенденции развития люминофоров для люминесцентных ламп, расширение областей их применения. Определены основные направления повышения качества ламп и отечественных люминофоров для них. - установлена преобладающая тенденция создания самых массовых телевизионных и ламповых люминофоров на основе соединений редкоземельных элементов, что значительно улучшает параметры изделий, расширяет области применения, но и увеличивает их стоимость

-впервые, на основе анализа тенденций развития (15-ти летний период) люминофоров для средств отображения информации в передовых странах, в соответствии с 1 енеральной целью научно-технической политики в области люминофоров, выполнены среднесрочные нормативные прогнозы (упреждение 10 лет) отечественных исследований по совершенствованию качества люминофоров и изделий с ними, которые реализовывались в период 1980-1985 гг.

-показано соответствие качественных параметров и номенклатуры отечественных люминофоров зарубежному уровню, достигнутых в 90-е годы XX века.

-на основании анализа предшествующего опыта сформулированы возможные направления развития различных классов и типов люминофоров для средств отображения информации (катодо-, фото-, рентгену- и электролюминофоров) в начале XXI века.

-рассмотрено развитие люминесцентных материалов для создания плоского телевизионного экрана.

-в качестве информационной основы для проведения историко-технического анализа и определения перспектив развития люминофоров разработана система обзорно-аналитических исследований, принципы создания и ведения Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, а также алгоритм проведения таких исследований. Практическая значимость:

-собраны научно-технические материалы о деятельности ведущих зарубежных фирм по разработке и созданию новых люминесцентных материалов, изменению конструктивных особенностей изделий с ними и улучшению их потребительских характеристик;

-исторический анализ изменения химического состава, улучшения качества зарубежных телевизионных и ламповых люминофоров позволит сократить время разработки отечественных люминофоров высокого качества.

-прогностические разработки (упреждение 10 лет) по определению наиболее перспективных матриц люминофоров и активаторов для создания отечественных люминофоров с параметрами соответствующими мировым достижениям были использованы при принятии управленческих решений в 1980-1985 гг.; из 24-х нормативных прогнозов не были осуществлены только три;

6

-выявлены новые разработки по созданию люминофоров для многоцветных однолучевых кинескопов и хемилюминесцентных композиций для целей освещения;

-показано соотвегствие номенклатуры и качества отечественных люминофоров мировому уровню, достигнутые в 90-е годы;

-намечены перспективы развития исследований по усовершенствованию и созданию новых люминофоров для люминесцентных ламп и плоских телевизионных экранов на основе низковольтных катодолюминесцентных и газоразрядных

устройств отображения информации;

-проведен анализ информационных потоков и выявлены наиболее информативные издания по люминесценции и люминофорам;

-создан Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, в который введены данные о свойствах 1001 промышленной марке люминофоров (из них 209 марок разработанных в СССР и России), которые использовались исследователями в повседневной работе;

-издан каталог «Люминесцентные материалы и особо чистые вещества»; -создан фонд изобретений и патентов на люминофоры; -подготовлены обзоры о состоянии производственной и научной деятельности ведущих фирм мира в области люминофоров и изделий с ними, которые издавались НИИТЭХИМом в серии «Люминофоры и особо чистые вещества» На защиту выносятся следующие основные положения:

- анализ тенденций развития зарубежных люминофоров для средств отображения информации во второй половине XX века

-влияние изменения конструктивных особенностей кинескопов, люминесцентных ламп в сочетании с улучшением качества люминофоров, основного оптического элемента данных устройств, на потребительские характеристики этих изделий;

- анализ процессов создания и развития новых типов люминесцентных материалов для средств отображения информации.

- обоснование исследовательских и нормативных научно-технических прогнозов развития люминофоров на период 1980-1985 годы (упреждение 10 лет), которые использовались в практике отечественных научно-технических исследо-

ваний, и проведение их исторической верификации, показавшей, что в большинстве случаев прогнозы сбылись

- тенденции отечественных исследований по улучшению и разработке люминофоров в начале XXI века, из которых основной является тенденция создания эффективных люминофоров для плоского экрана телеприемника на основе вакуумных люминесцентных индикаторов и газоразрядных плазменных индикаторных панелей.

- методология информационного обеспечения историко-технических исследований и прогнозирования в области люминофоров, включающая систему отраслевых обзоров, принципы создания Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров и алгоритм проведения этих исследований.

- необходимость систематического проведения историко-технического анализа развития люминофоров и их применения.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложений Работа изложена на 321 странице машинописного текста, включает 43 таблицы, 33 рисунка и четыре приложения. Список цитируемых источников составляет 405 наименований, в том числе 187 на иностранных языках Основные результаты изложены в 62 статьях, обзорах, тезисах докладов, каталогах и монографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследований,

сформулированы цели и конкретные задачи работы, отмечены результаты, полученные впервые, показана научная новизна и практическая значимость работы. Приведен перечень научных конференций и совещаний, на которых обсуждались полученные результаты. Дана краткая аннотация внесенного автором вклада в исследование проблемы и сформулированы положения, выносимые на защиту.

Основные этапы развития кинескопов и люминофоров для цветного телевидения Несмотря на значительное количество организаций, занимавшихся проблемами люминофоров, в частности для цветного телевидения (ЦТВ), в шестидесятые годы прошлого столетия наша страна значительно отставала как по объемам выпуска так и качеству телеприемников. По основной потребительской ха-

рактеристике качества телевизоров - яркости свечения кинескопов соотношение между отечественными и зарубежными телевизорами составляло 90 140 кд/м2. Объемы выпуска телевизоров по странам представлены на рисунках 1-3.

1968 1970 1972

Рис.1. Общий выпуск телевизоров по странам: 1-СССР; 2-США; З-Япония;

4-ФРГ; 5-Англия; 6-Франция.

Рис.2. Выпуск черно-белых телевизоров по странам: 1-СССР; 2-США; З-Япония;

4-ФРГ'; 5-Англия; 6-Франция

Рис. 3. Выпуск цветных телевизоров по странам: 1-СССР; 2-США; З-Япония;

4-ФРГ; 5-Англия; 6-Франция.

Если выпуск черно-белых телевизоров в 1967 году в нашей стране находился на уровне США и Японии и составил 5 млн штук, то объем производства цветных телевизоров в США и Японии в 1970 году превышал 6,0 млн , а в СССР он составил всего лишь 44 тыс телеприемников - отставание в 148 раз Учитывая важность обеспечения нашей страны цветными телеприемниками, нами был проведен анализ развития телевизионной промышленности, в первую очередь, в этих странах Из 21-миллионного годового выпуска цветных кинескопов в мире, доля этих стран составляла свыше 16 млн. (табл 1).

Наряду с совершенствованием конструкции основного компонента цветного телевизионного приемника - кинескопа: применение так называемой "черной матрицы", переход с треугольного на линейное расположение прожекторов, улучшение прозрачности переднего стекла, изменение размера и формы отверстий теневой маски, уменьшение диаметра электронного луча, совершенствование методов нанесения люминесцентных материалов, существенное влияние на увеличение яркости экранов цветных кинескопов оказывало внедрение новых, более эффективных люминофоров.

Наибольший вклад в улучшение параметров кинескопов внесли, как пока-

зано нами, американские фирмы "Sylvania", "RCA", "General Electric", а также японские "Sony" и "Toshiba".

Таблица 1

Производство телевизоров в различных странах (в тыс. шт.)

Год США Япония ФРГ Англия Франция

Цветные

1970 4465 6400 886 489 280

1971 5631 6900 912 832 320

1972 7031 8340 1500 1480 420

1973 8100 8380 2081 2300 600

1974 7900 7320 2400 - -

Черно-белые

1970 3734 6100 1695 1725 -

1971 3033 5300 1282 1565 1330

1972 3188 5870 1208 1600 1106

1973 2600 5280 1221 - 1030

1974 2350 3750 - - -

В 1961-1964гг. мировая телевизионная промышленность использовала для покрытия экранов, применяемых в этот период традиционных масочных кинескопов с дельтаобразным расположением электронных прожекторов, чисто сульфидную систему из трех люминофоров с синим, зеленым и красным цветами свечения и яркостью 50 кд/м2, введенную фирмой "RCA".

В 1964 г. фирма Sylvania объявила о внедрении эффективного "красного" люминофора на редкоземельной (РЗ) основе ортованадата иттрия, активированного европием, что обеспечило яркость около 90 кд/м2. Новые РЗ-люминофоры были разработаны фирмами "Sylvania" (}20»:Еи), RCA (Y^SiEtJ) и "General Eiectric" (GdjOjrEu). Но наиболее широко стал использоваться оксосульфид иттрия.

За первым этапом увеличения яркости цветного изображения, обусловленного внедрением РЗ-люминофоров, последовал второй, касающийся конструктивных особенностей ЭЛТ с теневой маской (1969 г., фирмы "Zenith Radio Corp" и "RCA") - совершенствование методов нанесения люминесцентных материалов, а также замена точек люминофора на полоски. Это позволило к 1973 г. повысить яркость зарубежного цветного кинескопа с диагональю экрана -60 см до 240 вд/м2, а отечественного до 120-140 кд/м2.

Выявленные нами в результате анализа научно-технической и патентной информации этапы развития параметров кинескопов для ЦТВ в 70-е годы, пред-

ставленные на рис.4,5 итабл.2, позволили сформулировать прогнозные позиции, определявшие мировые тенденции развития параметров кинескопов и люминофоров для ЦТВ до 1985 г.

Относительная фкость

57 S3 61 ВЗ 65 67 вв 71 73 75 (П*Ы

Рис.4. Развитие яркости люминесцентного экрана цветной ЭЛТ 1-период разработки; 2-сульфидные компоненты; 3, 4 и 5 -VO^Eu,

Y203;Eu, Y202S:Eu ("красный" компонент) соответственно; 6 - улучшение методики нанесения; 7 и 8 - ZnSCd:Cu,Al, ZnS:Cu,Al ("зеленый" компонент) соответственно, 9-10 - ZnCdS:Cu,AI (с улучшенной яркостью), пигментирование, применение прожекторов in-line; И - ZnS:Cu,Au,Al ("зеленый" компонент); 12 -Y2C>2S:Eu, ZnS Cu,Au,Au и ZnS:Ag-KpynH03epHHCTbie пигментированные люминофоры.

2

Яжость кдм

— 1 ,— ! А | Б 1 В 1 г| Д *Г

1 |

1900 1962 1964 1966 1968 1970 1972 гаяа

Рис.5. Повышение средней яркости цветных масочных кинескопов "люминофорный период" (25 кВ, 1 мА)

Этапы повышения яркости кинескопов._

Люминофор А Б в Г д

«красный» компонент гт<Р04)2:Мп ?лС<18:Аё УУ04 Ей УгОзБ Ей УгСКЕи У2028:Еи У203.Еи

«зеленый» компонент гигвЮ^Мп глСй^ гпСёЯАк 2пС<Ш:Си,А1

«синий» компонент 2п8:Ай г^Ав гпЭ:Ай гпвАк /МЗ:Ак

Совершенствование «цветных» люминофоров в целях увеличения яркости трехцветного экрана кинескопа продолжалось до 90-х годов

Опыт исторического анализа развития зарубежных исследований по повышению качества изображения цветного телевизора был использован в практике отечественных исследований В частности, были разработаны исследовательские (восемь позиций) прогнозы: нанесение люминофоров будет осуществляться по способу "пасты"; в качестве "красной" компоненты по-прежнему будет использоваться люминофоры на редкоземельной основе (У2025:Еи, У203:Еи, ОсЬО:Еи); а в качестве "синей" компоненты -сульфиды цинка, активированные серебром, бескадмиевый люминофор ^п8:Си,А1 и/или ZnS Cu.Au,А!) заменит "зеленый" люминофор состава (Ъа, Сс^'Си, А1) По результатам исследовательских прогнозов были разработаны 11 нормативных прогнозных позиций и предложения в проект плана НИР на десятилетний период - до 1985 года. Прогнозировалось, что главная потребительская характеристика зарубежных ЦТВ - яркость экрана достигнет величины 400 кд/м2, а для отечественных -180-200 кд/м2 В действительности, эти величины были получены несколько позже.

Дальнейшее повышение яркости отечественных экранов до 200-250 кд/м2 произошло в последующий период за счет применения пигментирования люминофоров. В начале 90-х годов люминофоры ЦТВ марок КТЦ-450-6, КТЦ-540-1 и КТЦ-626-1 совместно с улучшенной конструкцией кинескопов обеспечивали яркость экранов соответствующей яркости лучших японских образцов - 350-360 кд/м2

Выпуск телевизоров, люминесцентных ламп и основных типов люминофоров в период с 1975-1990 гг. представлены в табл.3 и 4.

Динамика выпуска телевизоров и люминесцентных ламп в СССР (млн. шт.)_

Наименование продукции 1975 г. 1980 г. 198.5 г. 1990 г.

