紫外可见X射线写入红外读出的多功能光学材料及其元件 本发明是一种光或图象存储的光学材料及其元件，这种材料能将紫外和X—射线等电离辐射或图象存储起来，然后在红外光作用下将存储的图象以可见发光的形式显示出来；或者，当本材料对紫外光曝光后，具有能将近红外辐射的象转换成可见光或图象的功能。本发明材料也对可见光敏感，因而是一种多功能的光或图象存储材料。
具有类似功能的材料大都是掺有二种稀土离子的IIa—VIb族化合物，例如SrS(Eu，Sm)有很好的光致发光特性，它能用蓝光写入并发射桔红光，又如SrS(Ce，Sm)能输出绿光但效率较低，且材料不易做得稳定[见美国专利US 4806772(HO5B33/00)；US4812659(HO5B33/00)；US 4812660(HO5B33/00)]。由于这些材料中具有较深的陷阱，能稳定的俘获电子，并只当用近红外光(λ＜1.7μm)才能引起光致发光，这种现象和有关材料已被用于制作对近红外光响应的红外敏感元件。同时也用于光存储和信息处理中的图象存储和转换元件。
本发明的主要目的是提供一种紫外可见和X—射线图象存储材料及元件，这种存储的图象能稳定的保持一定长的时间，当用红外光激励后能以可见发光显示图象。同时又是一种红外敏感元件或红外象转换元件，它只要对紫外(λ＜350nm)曝光充能后，就能显示红外光或将红外光在元件上的成象转换成可见的象。
本发明的多功能光学材料，是由多元化合物构成的。其基质成分为碱土硫化物，主要成分为特殊的杂质，它决定材料的发光特性，及其它添加物(碱土硫酸盐，碱卤化物，碱土卤化物等)。主要基质成分碱土硫化物，在不加其它成分前，不具备任何可利用地特性。掺进主激活剂为金属铜离子使其获得了光致发光的特性，而第二种杂质即辅激活剂钐、铈等的掺入使之具有了光存储和红外上转换的特性。
本发明多功能光学材料的化学成份：
主要成分为碱土硫化物，其中掺有两种以上杂质离子，一种为铜，另一种是钐和铈，同时加适量的助熔剂(如用碱土硫酸盐和碱土氟化物，或用氟化碱等)，来增加发光强度。稀土离子可以是氧化物，或硫化物或硫酸盐或卤化物的形式加入。其相对重量比为：
SrS (83.66～99.94)·(1-x) wt％
CaS (83.66～99.94)·x wt％其中x＝0～1
CuSO4 0.05～0.20 wt％
Sm2O3 0.01～0.06 wt％
Ce2O3 0～0.08 wt％
LiF 0～8 wt％
CaF2 0～4 wt％
CaSO4 0～8 wt％
应用本发明的多功能光学材料制备红外传感元件
1.将上述化合物按所需比例称好混合，研磨后压成片状，之后放入高温炉中，在惰性气氛下加热，于1000-1200℃温度烧0.5-2.5小时，冷却后即得本发明的光学材料。将上述制得的材料块，粉碎磨细后混入透明胶或某种有机粘和剂(如多聚物和树脂)中，敷在透明薄板衬底(如玻璃，石英，有机玻璃片等)上，获得图象处理元件。
2.将上述化合物按所需比例称好，混合研磨后直接沉积在氧化铝等耐高温的透明衬底上，之后放在高温炉中，在惰性气氛下加热，于1000-1200℃温度烧0.5-2.5小时，冷却后即得本发明的元件。上述制得的元件可根据不同的需要，涂以适当的保护膜以便使用。
本发明元件的主要用处
1.紫外X—射线图象或光信息的存储与处理。
2.二进制数据编码，～350nm和～270nm写入，近红外(λ＝0.75－1.4μm)读出；
3.图象或信息处理；
4.防伪商标或隐形码；
5.多重存储器件；
6.多层存储器件。
本发明的优点
1.具有电子俘获材料响应快，分辨高，线性范围大等特点；
2.具有双重写入特性。例如某些元件可用～430nm写入，也可用350nm的光写入，近红外光读出时能同时显示不同光写入的信息；