Телевизоры, всего 7,1 7,5 9,3 10,5

В т.ч. черно-белые 6,3 5,2 5,1 3,4

В т.ч. цветные _ Люминесцентные лампы, всего 0,8 . 109,2 2,3 4,2 7,1

135,0 145,0 150,0

В т.ч компактные - - - 0,2

Таблица 4

Выпуск основных типов люминофоров (тонны)

Тип люминофора 1975г. 1980 г. 1984 г. 1985 г. 1988 г.

Ламповые люминофоры 1020,2 1238,0 1231,0 1221,2 1075,3

Телевизионные сульфидные

Всего 179,1 207,5 191,2 203,2 -

Для черно-белого ТВ 111,6 54,0 27,2 43,2 -

Для цветного ТВ 67,5 153,5 .164,0 160,0 250,0

Рентгенолюминофоры 17,5 10,3 19,6 21,0 35,0

Электролюминофоры 0,73 1,0 0,45 0,45 0,5

Термолюминесцентные де- - - 100 - 800

текторы тыс шт тыс.ш г.

Выпуском крупнотоннажных люминесцентных материалов занимались три завода МХП, расположенных в Ленинграде, Славгороде и Ставрополе, а небольшие партии люминофоров заказного ассортимента нарабатывались в условиях научно-исследовательских и заводских лабораторий, организованных в Гинцветме-те, МЗЭВП, МЭЛЗе, Гиредмете, МНИИРИ, НПО "Платан", Одесском опытном заводе ФХИ АН УССР в Одессе, Воронежском заводе электровакуумного приборостроения, Киргизском горно-металлургическом комбинате, Исфаринском гидрометаллургическом заводе, Пышминском опытном заводе Гиредмета, Московском заводе полиметаллов и Иртышском химико-металлургическом заводе

Можно констатировать, что за 20 лет выпуск люминофоров для ЦТВ с 1969 г. (8,2 т.) возрос в тридцать раз, что позволило обеспечить производство 7,1 млн цветных телеприемников в 1990 г., те. достигнут объем выпуска, который был в США в 1969 году.

Исследования развития люминесцентных ламп и люминофоров для них. На проведенном в 1964 году Советом по люминесценции АН СССР совещании по качеству отечественных люминофоров и люминесцентных ламп, в частности, отмечалось, что светоотдача отечественных люминесцентных ламп составляла 5064 лм/Вт, а зарубежных - 80-лм/Вт. Кроме того отечественные люминесцентные лампы имели вдвое меньший срок службы. Рост объемов производства люминесцентных ламп в нашей стране и за рубежом представлен на рис.6 Из диаграммы следует, что объем производства люминесцентных ламп в нашей стране значительно отставал от производства их в Японии и США, что в 1969 году

характеризовалось соотношением 1:3:5. Тенденции развития производства люминесцентных ламп и ламповых люминофоров во многом определялись деятельностью американских фирм "General Electric", "Westinghouse", "Sylvania", которые вместе с "Philips" (Нидерланды) и "Osram" (ФРГ) производят 70% мировой электроламповой продукции.

Номенклатура промышленного выпуска люминесцентных ламп этих фирм включает все возможные цветности, применяемые в настоящее время' лампы общего назначения с посредственной цветопередачей (Ra=75) и интервалом цветно-стей 2900-6500К; лампы с улучшенной цветопередачей (Ra=90), 2800-6500К; лампы с хорошей цветопередачей (Ra= 90), 2700-6500К. Люминесцентные лампы и люминофоры, производимые этими фирмами имеют высокие эксплуатационные

2

ИИ 19» 1KB ШО ""

Рис.6. Выпуск люминесцентных ламп по странам (1-СССР; 2-США; З-Япония).

характеристики. В достижении высоких характеристик люминесцентных ламп общего назначения немаловажную роль сыграли галофосфатные люминофоры (ГФЛ), оптимизация которых r ведущих американских фирмах закончилась в основном в 60-е годы Значения квантового выхода и световая отдача этого класса люминофоров уже близки к теоретически возможным. Тем не менее заслуживает внимания стремление фирм США к постоянному совершенствованию промышленной технологии и аппаратурного оформления производства ГФЛ Особый интерес представляли работы по улучшению гранулометрического состава люминофоров, от которого в большой степени зависит диффузное отражение возбуждающего излучения. В связи с этим активно разрабатывались способы соосажде-ния компонентов ГФЛ из водных растворов при одновременном введении сооса-дителя При этом возможен синтез люминофора с заданным гранулометрическим составом, не образуется агломератов.

При замене фирмой "General Electric" традиционного горячего способа сушки люминофоров сушкой в морозильной камере при температуре от -10 до -40° С и давлении 0,03-3,2 мм рт. ст достигается высокая степень однородности гранулометрического состава, 88% частиц имеют размер 9,3 мкм при объемной плотности 0,55-0,62 г/см3. Улучшение гранулометрического состава люминофора и реакционной способности процесса синтеза достигается в фирме "Westingause"

Наиболее прогрессивной тенденцией в технологии производства галофос-фатных люминофоров является разработка непрерывного способа синтеза ди-кальцийфосфата Фирма «General Electric» запатентовала установку для непрерывного приготовления однородных кристаллических веществ. Принцип ее действия предусматривает непрерывную подачу растворов солей в движущийся растворитель, что повышает реакционную способность и степень кристаллизации

Проблема повышения стабильности светового потока решалась в комплексе как совершенствованием технологии синтеза люминофора, так и конструктивными изменениями ламп с целью защиты люминофорного покрытия от вредных воздействий. В результате применения улучшенных люминофоров и экранирования катода цилиндрическим кольцом из изоляционных материалов стабильность светового потока ламп типа "Staybright" фирмы "General Electric" составляет 94% после 2000 час горения. Дозирование ртути, уменьшение сорбции газов люмино-

16

фором достигается при введении гетгерирующих сплавов на основе циркония и алюминия. Применение защитных пленок на основе тантала, алюминия и сурьмы предотвращает старение стекла колб, повышает коэффициент использования УФ-излучения разряда. Фирмой "ЧУезй^Ьоизе" разработаны способы нанесения защитного покрытия на основе соединений алюминия, уменьшающие диффузию натрия из стекла и увеличивающее стабильность светового потока после 1000 час горения на 1,2%.

В рассматриваемый период времени к люминесцентным источникам света предъявляется комплекс требований' достаточно высокая эффективность, качество цветопередачи, соответствующее многообразным требованиям потребителей, универсальность применения. При использовании традиционных широкополосных люминофоров этот комплекс требований не выполняется. Улучшение цветопередачи ламп приводит к снижению световой отдачи Оптимизация эффективности люминофора за счет повышения квантового выхода приближается к теоретически возможным для большинства люминофоров Поэтому интенсифицируются разработки по оптимизации спектрального излучения ламп

Теоретическими и экспериментальными разработками фирмы "АУезй^Ьоиве" доказана возможность создания ламп с высоким индексом цветопередачи (Яа=82) и эффективной светоотдачей (80 лм/Вт) при использовании смеси узкополосых люминофоров с максимумами излучения 450, 540, 610 нм. По мнению разработчиков фирмы, этим лампам принадлежит будущее В это время (по патентным данным) проводились разработки по синтезу узкополосых люминофоров и составлению смесей с оптимальным подбором спектров излучения В частности, предлагаются следующие компоненты: "голубой" - хлораппатт стронция, силикат алюминия или кальция-бария, активированные-двухвалентным европием; "зеленый" - силикат цинка, германат цинка, силикогерманат цинка, активированные марганцем; силикат иттрия, борат цинка, активированные тербием; "красный" - оксид иттрия, ванадат иттрия, активированные трехпаленп ным европием; фторгерманат магния, активированный марганцем

Используя опьгг зарубежных фирм, были сформулированы 8 позиций исследовательских прогнозов развития светотехники, люминесцентных ламп и люминофоров для них. В соответствии с задачами, стоящими перед отечественной

17

промышленностью в области совершенствования люминесцентных источников света, были разработаны 13 позиций нормативных прогнозов. Прогнозировалось, что световая отдача (самый значимый показатель) наиболее массовых люминесцентных ламп белого свега типа ЛБ-40 должна быть доведена до 85 лм/Вт, а на практике составила 80-85 лм/Вт (выяснилось, что теоретически максимально возможное значение величины светоотдачи составляет 90 лм/Вт). Использование на практике результатов ретроспективного анализа позволило, наряду с другими факторами, значительно улучшить в начале 90-х годов качество отечественных

люминофоров (табл.5).

Таблица 5

_Качество люминофоров для люминесцентных ламп___

Марка Тип Зарубежный аналог Параметры

отечественного Отечествен Лк>- Лампа Фирма, страна Световой Свето-

люминофора ной лампы ми- но-фор поток, лм отдача, лч/Вт

ФЛ-580-3500-2 ЛБ36 - - - 3000-3040 83,384,4

- - 4350 36/133 «С ильвания», США 3000 83,3

- - - 36/133 «Филипс», Нидерланды 3000 83,3

ФЛ-580-3500-1 ЛБ-40 - - - 3000-3200 75-80

- - - 40/133 «Филипс», Нидерланды 3000-3200 75-80

ФЛ-575-6500 ЛД40 - - 2500 62,5

- - - 40 «Дженерал электрик» США 2600 65

- - - 40 7 «Тунгсрам», ВНР 2300 57,5

ФЛЦ-600-6200-4 ЛДЦ-36 - - - 2200

- - - 36.72 «Гунгсрам», ВНР 2150

ФЛЦ-610-39004 ЛЕЦ36 - - - 2150

- - - Т40/34 «Филипс», Нидерланды 2120

ФЛЦ-4000-1 ЛЕЦ20 - - - 865

- 20/34 «Тунгсрам», ВНР 850

ФЛЦ-620-2750-2 ЛТБЦК 22 - - - 770

ФЛ-447 ЛС8 - - - 200

105 -«Нитиа», Япония 200

ФЛ-543-1 Л38 - - 712-716

Р-220 - «Нитиа», Япония- 720

ФЛ-612-1 ЛК8 - - 384-412

Р-340 - «Нитиа», Япония 415

ФЛЦ-612-2750-1 ЛТБЦ8 - - - 500

Т 883 «Филипс», Нидерланды 500

ФЛЦ-612-3900-1 ЛЕЦ8 - - - 500

Т 884 «Филипс», Нидерланды 500

ФЛЦ-612-3500-1 ЛЕЦ36 - - - 3300-3400

Т 3684 «Филипс», Нидерланды 3450

36/184 «Сильвания», США 3450

36/21 «Осрам», ФРГ 3450

Из представленных данных следует, что промышленный ассортимент люминесцентных ламп значительно расширен, в соответствии с нормативными прогнозами, за счет ламп типа ЛХБ, ЛТБ, ЛЕ и ламп с улучшенной цветопередачей ЛТБЦ в которых применяются новые редкоземельные люминофоры

Разработаны высокоэффективные галофосфатные люминофоры типа ФЛ для ламп низкого давления четырех цветностей и смесевые трехкомпонентные (ФЛ-490, ФЛ-630, ФЛ-580-3500-1), люминофоры ФЛЦ с улучшенной цветопередачей.

Следует отметить, что прогнозируемое в двух позициях создание непрерывных технологических процессов синтеза люминофоров и оборудования для

них даже не реализовывались.

Развитие исследований и разработок рентгено-. термо- и электролюминофоров в 60-80-е годы. Для исследования истории развития разработок рентгено-, термо- и электролюминофоров нами был проведен наукометрический анализ публикаций на базе библиографических указателей по люминесценции и реферативного журнала ВИНИТИ. На рис.7 представлены кривые роста числа публикаций, построенные нами по результатам этого анализа.

количество публикаций

Рис 7 Кривые роста числа публикаций по люминесценции. 1 .Общее число публикаций, 2.Публикации по люминесценции неорганических соединений, 3 Публикации по электролюминесценции.

Полученная кривая общего числа работ аппроксимируется экспоненциальным законом, характерным для современного развития науки. Однако, развитие

исследований люминесценции не было равномерным. Особенно интенсивно они проходили с 1961 по 1965г. В это время период удвоения числа публикаций по люминесценции составил 8-10 лет. В тоже время известно, что по физике в целом удвоение публикаций происходит за 11-13 лет, а по электротехнике за 16-18 лет.

В связи с необходимостью проведения углубленных исследований проблем химии и технологии рентгенолюминофоров и перспектив их развития, нами проведен содержательный анализ изобретений за период с 1950-1979 гг по приоритетным патентам. Распределение заявок на изобретения по годам и странам представлено в табл.6.

Таблица 6.

Распределение изобретений рентгенолюминофоров

Классы Количество поданных заявок на изобретения по годам

Соединений 1950- 1955- 1960- 1965- 1970- 1975- Всего

1954 1959 1964 1969 1974 1976"»

Сульфиды 3 4 - - - - 7

Вольфраматы 1 4 10 1 2 1 19

Глло! ениды 1 2 1 - 3 3 10

Сульфаты 1 1 1 2 4 - 9

Фосфаты 2 1 1 7 4 5 20

Оксиды - - - 1 1 1 3

Окси галогениды - - - 6 5 6 17

Оксисульфиды - - - 2 11 1 14

Фторгалогениды - - - - 4 5 9

Прочие 2 1 1 2 1 - 7

Всего 10 13 14 21 35 22 113

х) данные неполные

Из общего количества 113 изобретений более половины принадлежит компаниям США. Динамика изобретательства США составляет основу общемировой динамики развития разработок рентгенолюминофоров Япония занимает второе место по количеству изобретений и несколько отстает по времени разработок от США. Из других стран можно выделить ФРГ и Нидерланды.

Основными классами рентгенолюминофоров до 1968 г были вольфрама-ты, галогениды, сульфаты, фосфаты. Причем, вольфраматам посвящено 35% изобретений.

С 1965 г. появляются заявки на изобретения рентгенолюминофоров, в состав которых входят редкоземельные элементы, но уже не встречается изобретений на сульфидные рентгенолюминофоры, снижается число изобретений вольф-

рамэтных люминофоров.

В этот период интенсивно исследуются кислородсодержащие редкоземельные соединения - оксосульфиды, оксогалогениды и фосфаты РЗЭ. В 70-е годы создаются рентгенолюминофоры на основе фторгалогенидов щелочноземельных металлов, активированных европием, а также рентгенолюминофоры на основе иодида цезия, активированного таллием. Примерно 90% изобретений за указанный период приходится на эти соединения Динамика зарубежного патентования изобретений является в определенной степени мерой перспективности того или иного класса соединений. На 113 изобретений получено 197 патентов в других странах. Наибольшее количество патентов (48) приходилось на 17 изобретений рентгенолюминофоров на основе оксогалогенидов редкоземельных элементов. Ко времени их появления пик патентования наиболее изученных вольфра-матных люминофоров уже прошел и они патентуются эпизодически. Интенсивность патентования оксогалогенидов РЗЭ характеризует пристальный интерес разработчиков в начале семидесятых годов к применению редких земель в рент-генолюминесцентных композициях Вначале этот интерес обусловливался лишь использованием в известных матрицах редкоземельных ионов в качестве активирующих добавок. Так, например, активация Еи2+ сульфатов бария-стронция позволила получить люминофоры с большей скоростью экспонирования по сравнению с известными На люминофор сульфат бария-стронция, активированный европием, фирмой "Истмэн Кодак" были получены 9 патентов не только у себя на родине, но и в Западной Европе, Японии, Канаде и Австралии

Для получения рентгенолюминофоров с высоким коэффициентом поглощения рентгеновских лучей и высокой эффективностью преобразования их в видимый свет творческие усилия ученых были направлены на поиск люминофоров иного химического состава Впервые в 1965г. фирмой "Филипс" и американскими фирмами были предложены рентгенолюминофоры на основе оксида лантана, активированного тербием, и оксогалогениды тория, активированные тербием или европием. Эффективность преобразования рентгеновского излучения в видимое у оксофторида тория, активированного тербием, составляла 280% по сравнению с вольфраматом кальция.

В дальнейшем оксогалогениды, в основном редкоземельных элементов,

21

находили все большее применение в рентгеновских усиливающих экранах, заменяя традиционный вольфрамат кальция.

Наиболее интенсивными исследованиями в области'редкоземельных рент-генолюминофоров занимались фирмы США, на долю которых приходится 10 из 17 изобретений по оксогалогенидам и 11 из 15 по оксосульфидам.

Люминофоры оксосульфидного класса, обладающие высоким коэффициентом поглощения и значительной эффективностью преобразования энергии, впервые были разработаны в Нидерландах в 1969 году Коэффициенты поглощения у активированных тербием оксосульфидов лантана, гадолиния и лютеция равны соответственно 10,5; 18; 29, а эффективность этих люминофоров в 4-6 раз выше вольфрамата кальция. Кроме того, еще одним преимуществом оксосульфидов, активированных РЗЭ, является их сравнительно короткое послесвечение Варьируя концентрацию активатора тербия, добиваются чувствительности люминофора в синей области спектра Иодид цезия, активированный таллием, который был разработан в начале 70-х годов, излучает в области достаточно высокой чувствительности радиологических пленок, однако он обладает несколько худшими энергетическими характеристиками по сравнению с оксосульфидами Его использовали в качестве биндера в смеси с оксосульфидом* гадолиния, активированным тербием, что обеспечивает высокую яркость рентгеновских экранов

Необходимость получения более ярких рентгенолюминофоров, которые обладают тенденцией к уменьшению времени экспонирования, привела к созданию в 1974 году фторхлорида бария, активированного европием, яркость которого составляла 335% от яркости вольфрамата кальция Кроме работ в области вышеупомянутого фторгалогенида, одним из последних известных изобретений в рассматриваемом периоде, направленных на увеличение скорости экспонирования, является зарегистрированная в 1976 г. заявка на способ получения люминофора из смешанных оксидов итгрия, гадолиния или лантана, активированных европием, диспрозием или тербием, применение которого в 4,8 раза сокращает экспозиционное время по сравнению с вольфраматом кальция.

Если в конце 60-х годов интенсивно разрабатывались фосфаты ЩЗМ, то в 70-е годы характеризуются активным патентованием фосфатов гафния, гафния с цирконием и редкоземельных фосфатов. За 7-летний анализируемый период на

22

102 изобретения получено 155 патентов. Наиболее эффективны редкоземельные рентгенолюминофорьг бораты, фосфаты, танталаты, оксогалогениды РЗЭ, а также фторгалогениды щелочноземельных металлов, активированные европием, тербием, церием и др. Начали широко использоваться смеси известных рентгенолгоми-нофоров.

Номенклатура отечественных рентгенолюминофоров, освоенных промышленностью составляла к этому времени 8 марок (Р-420-1, Р-14, Р-415, Р-355, Р-380, Р-535, Р-520, и Р-420-2) Разработанные люминофоры позволили снизить дозы облучения при рентгенографических исследования населения в 10 раз и сократить время экспозиции в 3-4 раза при существенном повышении информативности снимков. Наиболее эффективными в рассматриваемое время являлись рентге-нолюминофоры Р-420-1, Р-415 и Р-540/410. Вольфраматиый люминофор Р-420-1 обеспечивал фотографическое действие усиливающих экранов массового применения в 1,5-2 раза выше, чем у существовавших в то время, с одновременным улучшением разрешающей способности и качества изображения Это достигалось степенью очистки исходных веществ и усовершенствованием гранулометрического состава Синтез люминофора со средним размером кристаллов 5-6 мкм имел принципиальное значение для повышения разрешающей способности медицинских рентгеновских экранов.

Уменьшение времени экспозиции в 2,5-3 раза при съемке сильнофильт-рующих объектов позволило обеспечить использование в экранах универсального применения рентгенолюминофор марки Р-415 на основе ортофосфата иттрия, активированного европием, освоенного в 1980 г. В то же время на основе иодида цезия, активированного таллием, была создана промышленная марка Р-540/410, предназначенная для изготовления входных экранов усилителей рентгеновского изображения со световым электронно-оптическим преобразователем, а также рентгеноскопии и флюорографии без усиления Номенклатура и характеристики отечественных рентгенолюминофоров восьмидесятых годов и их характеристики отражены в таблице 7.

Основными направлениями в проводимых исследованиях являлись: разработка новых систем в целях снижения дозы облучения (LaOBr:Tb, Yb;BaFCI:Eu; Р-420-2-крупнозернистый) и расширение применения, например, люминофоры

23

для дефектоскопии (Р-420-3 мелкозернистый, симультанной томографии (гпЪЛф.

Таблица 7

Характеристики отечественных рентгенолюминофоров

Марка люминофора Химический состав Рабочее напряжение на трубке, кВ Сравнительная эффективность

Р-420-1 Са\У04 Выпускались промышленностью 80-120 Снижение дозы в 1,5 раза, повышение разрешающей способности

Р-14 УгС^ТЬ 50-60 -

Р-415 Ва3(Р04)2:Ни 80-100 Снижение дозы в 2,5-3 раза

Р-355 ВаБС^РЬ 80-120 Снижение дозы в 2 раза

Р-380 Sro.iBan.1SO4 Ей 40-90 Снижение дозы в1,5-2 раза

Р-535 гп8С()8.АЕ 80 Снижение дозы вЗ-5 раз

Р-530 80 -

Р-420К CaW04 100-150 Сокращение экспозиции в 3-4 раза

Р-540/410 С81Т1 Новые рентгенолюминофоры Свыше 80 Высокое разрешение

Р-385 ВаГС1Ей 80-100 Снижение дозы в 5-6 раз

Р-420-2 Са\У04 100-150 Снижение дозы в 3-4 раза

Р-420-3 Р-4217 Са\У04 ЬаОВгТЬУЬ 200-500 80-120 Промышленная дефектоскопия

Снижение дозы в 8-10 раз

Р-450 ZnS:Ag 75-85 Симультактная томография

Особенностью разработки отечественных рентгенолюминофоров являлась

глубокая и специфическая очистка исходных веществ, получение люминофоров, близких к стехиометрическому составу, синтез их с определенным гранулометрическим составом и формой кристаллов, обеспечивающих высокую разрешающую

способность экранов.

Существовавшие до появления в 50-е годы термолюминофоров И термодетекторов ПЛШ дозиметры радиоактивных излучений были неточны и громоздки ТЛД - это таблетка диаметром 5мм и толщиной 1мм. Поэтому ТЛД-дозиметры можно носить в контейнере, приколотом булавкой на груди или в виде перстня на пальце. Таблетка, после нахождения персонала в радиоактивной зоне, помещается в специальный отсек прибора, к котором она нагревалась до определенной температуры, высвечивая при этом накопленную информацию в виде квантов света. По величине высвечивания можно определить полученную дозу облучения Измерение доз может осуществляться от одной тысячной до 10 тыс рентген.

Основные ГЛ материалы - комплексные соединения оксида иттрия и оксида одного из элементов 1,2 или 3-й группы таблицы Д.И Менделеева

С начала восьмидесятых годов (1982 г) кроме фторида лития (первого термолюминофора) стали исследоваться новые материалы, расширяющие диапазон регистрируемых излучений (гамма-, бэта- и рентгеновское излучения, быстрые нейтроны, смешанные поля), в числе которых были также сульфиды, сульфаты, карбонаты ЩЗМ и тетраборат магния, активированные РЗЭ Широта и высокая результативность исследований привела к успешному внедрению ряда детекторов в промышленное производство и их широкому применению на ряде крупнейших АЭС. Так, например, впервые был разработан термолюнинофор состава Са8:№, В!, Хп, предназначенный для регистрации быстрых нейтронов в смешанных полях Кроме этого люминофора выпускаются ТЛД на основе бората магния и фторида лития Фторид лития имел незначительный федииг (спад информации) по времени и мог использоваться в течение года без потери информации ГЛД на основе бората магния имели большую чувствительность, но фединг у них был более коротким. Поэтому их использовали для регистрации малых доз излучения

В нашей стране с 1982 г приборы для регистрации излучений, получаемых персоналом, стали комплектовагься термодетекторами ГЛД-400, ТЛД-440 и ТЛД-580, и этими приборами были оснащены Запорожская, Смоленская и Нововоронежская АЭС. До Чернобыльской трагедии 1986 года ТЛД выпускались только в виде опытно-промышленных партий и только после специального постановления Правительства начался их промышленный выпуск.

Сравнительные характеристики отечественных и зарубежных ТЛД представлены в табл.8.

По результатам наукометрического анализа изобретательский уровень в области ТЛД за период 1975-1979 г возрос в два раза по сравнению с предшествующим периодом 1962-1975 гг. Ассортимент расширился как 1а счет совершенствования известных термолюминофоров на основе фторида лития, оксидов и бромидов бириллия и тория, фторида и бората лития, так и создания новых с использованием РЗЭ оксогалогенидов лантана, гадолиния или иттрия и фторгало-генидов щелочноземельных металлов, активированных тербием или тербием и другими РЗЭ.

Таблица 8

Основные термолюминесцентные характеристики ТЛ и ТЛД_

Состав, вид регистрируемого излучения Страна, марка Абсолютная чувствительность, юг' Фединг

СССР, Монокристалл 1.10"' • 4 года

1лР(Ь,К) СССР, ТЛД-400 2,3.1016 4 года

иР(Ь,е) США, ТиЗ-]00 (3-4). 1015 4 года

ир(Ь,К) ГДР (4-6).1015 5 кварталов

мйв4о7(Ь,е) СССР (1-2). 10'" 33 год

МЙВ407 СССР, ТЛД-580 (2-3). 10'" 33 год

¡^в4о7 Япония, ТЛД (2-3).10'" 25 кварталов

СаР2(8) США, ТЫ5-200 5.10" 5 кварталов

Са804(ё) США 6.10'" 5 кварталов

Са8(&п,а) СаБ(ц,п,а) Са8(в,п,а) СССР СССР СССР 5 10'-2,2.102 МэВ 1 5 10" 30 недель 25 недель 25 недель

Для оценки состояния и общих тенденций развития исследований в области электролюминесценции был использован анализ динамики информационных потоков Кривая роста общего числа публикаций по электролюминесценции представлена на рис 8, период удвоения которых составил 4 года (1966-1970 гг.), в то время как по люминесценции в целом удвоение числа работ происходило за 810 лет По абсолютному количеству статей электролюминесценция занимает третье место после фотолюминесценции органических и неорганических соединений.