3.写入光波长～350μm与已有的某些电子俘获材料[如：SrS(Eu，Sm)，SrS(Ce，Sm)，CaS(En，Sm)和CaS(Ce，Sm)等]的不同，可组合成多波长写入的多层膜结构的光存储元件；
4.发射光波长可在较宽的可见光谱区内调整；
5.具有多种功能而且制造成本低。
附图说明：
图1.发光光谱分布图(纵座标为发光强度I，横座标为发光波长λ)。
图2.红外激励光谱响应(纵座标为发光强度I，横座标为激励光波长λ)。
六、实施例：
实例1：
按下而成分合成一种材料，其中各成分占总重量百分比率为：(x＝0)
SrS 90 wt％
CuSO4 0.14 wt％
Sm2O3 0.03 wt％
CaSO4 6.23 wt％
CaF2 3.6 wt％
按上述比例称取硫化锶9876mg、硫酸钙683.6mg、氟化钙395.4mg、硫酸铜15mg、氧化钐3.3mg混合研匀后放在电炉中，于1000℃温度下烧2.5小时，同时通氩气。冷却后就得本发明的材料，然后再粉碎磨细后混入透明胶或有机粘合剂(如多聚物，树脂等)中，在透明衬底上制成膜层即获得本发明的元件。其发光光谱如图1曲线3。红外激励光谱如图2曲线1所示。
实例2：
按下而成分和成一种材料，其中各化合物占总重量百分比为：(x＝0.4)
SrS 68.8 wt％
CaS 27.5 wt％
CuSO4 0.14 wt％
Sm2O3 0.04 wt％
Ce2O3 0.03 wt％
LiF 3.49 wt％
按上述比例称取硫化锶22786mg、硫化钙9107.78mg、硫酸铜46.35mg和氧化钐13.2mg、氧化铈10mg、氧化锂1155.86mg混合研匀后放在氧化铝坩锅内，在电炉中，于1150℃温度下烧1.0小时，同时通氩气。冷却后可得本发明的材料及其元件。其发光光谱如图1曲线4所示。红外激励光谱如图2曲线2。
实例3：
按下而成分制成一种材料，其中各化合物占总重量百分比为：
(x＝0)
SrS 90.84 wt％
CuSO4 0.05 wt％
Sm2O3 0.01 wt％
CaSO4 5 wt％
LiF 4.1 wt％
按照上述比例称取硫化锶51866mg、硫酸钙2854.8mg、氟化锂2340.9mg、硫酸铜28.56mg和氧化钐5.8mg混合研匀后放在氧化铝坩锅中，于电炉内加热，在1020℃温度下烧2小时，同时通氩气。冷却后将所得材料磨细用各种涂膜的方法制成薄膜即获得本发明的元件。其发光光谱如图1曲线2所示。红外激励光谱如图2曲线1表明。
实例4：
按下面成分制成一种材料，其中各化合物占总重量百分比为：(x＝0)
SrS 90.8 wt％
CuSO4 0.10 wt％
Sm2o3 0.04 wt％
Ce2O3 0.06 wt％
LiF 9 wt％
按照上述比例称取硫化锶17498mg、硫酸铜19.27mg和氧化钐7.7mg、氧化铈11.5mg、氧化锂1734.38mg混合研匀后放在氧化铝坩锅中，于高温炉内加热，在1050℃温度下烧1.5小时，同时通氩气。冷却后即可得本发明的材料及元件。其激励发光光谱如图1曲线5所示。红外激励光谱如图2曲线1所示。
实例5：
按下而成分制成又一种材料，其中各化合物相对CaS的重量百分比为：(x＝1)
CaS 83.88 wt％
CuSO4 0.10 wt％
Sm2o3 0.02 wt％
LiF 8 wt％
CaSO4 8 wt％
按照上述比例称取硫化钙20554.7mg、硫酸铜24.5mg和氧化钐4.9mg、硫酸钙1960.39mg、氟化锂1960.39mg混合研匀后放在氧化铝坩锅中，于高温炉内加热，在1200℃温度下烧0.5小时，同时通氩气。冷却后将所得材料磨细用各种涂膜的方发制成薄膜即为本发明的元件，其激励发光光谱如图1曲线1所示。红外激励光谱如图2曲线3所示。