Электролюминесценцию наиболее активно исследовали с начала 50-х годов, но резкий скачок приходится на 1965-1970 гг. Он объясняется интенсификацией исследований в области инжекционной люминесценции и созданием свето-диодов на основе соединений группы А3В'' Если в 1960-1961гг. по этой тематике было опубликовано 10-15 работ, то уже в 1963г их было около 100, а в 1970-м более 200 В тоже время количество публикаций по исследованию порошковых электролюминофоров к 1970г. едва достигло 80

Возросшее количество статей по применению электролюминофоров и электролюминесценции, составившее в ]970г -блее 50% всех публикаций, говорит о практической значимости этих исследований. Одновременно с ростом числа

публикаций продолжает расти количество патентов на электролюминесцентные вещества и устройства.

Количество статей

и ее применению.

1-общее количество статей, 2-светодиоды на основе соединений А'в\ 3-халькогенидные порошковые люминофоры, 4-применепия элекгролюмииесцен-ции, 5-исследования других основ

С 1963г наблюдается уменьшение количества заявок на порошковые люминофоры. Снижение интереса к ним объясняется, по нашему мнению, обращением разработчиков к исследованию свойств и созданию светоизлучающих диодов на основе соединений А3В5 и А2В4. Так, с 1962 по 1966г. заявлено около 80 патентов на светодиоды, а на порошковые люминофоры всего около 50 Начавшийся с 1967г. спад в патентовании светодиодов группы А3В^ можно объяснить, по-видимому, тем, что основные этапы исследования потребительских свойств этих диодов были закончены, и фирмы на базе этих разработок смогли наладить массовый выпуск светодиодов.

Все возрастающий спрос на электролюминесцетные устройспш отображения информации обуславливался их высокой надежностью, большим сроком службы (свыше 10 тыс. часов), плоскостностью конструкции, малой потребляемой мощностью, возможностью создания многоцветного изображения. В значительной мере исследования и разработки отечественных электролюминесцентных устройств и, соответственно, электролюминофоров, стимулировались интересами военных ведомств страны.

В 1967 г. была внедрена тех- технология получения мелкокристалли-

27

ческих электролюминофоров четырех цветов свечения с повышенной на 20% от эталонных образцов яркостью свечения Серийно начали выпускаться следующие марки электролюминофоров: -ЭЛС-455 - голубого цвета свечения, ЭЛС-510 - зеленого цвета свечения, -ЭЛС-580- желтого цвета свечения, ЭЛС-670 - красного цвета свечения для изделий на 115 В, 400 Гц., 220 В, 50 Гц; 220 В, 400 Гц повышенной яркости и стабильности. Данные люминофоры имели малый размер частиц зерна, что позволило наносить при изготовлении электролюминесцентных индикаторов (ЭЛИ) более тонкие, но плотные слои, повышавшие яркость свечения, напряжение пробоя ЭЛИ и увеличивало срок службы электролюминесцентных индикаторов в 1,4-1,7 раза.

В 1970 г был внедрен электролюминофор синего цвета свечения марки ЭЛС-455С с улучшенными светотехническими параметрами По видимому, вершиной отечественного применения электролюминофров, возбуждаемых переменным электрическим полем можно считать семидесятые годы, когда устройства с ними использовались в космической технике В этот период начались исследования по созданию сублимированных электролюминесцентных пленок, возбуждаемых переменным электрическим полем для телевизионной техники Синтезированные образцы желтого, желто-зеленого и синего цветов свечения имели яркость 1000-3000 кд/м2 Однако, для практической реализации - создания конкурентоспособного настенного телевизора с яркостью в белом цвете 300-400 кд/м2 и сроком службы 10 тыс ч потребовалось проведение исследований по увеличению яркости и срока службы каждого сублимированного электролюминофора.

В 1973 году были синтезированы отечественные электролюминофоры, возбуждаемые постоянным электрическим полем, с достаточно хорошими характеристиками Начало создания таких люминофоров было положено трудами английского ученого Вехта в начале семидесятых годов Наиболее известным, в рассматриваемый период, был электролюминофор состава гпБ-ВаЗ, активированный марганцем, излучающий в оранжево-красной области спектра с максимумом излучения 630 нм и яркостью около 17 кд/м2. Недостатком этого состава являлось его нестойкость во влажной атмосфере и невысокая яркость. Варьируя содержание бария в этом составе, удалось получить гидролитически стойкий люминофор с яркостью 40 кд/м2 при напряжении 150 В. На основе этого люминофора был по-

28

лучен электролюминофор красного цвета свечения с яркостью от 38 до 58 кд/м2 при напряжении 80 В. Основным недостатком полученных люминофоров являлись высокая проводимость основы из-за наличия в ней добавок сульфида кадмия, вследствие чего наблюдались пробои люминесцирующего слоя при напряжении 60-80 В, т е. люминофоры не имели запаса электрической прочности

Проведя ряд усовершенствований технологии и состава шихты, разработчиками был получен электролюминофор оранжево-красного цвета свечения, который при напряжении 100 В в разборной электролюминесцентной ячейке позволял устойчиво получать яркость более 200 кд/м2. При напряжении 150 В устойчиво получали 400 кд/м2, что соответствовало яркости телеприемников на ЭЛТ

В конце 70-х - начале 80-х годов за рубежом появились публикации по созданию тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов (ТП ЭЛИ), которые имели плоскую безвакуумную конструкцию и обладали вибро- и ударо-прочностью, а достигнутые ими параметры (яркость, контрастность, разрешающая способность, быстродействие и срок службы) были сравнимы с параметрами таких признанных лидеров средств отображения информации как электроннолучевые трубки. Уже в 1981 году фирма «ЗЬагр» продемонстрировала возможность создания на базе ТП ЭЛИ плоского телевизионного экрана, начав выпускать 3 тыс. таких экранов в месяц. К 1984 году объем выпуска ТП ЭЛИ в США составлял в денежном выражении до 10 млн. долларов/год. Выпускавшиеся панели имели размер 90x120 мм, яркость более 200 кд/м2 и контрастность 50:1. Наилучшие результаты были получены на ТП ЭЛИ желто-оранжевым цветом свечения на основе элекгролюминофоров 2п8Си,Мп. С этого момента начались исследования по разработке таблетированных мишеней для вакуумного напыления на экраны ТП ЭЛИ во ВНИИ люминофоров Оптимальной технологией распыления мишеней была признала электронно-лучевая Была разработана технология получения таблетированных мишеней для электронно-лучевого испарения Особое внимание уделялось выбору типа и концентрации активаторов и коактиваторов, их плотности, газовыделению, равномерности расходования мишени по мере испарения. К 1984 году были разработаны таблетированные мишени, обеспечивавшие в ТП ЭЛИ яркость 2000 кд/м2 при синусоидальном режиме возбуждения и 65 кд/м2 при телевизионном режиме. В последующем было разработано более 20 наименова-

29

ний таблстированных мишеней, обеспечивающих многоцветность передачи информации и защиту ТП ЭЛИ от электрического пробоя.

Подводя итоги развития качества отечественных люминесцентных материалов в конце XX века, можно констатировать, что конец 80-х и начало 90-х годов ознаменовались значительным расширением научных исследований, повышением качества люминофоров и увеличением объемов их производства. Исследованиями люминесценции, разработками новых марок люминофоров и расширением областей их'применения занималось свыше 140 отечественных НПО, НИИ, ОКБ а также лабораторий и групп в высших учебных заведениях.

В 1993 г. произошло добровольное объединение в корпорацию "Российский свет" электроламповых, светотехнических и других предприятий по производству источников света с головным предприятием «Лисма» в г.Саранске

К этому времени в нашей стране были освоены практически все известные классы люминофоров (фото-, катодо-, электро-, ренттено-, термо- и радиолюминофоры) в самом широком ассортименте (свыше 120 наименований марок, выпускавшихся промышленностью). Качество большинства из них не уступало лучшим зарубежным образцам и позволяло удовлетворять самые разнообразные запросы науки и техники.

Перспективы развития исследований и качества люминофоров для средств отображения информации и люминесцентных источников света в начале XXI века. Тенденции развития катодолюминофоров для дисплейных экранов высокого разрешения определяются размером элементов люминофорной мозаики (до 70 мкм при сохранении удельной нагрузки на экран 2-2,3 мг/см2). Решение данной проблемы возможно путем модификации поверхности люминофоров для улучшения грансостава при сохранении среднего размера частиц 5-6 мкм и улучшения их адгезионных свойств Для «красного» люминофора - оксида иттрия, активированного европием, по-прежнему, актуальной задачей остается выращивание хорошо сформированных кристаллов, имеющих близкую к шарообразной форму, в противовес к традиционным для данной матрицы пластинам. Актуальными являются разработки направленные на создание катодолюминофоров с повышенной стабильностью к электронной бомбардировке «цветных» электронно-лучевых пушек. Большой интерес в этом плане представляют люминофоры

30

на основе редкоземельных соединений, а также принципиально новые люминофоры с экспоненциальной длительностью от 20 до 70 мс на основе галофосфатов, боратов и оксидов 2 и 3 групп, которые обеспечивают яркость не мелькающего изображения четкостью 1000-1200 строк.

Для ЭЛТ, работающих при высоких плотностях тока (проекционное телевидение и телевидение высокой четкости), принципиальное значение имеет линейный участок зависимости яркости от плотности тока. Традиционные сульфидные люминофоры, характеризующиеся быстрым насыщением яркости по току и температурным тушением уже не удовлетворяют, как правило, возросшим требованиям. Поэтому перспективными матрицами для люминофоров зеленого цвета свечения являются- силикат цинка, активированный марганцем, иттрий-алюминиевый гранат, активированный церием и тербием, борат индия, активированный тербием, а также их смеси, что обеспечивает в ЭЛТ с диагональю экрана 16 дм, при ускоряющем напряжении 35 кВ и токе 1000 мкА яркость до 3500 кд/см2 В качестве люминофора синего цвета свечения предлагается сульфид цинка, активированный теллуром и серебром, силикаты стронция и магния, активированные европием, обеспечивающие яркости до 5000 и 3000 кд/м2, соответственно Красный люминофор оксид иттрия, активированный европием, обеспечивает яркость в режиме проекционного телевидения до 2000 кд/м2.

Одной из задач историко-научного анализа развития отдельных направлений науки и отраслей техники является выявление и стимулирование (инициирование) новых для данной отрасли разработок, материалов, машин и тд В этой связи нами был предложен ряд таких направлений в области люминесцентных материалов, обоснованных в серии обзорных публикаций. Одним из них является метод энергетического (по ускоряющему напряжению) управления параметрами катодолюминесцентного покрытия. В настоящее время сравнительно новый класс цветных ЭЛТ, основанных на принципе изменения глубины проникновения электронного луча в экран, разработан за рубежом до такой степени, что отвечает этим требованиям (трубки Пенетрон). Такие ЭЛТ имеют многослойный экран, состоящий из двух слоев люминофоров (барьерные катодолюминофоры), разделенных слоем прозрачного диэлектрика При возбуждении электронным лучом эти два слоя люминофоров излучают различные цвета При напряжении ниже

31

уровня, нужного для проникновения через барьерный слой, электронный луч возбуждает только один люминофор. При более высоких напряжениях будут возбуждаться оба люминофора, причем по мере увеличения напряжения доля излучения второго люминофора возрастает. С помощью одного электронного прожектора простым переключением ускоряющего напряжения можно получить несколько цветов.

В качестве "красных" люминофоров в экранах с изменяющейся цветностью используются УУ04:Еи, У203:Еи, У2028:Еи; "зеленых" гпгБЮ^Мп, гпС<18:Си,№, гпСЖ:А§,№ и Ьа2028:ТЬ; барьерных слоев и пленок - не люминес-цирующие гпБ, Ьа202504:ТЬ, ТЮ2, Б502 и др. Модуляция ускоряющих напряжений при переходе от красного к зеленому цвету свечения находится в диапазоне от 6-10 кВ до 12-18 кВ, соответственно. Сведений в открытой печати о проведении исследований в нашей стране в этом направлении нет.

Другим применением люминесценции, выявленном нами в ходе проведения ретроспективного анализа литературы является создание хемилюминесцент-ных источников света (ХИС1. Явление хемилюминесценции - свечение при химических реакциях известно было еще с 15 века, но создание на этой основе источника света было запатентовано только в 1961 году А всего за 10 лет более сорока изобретений. В нашей стране созданием ХИС в то время не занимались. Обычно ХИС представляет прозрачную ампулу размером с авторучку заполненную основным веществом и окислителем. При смешении наступает реакция с выделением света. ХИС фирмы «Стпагтпс! Со." (Швеция) имеЛ) ресурс до 3 часов. В начале 70-х годов созданием ХИС стали заниматься (после публикации нашего обзора в 1973 г.) и в нашей стране. К концу семидесятых годов были созданы хемилюми-несцентные композиции ХЛК-545-1 и ХЛК -545 зимний вариант с начальной яркостью выше зарубежных образцов длительностью свечения свыше 10 часов.

В области люминесцентных ламп перспективными являются компактные люминесцентных лампы «нового поколения» различных модификаций, В сравнении с компактными лампами первого поколения новые модели обеспечивают повышение светового выхода (до 2900 лм) и расширение диапазона цветности излучения (помимо 2700-2800 К-3000,3500,4100К).

1

Значительным превышением по световой отдаче и качеству цветопередачи обладают прямые энергоэкономичные лампы серии "ТЛ-Д/90" по сравнению со стандартными типа "делюкс" (60-65 лм/Вт и Ra=90-97 против 49-53 лм/Вт и Ra=85-87). Последнее стало возможным благодаря использованию в лампах "су-пер-делюкс" 5-полосой люминофорной композиции, в состав которой вошел разработанный в 1984 г новый класс высокоэффективных люминофоров на основе редкоземельных пентаборатов Перспективны принципиально новые безэлектродные люминесцентные лампы типов "Endura" и QL отличающиеся исключительно большим сроком службы в 60 тыс. часов. Такая долговечность достигнута за счет отсутствия в лампе электродов, "износ" которых и определяет в основном срок службы современных люминесцентных ламп, а также благодаря новым "трехполосым" люминофорам Световой поток 12000 лм и светоотдача 80 лм/Вт (например, для ламп "Endura" фирмы "Осрам") не является пределом возможного Подготавливаются к выпуску лампы мощностью 100 Вт со световым потоком 8000 лм со всей гаммой цветовых температур (2700, 3000, 4000 и 6000 К) при достаточно высоком индексе цветопередачи Ra=80. Радикальным решением проблемы экологичности люминесцентных ламп является создание люминесцентных ламп с использованием разряда на безртутной основе Наиболее приемлемым для указанных целей является разряд в ксеноне, создающий мощное излучение резонансных линий в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Сочетание данных факторов и наличие люминофоров, возбуждаемых излучением в данной области, позволит создать лампы с приемлемым уровнем параметров (30-50 лм/Вт при мощности ламп 20 Вт).

Современные зарубежные и отечественные исследования в области ламповых люминофоров предусматривают поиск новых фотолюминесцирующих соединений, отвечающих требованиям перспективных люминесцентных источников света, дальнейшее совершенствование технологии получения узкополосных редкоземельных люминофоров и наиболее массового широкополосного ГФЛ

Основные направления отечественных исследований по разработке новых люминесцентных источников света: супертонкие трубчатые двухцокольные люминесцентные лампы мощностью 4-13 Вт и светоотдачей до 60 лм/Вт, многоканальные энергоэкономичные компактные лампы (мощн^^^^^^й £$т, и

33 I С.В»нр«уц i

I "» ~ ~ v

безэлектродные высокочастотные лампы мощностью до 25 Вт (Е-типа) и 85 Вт (<ЗЬ-типа).

Сопоставимые данные при световом потоке 1360 лм для ламп накаливания, компактных люминесцентных ламп и безэлектродных ламп Е-типа составляют по мощности 100,20 и 25 Вт, соответственно, что позволяет отнести эти два последних типа к энергоэкономичным источникам света. ГТо сроку службы лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы и безэлектродные лампы Е и типов относятся как 1:8:20 и 60 тыс. часов. Для производства люминесцентных ламп указанных типов необходимы люминофоры на редкоземельной основе с весьма жесткими требованиями по светоотдаче, температурной и радиационной стабильности, высокой степенью дисперсности и узким распределением по гранулометрическому составу.

Как перспективное, в свете предъявляемых требований, представляется направление по разработке экологически чистых бескадмиевых галофосфатных люминофоров, а также более эффективных алюминатных РЗ-люминофоров. Успешно идут разработки отечественных люминофоров типа ФЛ на основе оксида иттрия, активированного европием в смеси с ортофосфатом лантана, активированного церием и тербием Эта смесь предназначена для миниатюрных одноцо-кольных компактных ламп, заменяющих трубчатые лампы.

В 60-х годах в мировой практике в дополнение к классическому способу отображения переменной видеоинформации с помощью электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) был разработан способ отображения информации с помощью вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИУ которые не требовали высоких ускоряющих напряжений, то есть они имели принципиально отличное от ЭЛТ устройство, а применявшиеся в них люминофоры получили название низковольтных ка-тодолюминофоров (НВКЛ). Первоначально ВЛИ могли применяться только для отображения ограниченной по сложности знакографической информации. На первых порах ВЛИ значительно уступали своим основным конкурентам жидкокристаллическим и электролюминесцентным индикаторам по потребляемой мощности, однако значительно превосходили их по яркости изображения. Низкие ускоряющие напряжения НВКЛ являются их огромным преимуществом перед обычными катодолюминофорами, но это преимущество дается с большим I" . 34

трудом. Уже на начальном этапе развития этого направления было выяснено, что эффективность низковольтной катодолюминесценции решающим образом зависит от электропроводности люминофорного слоя, а это резко сужает круг подходящих люминофорных основ и повышает технологические трудности их синтеза.

Первые индикаторные устройства с НВКЛ были запатентованы в Японии и ФРГ в 1961 году, а в 1964 году в США было запатентовано такое устройство с двухцветной индикацией (красной и зеленой). В дальнейшем развернулась борьба за понижение ускоряющего напряжения (в 1969 году в Японии был опубликован патент на устройство с ускоряющим напряжением 30 В, а в 1970 году - с напряжением 20 В и даже 8 В), а также за повышение яркости, надежности, долговечности, экономичности и многоцветности устройств.

В Советском Союзе фундаментальными проблемами низковольтной катодолюминесценции начали заниматься еще в сороковые годы в рамках выяснения общих закономерностей катодолюминесценции при возбуждении катодолюмино-форов медленными электронами. В 50-х и 60-х годах исследованием низковольтной катодолюминесценции занимались главным образом химические и физические кафедры ведущих ВУЗов страны, в том числе Московского, Ленинградского и Харьковского университетов и МХТИ, причем наибольшее внимание в этих исследованиях уделялось самоактивированному оксиду цинка, обладающему высокой собственной электропроводностью. Практические применения НВКЛ для целей индикации связаны с исследованиями (1971 г.) СКБ Саратовского завода при-емно-усилительных ламп (впоследствии НИИ «Волга») и ВНИИ люминофоров

К 1980 году были разработаны НВК-люминофоры красного цвета свечения КН-650-1, состава (2п,Са)8^,1п, синего цвета свечения КН-455-1 (7,пЯАц,С1), желтый КН-580-1 (гпС(1)8:Ад,1п и голубовато-зеленый КС-505-2, состава ХпОЯп^, а также две электропроводные добавки ЭД-1 и ЭД-4 состава 7.пО:ТЬ 2пО:Оа, соответственно.

В последние годы за рубежом одним из перспективных направлений развития средств отображения информации является разработка плоских трехцветных экранов матричного типа с тонкопленочным холодным катодом на основе низковольтных катодолюминофоров телевизионного стандарта цветности

В плане практической реализации этой задачи в нашей с-граке и за рубе-

35

жом основное внимание в настоящее время сосредоточено на двух типах холодных катодов- МеО-пленка и алмазоподобные тонкопленочные структуры. Специфика условий возбуждения и конструкции плоского экрана предполагает создание нового класса низковольтных катодолюминофоров, обеспечивающих в экране высокую разрешающую способность (до 25 лин/мм), малую мощность потребления (50-100 мкВт на точку), высокую яркость свечения (до 600 кд/м2) и большую долговечность (до 25000-30000ч.). Отличительные особенности данных люминофоров: малый размер зерна с узким распределением по гранулометрическому составу и повышение светоотдачи до 4-5 лм/Вт Принципиальным вопросом на сегодняшний день является исключение необходимости применения электропроводной добавки за счет изменения поверхностной обработки разрабатываемых люминофоров Базовые составы люминофоров: ZnS:Ag, ZnS:Cu,Al и Y2Q2S:Eu. Возможно применение люминофоров из оксосульфидов, пшатов, цирконатов РЗЭ, которые имеют светоотдачу от 10 до 24 лм/В при яркости 1000 кд/м2. Успешное решение поставленных задач позволит создать компактные переносные дисплеи, а в последующем плоские телевизионные экраны, которые могу составить серьезную конкуренцию электронно-лучевым трубкам.

В соответствии с тенденциями зарубежных исследований в нашей стране в конце девяностых годов были получены высокоэффективные люминофоры для дисплеев с полевой эмиссией (FED - field emission display) Это два "синих" люминофора с оптимальным составом шихты и выделением целевой фракции 3-4 мкм состава: ZnS:Ag,CI, обеспечивающий яркость 150% и люминофор состава ZnS Ag,Al с яркостью 165% и хорошими цветовыми показателями, а также зеленый люминофор состава ZnSCu,A! с яркостью свечения - 140% от яркости опорного образца и красный люминофор состава Y202S:Eu обеспечивающий яркость свечения -150% от яркости опорного образца.

Полученные результаты, систематизация и анализ ранее проведенных совместных с фирмой Самсунг отечественных исследований, а также публикаций и патентов ведущих зарубежных фирм и исследовательских центров Японии, Южной Кореи, Франции, Голландии и США позволили ведущим специалистам в этом направлении исследований, выделить основные направления для продолжения исследований по разработке люминофоров на основе кислородсодержащих (ок-

36

сидных) соединений для дисплеев с полевой эмиссией электронов.

С 70-х годов все возрастающее применение в индикаторной технике для отображения знаковой, знакографической и телевизионной информации находят плоские газоразрядные (плазменные) индикаторные панели (ТИП) Одним из наиболее перспективных направлений в этой области являются люминесцентные ГИП, суммарное излучение экранов которых формируется в результате преобразования люминофорами резонансного излучения смеси инертных газов в ВУФ-областях спектра. Вследствие особенностей конструкции и принципа работы ГИП относятся к устройствам, наиболее полно отвечающим современным требованиям к измерительно-информационной и вычислительной технике ГИП характеризуются высокой яркостью (сгг 50 до 350 кд/м2), надежностью, долговечностью, широким диапазоном рабочих температур, плоской конструкцией, а также возможностью создания на основе крупноэлементных ГИП систем отображения информации коллективного пользования больших форматов

Отечественные люминофоры первого поколения: синего (ФГИ-455-1), зеленого (ФГИ-520-1), красного (ФГИ-627/593-1) и желтого (ФГИ-545/585-1) цветов свечения по своим основным параметрам (квантовый выход, цвет свечения, относительная яркость свечения при ВУФ-возбуждении) находились на уровне аналогичных зарубежных люминофоров того времени

Систематизация и анализ результатов проведенных ЗАО НПФ "Люминофор" совместно с фирмой "Самсунг" исследований за период с 1998 по 2000 г., а также данных по исследованиям последних лет японских фирм Kasei Optonix, Toshiba, Matsushita, Sony, американских Osram-Sylvania, David Sarnoff, французской Thompson, голландской Philips и основных научно-исследовательских центров США, Японии, Германии, Франции, Китая и Южной Кореи в области разработок люминофоров для ГИП позволили считать, что основными направлениями исследований в этой области являются' разработка эффективных при возбуждении линией 147 нм и линией 172 нм кислородсодержащих люминофоров с простыми и сложными оксоанионами, а также поиск новых нетрадиционных люминофоров синего, зеленого и красного цветов свечения в многокомпонентных сис: темах Me0-Ln203-B203-Si02 и MeO-MgO- Al203-B20vSi02, где Me = Ba,Sr,Zn или Cd, a Ln=P33.

Информационное обеспечение историко-научного анализа и прогнозирования качества люминесцентных материалов. Для выполнения историко-техннческого анализа и прогнозирования был разработан на основе науковедения инструментарий, включающий систему отраслевых обзоров, Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров и алгоритм проведения исследований. Под системой обзоров мы понимаем совокупность взаимосвязанных аналитических научно-технических и технико-экономических обзоров по отраслям промышленности или отдельным направлениям исследований, предназначенных для историко-научного анализа, прогнозирования и перспективного планирования. Предложена структура обзоров, применительно к тематике люминофоров, выявлено значение различных видов и источников историко-технической информации.

Для установления абсолютно достоверных значений параметров люминофоров сформулированы принципы ведения и создан Банк стандартных справочных данных (БССД) физико-химических свойств промышленных марох люминофоров, измеренных по стандартным методикам, как в порошке, так и в изделиях (что особенно важно для люминофоров). В БССД, реализованном на персональном компьютере, введено описание 1001 марки отечественных и зарубежных люминофоров.

Историко-технические и прогностические исследований выполнялись в соответствии с алгоритмом, который определял основные этапы работы, ответственных исполнителей и желательное содержание разрабатываемых документов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основное содержание данной работы - историко-технический анализ развития люминофоров - основного оптического элемента устройств отображения информации, имеющего сложную химическую структуру.

Использование большого количества публикаций, описаний изобретений, фирменных материалов второй половины XX века позволило провести анализ состояния и тенденций развития люминесцентных материалов и изделий с ними в мире и сопоставить с отечественными разработками Это способствовало созда-

38

нию в начале девяностых годов отечественных люминофоров, номенклатура и качественные параметры которых не уступали мировому уровню Выявленные тенденции развития исследований позволяют наметить возможные перспективы разработки люминофоров в начале XXI века.

В результате исследований получены следующие основные выводы:

1 Впервые проведен анализ развития зарубежных и отечественных исследований во второй половине XX века по усовершенствованию и разработке различных типов люминесцентных материалов' катодолюминофоров для цветного телевидения, фотолюминофоров для люминесцентных ламп, ренгпено-, гермо- и элекгролюминофоров, а также хемилюминесцентных композиций

2 Выявлено значительное отставание в 60-е годы качественных параметров и номенклатуры отечественных телевизионных, ламповых люминофоров и изделий с ними от мирового уровня.

Применение результатов проведенного анализа истории развития зарубежных люминофоров в ведущих странах мира способствовало созданию в 80-90-х годах отечественных люминофоров с параметрами на уровне лучших мировых образцов, при этом номенклатура люминофоров (свыше 140 наименований) превысила номенклатуру ведущих фирм США и Японии.

3. Установлено, что достижение высоких потребительских характеристик цветных телеприемников и люминесцентных ламп возможно при сочетании разработок новых типов люминофоров с улучшением конструкций изделий с их использованием.

4. Определены основные этапы усовершенствования конструкции зарубежных цветных ЭЛТ' линейное расположение прожекторов, изменение размеров точек люминофоров и электронного луча, применение теневой маски и пигментирования люминофоров, тенденции создания люминофоров с использованием редкоземельных элементов.

5 Показано, что увеличение светоотдачи зарубежных ламп, улучшение цветопередачи и расширение областей применения люминесцентного освещения в 1970-х годах стало возможным благодаря появлению ламповых люминофоров на основе редкоземельных соединений, созданию трехкомпонентных смесей уз-кополосых люминофоров, применению защитного покрытия люминофорного

39

слоя и достижению теоретически возможной светоотдачи галофосфатных люминофоров.

6. Выполненные методом экспертных оценок на основе обзорно-аналитического ретроспективного анализа развития люминофоров среднесрочные (упреждение 10 лет) исследовательские научно-технические прогнозы определили наиболее вероятные основные направления развития исследований и создания люминофоров для цветного телевидения и люминесцентных ламп в ведущих странах Подготовленные, с учетом этих данных, прогнозы развития отечественных люминофоров использовались при выборе направлений исследований с целью повышению качества этих материалов в 1981-1985 г и последующий период

7. Выявлены перспективные соединения для создания отечественных ретн-гено-, термо- и электролюминофоров. Подтверждено их высокое качество

8. Обосновано новое направления исследований: создание хемилюминес-центных композиций для хемшноминесцентных источников света.

9 Намечены перспективы развития телеприемников с плоским экраном на основе низковольтных катодолюминесцентных индикаторов (базовые люминофоры гп8:Си, 2п8:Си,А1 и Уг025:Еи) и плазменных дисплейных панелей с люминофорами типа ФГИ

10 Показано, что основными направлениями улучшения отечественных люминесцентных ламп, наиболее вероятно, будет создание: супертонких (диаметр 16 мм) двухцокольных ламп мощностью 4-13 Вт, укороченных и удлиненных модификаций компактных и миниатюрных ЛЛ, прямых энергоэкономичных ламп различных мощностей с высоким качеством цветопередачи с люминофорами 3-х и 5-ти полосными спектрами излучения, кольцевых ламп с ВЧ-возбуждением. Для одноцокольных компактных ламп «нового поколения», перспективными могут оказаться люминофоры на основе оксида иттрия, активрованного европием в смеси с ортофосфатом лантана, активированного церием и тербием.

Наиболее перспективны люминесцентные лампы с использованием разряда на безртутной основе (ксенон).

И. В области рентгенолюминофоров перспективны фотостимулированные люминофоры для дегитальной рентгенографии на основе фторгалагенидов бария, активированных европием и силиката иттрия, активированного Се и вш.

40

12. Создана система обзорно-аналитических исследований, Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, алгоритм выполнения научно-технического прогнозирования. Подтверждена эффективность их практического использования

13. Показано, что проведенный исторический анализ развития люминофоров способствовал выявлению и изучению передового зарубежного опыта, а его применение в практике отечественных исследований значительно сократило имевшееся отставание, улучшило параметры отечественных люминесцентных материалов, повысив их качество до лучших зарубежных образцов.

14. По материалам диссертационной работы опубликована монография «Развитие люминесцентных материалов (сравнительный исторический анализ)».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ :

1. Авербух В.М., Бутримович В.В., Чебанов О.П. Информационная деятельность и вопросы прогнозирования. // НТИ.-1971,-Сер.2 - №8.-С. 5-7.

2. Авербух В.М., Бунин A.M., Бутримович В.В., Чебанов О.П Некоторые данные о развитии люминесценции на основе анализа публикаций // Материалы XXI совещания по люминесценции (кристаллофосфоры).-Ставрополь.-1973,-С. 158.

3. Авербух В.М., Кронгауз В.Г. Некоторые данные о развитии люминесценции. // Сб.тр. ВНИИ люминофоров "Люминесцентные материалы и особо чистые вещества", вып.8 -Ставрополь, 1973.-С. 131-134.

4. Федотова Т.П., Авербух В.М. Некоторые информационные данные о развитии электролюминесценции. // Люминесцентные материалы и особо чистые вещества .Сб. трудов ВНИИЛ..вып.9.-Ставрополь, 1973.-С 87-92.

5. Федотова Т.П., Авербух В.М. Некоторые информационные данные о развитии электролюминесценции // V Всесоюзное совещание по электролюминесценции. Тезисы докладов. -Ставрополь, 1973 -С. 148.

6 Золотарев В.Г, Лодыгин H А., Авербух В.М Об исследовании хемилю-минесценции и ее практическом применении. // Сб. трудов ВНИИЛ -вып.9. -Ставрополь.-1973.- С 101-105.

7. Лодыгин H.A., Михалева Р.И., Дальская З.А., Авербух В.М и др Со-

41

стояние и тенденции развития зарубежной люминофорной промышленности. // Изв. АН СССР. Сер.физ.-1974.-Т.ХХХУ1П, №6.-С. 1344-1347.

8. Бунин A.M., Бутримович В.В., Авербух В.М. Современное состояние зарубежных исследований в области люминофоров для телевидения и изделий с ними (Обзор).-Ставрополь: ВНИИЛ.-1974.-37 с.

9. Фурсова Н.И., Бунин A.M., Бутримович В.В., Авербух В.М. О состоянии и тенденциях развития рентгенолюминесценции и рентгенолюминофоров. // Люминесцентные приемники и преобразователи рентгеновского излучения.- Сборник научных работ.-М. МНИРРИ. Научный совет по*люминесценции АН СССР,-I974.-C. 161-167.

10. Федотова Т.П, Авербух В.М., Сурова В.В., Бутримович В.В., Бунин A.M. Анализ состояния исследований в области электролюминесценции и производства светодиодов видимого диапазона (Обзор).-Ставрополь. 1974.-С. 3-29

П. Авербух В.М., Михалева Р,И., Бутримович, Сурова В.В. Система отраслевых обзоров как информационная база прогнозирования и перспективного планирования // НТИ, 1974, Сер. 1. - №7.-С. 24-25.

12. Авербух В.М., Бунин A.M., Бутримович В.В., Чебанов О.П. Некоторые данные о развитии люминесценции на основе анализа публикаций. // Изв. АН СССР. Серфиз. -1974.-Т.38, №6,-С. 1348-1351.

13. Бунин A.M., Сурова В.В., Авербух В.М. Производство люминофоров для телевидения в ведущих капиталистических странах. // /Люминесцентные материалы и особо чистые вещества. Сб. тр. ВНИИЛ, вып.13.-Ставрополь, 1975.-С. 77-83.

14. Бунин A.M., Сурова В.В., Авербух В.М. Производство ламповых и телевизионных люминофоров за рубежом // Изв. АН СССР. Сер.физ.-1976,-Т.ХХХХ. №11.-С. 2389-2393.

15. Бунин A.M., Сурова В.В., Гулова В.М., Авербух В.М Прогресс в производстве ламповых и телевизионных люминофоров за рубежом. // XXIII конференция по люминесценции. Тезисы докладов.-Кишинев, 1976.-С. 210.

16. Яковлева Н.И., Авербух В.М. Анализ публикаций по хемилюминес-ценции жидкофазных систем и их применению в источниках света. // Хемилюми-несценция (тезисы докладов всесоюзного совещания по хемилюминесценции) 2242

25 сентября 1976- Запорожье 1976-С. 211-213.

17. Авербух В М, Бунин А.М Информационное обеспечение научно-технического прогнозирования. .// Деп. в Черкасском отделении НИИТЭХИМа, №1189/77 деп.

18. Авербух В.М. Возможности использования патентной информации при прогнозировании в области люминофоров. // Люминесцентные материалы и полупродукты для них. Сб. трудов ВНИИЛ. Вып. 17.-Ставрополь -1978 -С 100-103.

19. Бунин A.M., Авербух В.М., Косинцев Ф И. и др. Исследовательские прогнозы развития мирового уровня в области приемных цветных телевизионных трубок и люминофоров для них. // Люминесцентные материалы и особо чистые вещества. Сб. трудов ВНИИЛ.- Ставрополь вып 18. 1979,- С. 3-13

20. Авербух В.М., Яковлева Н.И., Дальская 3 А. Предпогнозная ориентировка в области рентгенолюминофоров (по патентным материалам). // Люминесцентные приемники и преобразователи рентгеновского излучения Гезисы докладов. - Ставрополь. 1979. - С. 5-6.

21. Авербух В.М. Комплексный подход к прогнозированию в научно-производственном объединении. В кн. Всесоюзная научно-практическая конференция Эффективность объединений и совершенствование хозрасчета 11ленарное заседание секции Проблемы совершенствования хозрасчета в объединениях Тез. докл.-Л.:1979.-С. 138-139.

22. Бунин A.M., Авербух В М., Косинцев Ф И и др Исследовательские прогнозы в области люминофоров и смежных отраслей. // Технология, процессы, аппараты и качество люминофоров и особо чистых материалов Тез. докл. Ставрополь. 1980.-С. 6.

23. Бунин A.M., Сурова В В, Кузнецова Л Г, Авербух В.М. Исследовательские прогнозы развития мирового уровня люминесцентных материалов // Обзор Сер. "Люминофоры и особо чистые вещества" .-М.: НИИТЭХИМ. 1980.-52 с.

24. Бунин A.M., Сурова В.В., Авербух В.М Нормативные прогнозы развития промышленных люминофоров для цветного телевидения как следствие исследовательских прогнозов развития мирового уровня в этой области. // Гез докл ХХУП Всесоюзное совещание по люминесценции (кристаллофосфоры). Эзерние-ке (Латвийская ССР), 13-16 мая 1980 г. Рига. 1980. - С 253.

43

25. Авербух В.М., Яковлева Н.И., Дальская З.А. Предпрогнозная ориентировка в области рентгенолюминофоров (по патентным материалам). II Материалы III Всесоюзн. Сиспозиума по люминесцентным приемникам и преобразователям рентгеновского излучения.. Тезисы докладов.- Ставрополь.: ВНИИЛ.. 1980. - С. 19-24.

26. Яковлева Н.И., Авербух В.М., Дальская З А. Люминофоры для термолюминесцентной дозиметрии (по патентным данные). // Материалы П1 Всесоюзного симпозиума по люминесцентным приемникам и преобразователям рентгеновского излучения. Ставрополь. 1980.-С. 24-32.

27. Яковлева Н..И., Авербух В.М., Дальская З.А. Термолюминофоры для индивидуальной дозиметрии (по патентным данным). II Материалы III Всесоюзного симпозиума по люминесцентным приемникам и преобразователям рентгеновского излучения.-Ставрополь. 1980.- С. 67.

28. Авербух В.М., Бунин A.M., Голубев И.Ф. Об одном подходе к составлению задания на разработку научно-технического прогноза (на примере люминофоров) // Всесоюзный научный симпозиум Комплексное прогнозирование развития науки и техники, Методы и модели прогнозирования развития науки и техники.-М: 1980.-С. 1-4.

29. Авербух В.М., Бунин A.M., Анфимова И.В. Стандартизация работ по научно-техническому прогнозированию в НИИ. II Стандарты и качество. 1981.-№7.-С. 26-28.

30. Авербух В.М Информационное обеспечение научно-технического прогнозирования. IIНТИ.-1982,-Сер.), N 5.-С. 7-9.

31. Бунин A.M., Авербух В.М., Сурова В.В. Реализация прогнозов в области люминофоров на XI пятилетку. И Синтез, свойства, исследования и технология люминофоров для отображения информации. Тезисы докладов.-Ставрополь. 1982.-С. 225.

32 Яковлева Н.И., Авербух В.М. Изменения в динамике патентования люминофоров для рентгеновских экранов и термолюминесцентной дозиметрии. // Люминесцентные приемники и преобразователи рентгеновского излучения. Тезисы докладов.-Иркутск.:-1982.-С. 174.

33. Соколовская Е..И., Авербух В.М., Данилов В.П. Состояние и перспек-

44

тивы развития электролюминофоров (по патентным данным) // Синтез, свойства, исследования и технология люминофоров для отображения информации. Тез. докл.-Ставрополь.-1982.-С. 104-105.

34. Авербух В.М. Необходимость создания информационного центра по люминесценции и его задачи. // Синтез, свойства, исследования и технология люминофоров для отображения информации. Тез. докл." Ставрополь,-1982 - С. 229

35. Авербух В.М., Пронович A.C. О создании центра стандартных справочных данных по люминофорам. // Синтез, свойства, исследования и технология люминофоров для отображения информации. Тезисы докладов Ставрополь.-1982.-С. 230.

36. Бунин А М., Дальская З.А , Авербух В.М. Патентная ситуация на мировом рынке ламповых люминофоров. // Исследование и синтез особо чистых материалов. Сб трудов ВНИИЛ.-Сгаврополь,-1983.-вып. 25.-С. 118-127.

37. Яковлева Н.И , Авербух В.М. Изменения в динамике патентования люминофоров для рентгеновских экранов и термолюминесцентной дозиметрии // Синтез и технология люминесцентных материалов. Сб. трудов ВНИИЛ, вып. 24 -Ставрополь.:-1983.-С. 179-188.

38. Авербух В.М., Мерзляков А.Т. Основные принципы создания банка данных по физико-химическим свойствам люминофоров. // VI Всесоюзная конференция. Использование вычислительных машин в спектроскопии молекул и химических исследованиях. Тезисы докладов.-Новосибирск.-1983.-С. 14-15.

39. Люминесцентные материалы и химические вещества. Каталог // Черкассы, НИИТЭХИМ,.-1983.- 79 с.

40. Бунин A.M., Авербух В.М. Динамика выпуска люминофоров за рубежом. // Тез. докл. XXX совещание по люминесценции неорганических кристаллов. Ровно,-1984. -С. 176.

41. Бунин A.M., Авербух В.М. Особенности изучения деятельности зарубежных фирм в области люминофоров. // XXX совещание по люминесценции неорганических кристаллов. Тез. докл.Ровно.-1984.-С. 177.

42. Авербух В.М Основные положения и этапы создания банка данных по физико-химическим свойствам люминофоров // Исследования и свойства люминофоров и особо чистых веществ. - Сб. трудов ВНИИЛ. Вып 26 -Ставрополь.

45

1984,-С. 135-141.

43 Авербух В.М., Уланович Е.В. Анализ информационных потоков по люминофорам. //Синтез, свойства, исследования, технология и применение люминофоров. Тез. докл.-Ставрополь. 1985.-С. 196.

44. Авербух В.М., Соколовская Е.И. Состояние исследований рентгено- и термолюминофоров. // V всесоюзный симпозиум по люминесцентным приемникам и преобразователям ионизирующего излучения „Тез ис ы докладов. -Таллин.:-1985 -С. 166-167. -

45. Бунин А.М , Авербух В.М., Шишкина Н.П. Барьерные и токочувстви-тельные люминофоры (Обзор по зарубежным материалам). !! Синтез, свойства, исследования, технология и применение люминофоров. Тез. докл.-Ставрополь. 1985-С. 189

46. Мерзляков А.Т , Авербух В М. Некоторые люминесцентные характеристики ряда типовых образцов рентгенолюминофоров для банка стандартных справочных данных. // Исследования люминофоров и технология их производства Сб трудов ВНИИЛ.-Ставрополь,-1987,- в.32 -С. 35-39

47. Бунин А.М , Авербух В.М., Насонова О.Т., Попов В.В Достоверность определения мирового технического уровня - необходимое условие при формировании задач по ускорению научно - технического прогресса.-// Тез докл Все-союз конф "Повышение эффективности раюоты органов научно - технической информации в системе Минхимпрома и Минудобрений" Черкассы. 16-18 июня 1987. М.; НИИТЭХИМ. 1987.-С. 21-22.

48 Авербух В.М Исследовать состояние производства люминофоров в сопоставлении с передовыми достижениями мировой практики с выдачей обзоров, докладов, отчетов за период 1986-1987 года. // Отчетло теме №>2335869000140

49. Мерзляков А.Т, Кузнецов А.Б., Пронович А С , Авербух В.М., Гомерова Л.С Некоторые люминесцентные характеристики отечественных и японских промышленных люминофоров для цветного телевидения. .// Технология и производство телевизионных и ламповых люминофоров Сб тр. ВНИИЛ.вып.34. -Ставрополь. 1988.-С. 41-45.

50. Авербух В М , Марцоха И И Технологическое развитие банка данных по люминофорам. // Всесоюзное совещание специалистов в области научно-

46

технической информации по проблемам создания и использования фактографических баз данных. Тез. докл.-М.:-1989,-С. 133.

51. Авербух В.М., Марцоха И.И., Мерзляков А.Т., Бунин A.M., Голодко В И., Ишунин В.К. Люминофоры и химические вещества (Информационно-технический бюллетень). Ч.1.-Ставрополь. 1990.-318 с.

52. Averburh V.M., Morozov E.G., Martsokha V.I The Bank of Reference and Information Data on Phosphors. // Abstr of Third International Meeting of Luminescence. Oktober 14-18 1991 Trassenheide/Usedom,-1991.-С 45.

53. Морозов Е.Г., Авербух В.М., Ратнер И.М., Бернштейн Д.Р. Реализация банка данных по люминофорам на персональном компьютере -Физика, химия и технология люминофоров. // Тез. докл. VII всесоюзного -I международного совещания. Ставрополь. 1992.-С. 274.

54. Морозов Е.Г., Ратнер И.М., Авербух В.М , Бернштейн Д.Р, Марцоха И. И. Реализация банка данных по люминофорам на персональном компьютере. // Неорганические материалы.-1993.-Т.29, №10.-С. 1332-1337.

55. Морозов Е.Г., Витюк В.Я., Авербух В.М Перспективные направления исследования неорганических люминофоров для средств отображения информации и люминесцентных источников света. // Международная конференция по люминесценции. Тезисы докладов. М., ФИАН.-1994. - С. 48.

56. Морозов Е.Г., Витюк В.Я., Авербух В.М. Перспективы развития люминофоров для средств отображения информации и люминесцентных источников света // Материаловедение в электронной технике-95. Тез. докл -Кисловодск. 1995-С 4.

57 Морозов Е.Г., Витюк В.Я., Авербух В.М. Перспективы развития люминофоров для средств отображения информации и люминесцентных источников света // Исследования, синтез и технология люминофоров. - Сб трудов ОАО "Люминофор". Вып 42. Ставрополь, -1996 - С. 3-7

58 Авербух В М , Морозов Е.Г , Витюк В Я. Перспективы развития люминесцентного освещения.//Сборник научных трудов Сер Физико-химическая СтГТУ-.вып.1. Ставрополь, 1998 - С. 60-63

59 Авербух В.М , Морозов Е Г , Витюк В Я Перспективные люминесцентные материалы для отечественных средств отображения информации '/ Сб

47

трудов СГТУ. №2. Ставрополь, 1999. -С. 48-53.

бО.Авербух В.М., Мирохина А.А. Основные принципы прикладного научно-технического прогнозирования (на примере люминофоров. // Материалы XXIX научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1998 г. Т. 1 ¡Естественные и точные науки.-Ставрополь, 1999.-С. 83-84.

61. Авербух В.М. ЗАО НПФ «Люминофор» в мировом информационном » пространстве // Исследования, синтез и технология люминофоров - Сб. трудов

ЗАО НПФ "Люминофор". Ставрополь. Вып.45. -2003, - С. 36-54.

62. Авербух В.М. Развитие люминесцентных материалов (сравнительный исторический анализ). Ставрополь. Издательство СевКавГТУ-2004. - 272 с.

63. Авербух В.М., Голсгга А.Ф Основные этапы развития люминесцентных материалов для цветного телевидения. // Вестник Ставропольского государственного университета. Ставрополь. №37. 2004-С. 9-14.

Подписано к печати Формат 60x84 1/16 Усл. п. л. 3.0 Уч.-изд л. 2.0 Бумага офсегная Печать офсетная Заказ №294 Тираж 100 жз «Северо-Кавхшский государственный технический университет»

355029, г. Ставрополь, пр Кулакова, 2

Издательство «Северо-Кавказский государственный технический университет» Отпечатано в типографии «СевКавГТУ»

♦

4

•15968

РНБ Русский фонд

2006-4 12989

Оглавление научной работы автор диссертации — доктора технических наук Авербух, Виктор Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЛЮМИНОФОРОВ ДЛЯ ЦВЕТНОГО

ТЕЛЕВИДЕНИЯ.

1.1.Отечественная промышленность люминофоров.

1.2. Производство и разработки люминофоров за рубежом в 60 и 70-е годы.

1.2.1. Общие данные о состоянии и тенденциях развития производства и исследования люминофоров.„

1.2.2. Патентование люминофоров.

1.3. Разработки зарубежных фирм в области люминофоров для телевидения.

1.3.1. Кинескопы.

1.3.2. Люминофоры для традиционного цветного телевидения.

1.4. Тенденции развития зарубежных люминофоров для цветного телевидения в 80-е годы .:■;.

1.5.Применение анализа развития зарубежных люминофоров для повышения качества отечественных люминофоров для цветного телевидения в 80-е годы.

1.6.Качество отечественных люминофоров для цветного телевидения в 1985-1990 годах

Глава 2 РАЗВИТИЕ ЛАМПОВЫХ ЛЮМИНОФОРОВ.

2.1.Состояние исследований в 1960-1970 годы.

2.2.Разработки американских фирм в области ламповых люминофоров.

2.3.Расширение областей применения люминесцентных ламп.

2.4.Патентная ситуация на мировом рынке ламповых люминофоров.

2.5. Тенденции зарубежных исследований ламповых люминофоров в 70-80-е годы.

2.6.Отечественные исследования в 80-е годы по развитию ламповых люминофоров.

2.7. Состояние исследований и разработки ламповых люминофоров в конце 20-го века

Глава 3 РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК РЕНТГЕНО-, ТЕРМО- И ЗЛЕКТРОЛЮМИНОФОРОВ.

3.1 .Рентгенолюминофоры.

3.1.1 .Зарубежные рентгенолюминофоры в 60-е и 70е годы.

3.1.2. Развитие отечественных рентгенолюминофоров.

3.1.3.Перспективы развития рентгенолюминофоров.

3.2.Термолюминофоры.

3.2.1.Зарубежные термолюминофоры.

3.2.2.0течественные термолюминофоры.

3.3.Электролюминофоры.

3.3.1 .Зарубежные электролюминофоры.

3.3.2.Отечественные электролюминофоры.

3.3.3 .Перспективы развития электролюминофоров.

Глава 4 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В НАЧАЛЕ XXI ВЕКА.

4.1. Люминофоры для электронно-лучевых приборов.;.

4.1.1. Люминофоры для традиционного цветного телевидения.

4.1.2. Однолучевые кинескопы и люминофоры для них.;.

4.1.3. Люминофоры, изменяющие цвет свечения в зависимости от плотности тока.

4.2. Люминофоры для люминесцентных ламп.

4.3. Низковольтные катодолюминофоры для вакуумных люминесцентных индикаторов

4.4.Люминофоры для газоразрядных индикаторных панелей.

4.5.Хемилюминесцентные композиции.

Глава 5 ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСТОРИКО-НАУЧНОГО АНАЛИЗА В ОБЛАСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЛЮМИНОФОРОВ.

5.1.Наукометрический анализ информационных потоков по люминесценции.

5.2.Система отраслевых обзоров как основной инструмент анализа и научно-технического прогнозирования.

5.3.Возможности использования патентной информации при определении тенденций развития люминофоров.

5.4.Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров.

5.5.Алгоритм проведения научно-технического прогнозирования и информационного обеспечения.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации2005 год, автореферат по истории, Авербух, Виктор Михайлович

Представленная работа содержит результаты историко-технических исследований развития зарубежных и отечественных разработок по созданию и усовершенствованию люминесцентных материалов для средств отображения информации во второй половине XX века и вытекающие из этого анализа перспективы их развития.

Исследования выполнены во ВНИИ люминофоров (реорганизованного в НПО «Люминофор», затем в ЗАО НПФ «Люминофор») в период с 1970 года по настоящее время. Значительная часть работ проводилась- по заданию Министерства химической промышленности СССР, Научного Совета по люминесценции и развитию ее применений в народном хозяйстве АН СССР и Всесоюзного объединения «Союзреактив».

Актуальность проблемы. В шестидесятые-семидесятые годы прошлого века произошло становление отечественной промышленности люминофоров и развитие прикладных научных исследований в этой области. Люминофоры, высокочистые вещества, получаемые тонким неорганическим синтезом, без которых не может быть телевидения, люминесцентного освещения, различных систем светового отображения информации: радарных экранов, электроннолучевых трубок, компьютеров, буквенно-цифровых индикаторов, рентгенографии и других систем. От качества люминофоров, в первую очередь, зависят потребительские светотехнические характеристики приборов: яркость, цвет свечения, цветопередача, контрастность. Люминофоры определяют и срок службы приборов, количество потребляемой ими электроэнергии, значительно расширяют диапазон их применения.

Люминофоры широко применяются для охраны здоровья людей и предупреждения заболеваний. Это относится к люминесцентным рентгеновским экранам и термолюминесцентным детекторам ионизирующих излучений.

Отечественная промышленность люминофоров длительное время отставала от зарубежной по номенклатуре люминофоров, их качеству и областям применения, а отечественная наука уступала зарубежной по исследованию физико-химических свойств люминофоров и созданию широкой гаммы отечественных марок промышленных люминофоров. В первую очередь это отставание проявлялось в номенклатуре и качестве люминофоров для цветного телевидения и люминесцентного освещения. Да и сами эти потребляющие люминофоры отрасли - бытовая электроника, светотехника, только начинали наращивать свой промышленный потенциал. Поэтому, знание состояния, этапов и тенденций развития зарубежных исследований и промышленного производства люминофоров было крайне необходимым для определения перспективных направлений исследований и путей развития отечественной промышленности люминофоров.

Изучение деятельности ведущих зарубежных фирм, этапов и результатов их исследований в области физики, химии и технологии люминофоров, установление химического состава и параметров новых марок люминофоров и особенностей их применения, проведение анализа достигнутых в передовых странах результатов и тенденций их дальнейшего развития, применительно к условиям отечественного производства, существенно ускорило ликвидацию сложившегося отставания и способствовало улучшению параметров отечественных люминофоров и изделий с ними в кратчайшие сроки. Отсюда вытекает необходимость проведения историко-технического анализа развития исследований не только в области физики, химии и технологии люминофоров, но и в области качества и особенностей конструкции изделий с люминофорами: кинескопов, люминесцентных ламп, рентгеновских экранов и устройств отображения информации.

Ретроспективный анализ развития зарубежных исследований в области люминофоров является базой, которая позволила провести прогностическую оценку направленности отечественных исследований и более обоснованно определить сроки и пути достижения прогнозируемых результатов, а также способствовала стимулированию исследований по расширению применений люминесценции, поиску новых люминесцентных матриц, технологических приемов их синтеза.

Для осуществления историко-технического анализа в такой специфичной области знаний, какой является люминесценция и ее применения, необходимо создание специального инструментария для проведения информационного обеспечения такого анализа и применения его в разработке отраслевых научно-технических прогнозов и их практической реализации.

Цель работы - сбор, систематизация, обобщение, изучение историко-технических данных и выдача рекомендаций по развитию отечественных физико-химических исследований и качества люминесцентных материалов. В соответствии с поставленной целью основные этапы работы заключались в:

- определении отдельных этапов развития конструктивных особенностей зарубежных изделий с люминофорами и их влиянии на потребительские характеристики;

- проведении сопоставительного анализа изменения физико-химических свойств, качества отечественных и зарубежных катодо-, фото-, электро-, рентгено- и термолюминофоров, в первую очередь, люминофоров для цветного телевидения и люминесцентных ламп;

- разработке научно-технических прогнозов развития исследований по повышению качества отечественных люминофоров и создание в 1980-1985 гг. новых промышленных марок с параметрами, соответствующими мировому уровню качества.

Кроме того, решалась задача определения тенденций развития применения люминофоров и улучшения их качества в средствах отображения информации в начале XXI века.

Научная новизна работы.

В диссертационной работе:

- впервые в постановке автором сформулирована проблема изучения истории развития исследований и создания зарубежных и отечественных промышленных люминесцентных материалов, изменению их химического состава и параметров качества;

- показано поэтапное влияние изменения качества люминофоров и конструктивных особенностей кинескопов на основные потребительские характеристики телевизоров цветного изображения: яркость, светоотдачу, цветопередачу. Предложены пути повышения качества отечественных люминофоров и кинескопов;

- исследованы состояние и тенденции развития люминофоров для люминесцентных ламп, расширение областей их применения. Определены основные направления повышения качества ламп и отечественных люминофоров для них; 5

- установлена преобладающая тенденция создания самых массовых телевизионных и ламповых люминофоров на основе соединений редкоземельных элементов, что значительно улучшает параметры изделий, расширяет области применения, но и увеличивает их стоимость;

- впервые, на основе анализа тенденций развития (15-ти летний период) люминофоров для средств отображения информации в передовых странах, в соответствии с Генеральной целью научно-технической политики в области люминофоров, выполнены среднесрочные нормативные прогнозы (упреждение 10 лет) отечественных исследований по совершенствованию качества люминофоров и изделий с ними, которые реализовывались в период 1980-1985 гг.;

- показано соответствие качественных параметров и номенклатуры отечественных люминофоров зарубежному уровню, достигнутых в 90-е годы XX века;

- на основании анализа предшествующего опыта сформулированы возможные направления развития различных классов и типов люминофоров для средств отображения информации (катодо-, фото-, рентгено- и электролюминофоров) в начале XXI века;

- рассмотрено развитие люминесцентных материалов для создания плоского телевизионного экрана;

- в качестве информационной основы для проведения историко-технического анализа и определения перспектив развития люминофоров разработана система обзорно-аналитических исследований, принципы создания и ведения Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, а также алгоритм проведения таких исследований.

Практическая ценность данного исследования состоит в том, что:

- собраны научно-технические материалы о деятельности ведущих зарубежных фирм по разработке и созданию новых люминесцентных материалов, изменению конструктивных особенностей изделий с ними и улучшению их потребительских характеристик;

- литературный анализ изменения химического состава, улучшения качества зарубежных телевизионных и ламповых люминофоров позволил определить уровень отечественных исследований и способствовал выполнению тем НИР и ОКР по ликвидации имевшегося отставания;

- прогностические разработки (с упреждением 10 лет) по определению наиболее перспективных матриц люминофоров и активаторов для создания отечественных люминофоров с параметрами на уровне мировых достижений были использованы при принятии управленческих решений в 1980-1985 гг.; из 24-х нормативных прогнозных позиций не были осуществлены только две;

- стимулированы разработки многоцветных однолучевых люминофоров и хемилюминесцентных композиций;

- показано соответствие номенклатуры и качества отечественных люминофоров мировому уровню, достигнутые в 90-е годы;

- намечены перспективы развития в начале XXI века исследований по усовершенствованию и созданию новых люминофоров для люминесцентных ламп, низковольтных и газоразрядных устройств отображения информации;

- проведен анализ информационных потоков и выявлены наиболее информативные издания по люминесценции и люминофорам;

- создан Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, в который введены данные о свойствах 1001 промышленной марке люминофоров (из них 209 марок разработанных в СССР и России), которые использовались исследователями в повседневной работе;

- издан каталог «Люминесцентные материалы и особо чистые вещества»;

- создан фонд изобретений и патентов на люминофоры;

- подготовлены обзоры о состоянии зарубежной промышленности люминофоров, производственной и научной деятельности ведущих фирм мира в области люминофоров и изделий с ними, которые издавались НИИТЭХИМом в серии «Люминофоры и особо чистые вещества».

На защиту выносятся следующие основные положения:

1 .Проведен анализа тенденций развития зарубежных люминофоров для средств отображения информации во второй половине XX века и установлено, что основными из них являются следующие:

- влияние изменения конструктивных особенностей кинескопов, люминесцентных ламп в сочетании с улучшением качества люминофоров, основного оптического элемента данных устройств, на потребительские характеристики этих изделий;

- в целях повышения характеристик люминофоров интенсивно развертывались процессы создания и развития новых типов люминесцентных соединений для средств отображения информации.

2.Осуществлено обоснование выполненных автором исследовательских и нормативных научно-технических прогнозов развития люминофоров на период 1980-1985 годы (упреждение 10 лет), которые использовались в практике отечественных научно-технических исследований, и проведена их историческая верификация, показавшая, что в большинстве случаев прогнозы сбылись.

3.Совокупность полученных в диссертации данных, подтверждает соответствие качественных параметров отечественных люминофоров, достигнутых в конце XX века, лучшим зарубежным образцам.

4.Выявлены тенденции отечественных исследований по улучшению и разработке люминофоров в начале XXI века, из которых основной является тенденция создания эффективных люминофоров для плоского экрана телеприемника на основе вакуумных люминесцентных йндикаторов и газоразрядных плазменных индикаторных панелей.

5.Разработана методология информационного обеспечения историко-технических исследований и прогнозирования в области люминофоров, включающая систему отраслевых обзоров, принципы создания Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров и алгоритм проведения этих исследований. Показано, что эта методология позволяет проводить сбор, систематизацию и обобщение достоверных данных об истории, состоянии, и тенденциях развития исследований в области люминофоров, особо чистых материалов и изделий с ними.

6.Использование результатов исследований в практических целях позволило сделать вывод о необходимости систематического проведения историко-технического анализа развития люминофоров и их применения.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений. Работа изложена на 314 листах машинописного текста, включает 44 таблицы, 33 рисунка и четыре приложения на 7 листах. Список цитируемых источников составляет 405 наименований, в том числе 187 на иностранных языках. Основные результаты изложены в 62 статьях, обзорах, тезисах докладов, каталогах и одной монографии.

Заключение научной работыдиссертация на тему "Анализ развития зарубежных люминофоров и его применение для улучшения отечественных люминесцентных материалов"

5. Выводы об основных тенденциях развития отрасли.

6. Список использованной научно-технической . и технико-экономической литературы.

В качестве примера приведем структуру, подготовленного нами обзора «Современное состояние и тенденции развития производства люминесцентных ламп и люминофоров для них за рубежом».

Введение

Основные направления разработок по улучшению качества параметров люминесцентных ламп.

Новые люминесцентные источники света.

Области применения люминесцентных ламп.

Конкуренты люминесцентных ламп.

Люминофоры для люминесцентных ламп.

Заключение.

Список научной литературыАвербух, Виктор Михайлович, диссертация по теме "История науки и техники"

1. Органическое сочетание данной системы обзоров с уже существующимиавтоматизированными системами управления и базами данных, органамистатистики позволит получить более полную картину состояния отраслей ивыявить тенденции их развития.

2. Достаточно полный охват всех отраслей, подотраслей и отдельных направлений исследований и/или промышленного производства,

3. Взаимосвязь отдельных обзоров,

4. Достаточно полное и всестороннее рассмотрение в каждом обзоре исторических аспектов и основных этапов развития исследований во взаимосвязи со смежными отраслями,

5. Необходимая периодичность и согласованность их составления.

6. Структура системы представляется нам в виде иерархического древа счетко выраженными вертикальными и горизонтальными взаимосвязями.

7. Вертикальная взаимосвязь иерархическая подчиненность типа "выше -ниже" по отраслевому принципу или по составляющим (комплектующим) сложных изделий.

8. Официальные издания (различные статистические ежегодники, справочники фирм, справочники авторов и др.) освещают экономическую сторону исследуемой отрасли: размещение предприятий, их мощности, объемы производства и т.д. 367.

9. Отчеты о заграничных командировках на предприятия и конференции позволяют познакомиться с зарубежным уровнем исследований и состоянием производства. Кроме того, организаторы конференций впредь будут присылатьновые информационные материалы и извещения.1

10. Важное значение имеют реферативные издания (РЖ ВИНИТИ, «Chemical Abstracts» и др.), в которых весьма полно отражены публикацииученых разных стран. Кроме того, эти журналы имеют справочно-поисковый аппарат, облегчающий поиск.

11. Информационные материалы о деятельности фирм должны (по возможности и мере накопления данных) содержать все доступные.

12. Существенную информацию для выявления тенденций в прошлом и прогнозирования можно получить, собрав сведения об авторах, их публикациях и изобретениях.

13. Отдельно собирается физико-химические данные на промышленно выпускаемые марки люминофоров. Причем, опубликованные в проспектах характеристики следует проверить измерениями, чтобы убедиться в их достоверности, а не рекламном характере.

14. Накопление фактографической информации о свойствах промышленных марок люминофоров и исследуемых соединений позволит подготовить прогностическую информацию о тенденциях изменения качества продукции и перспективности тех или иных соединений.

15. Возможности использования патентной информации при определении тенденций развития люминофоров

16. Наиболее часто используемыми методами прогнозирования при составлении прогнозов на основе патентной информации являются известные нам уже методы экстраполяции и методы экспертных оценок 379.

17. Методы экспертных оценок как самостоятельные методы прогнозирования на основе патентной информации достаточно эффективны при среднесрочном и долгосрочном прогнозировании.

18. Таким образом, подготовка и проведение прогноза по методу экспертных оценок фактически включает в себя наиболее трудоемкую часть работы экстраполяционного прогноза.

19. Мы рассмотрим возможности и особенности использования патентной информации при определении состояния и тенденций развития (прогнозирования) в области люминофоров 383, 384.