量子裂变氧化物荧光物质及其制备方法 本发明通常涉及新的氧化物材料，可用做一种荧光物质。更准确地说，本发明包括搀杂了Pr3+的氧化物荧光物质，当受到VUV(真空紫外线)的照射时会呈现量子裂变。更准确地说，在第一个实施方案中，氧化物是一种形式为La1-xPrxMgB5O10的物质组合物，其中0＜X≤0.20，和制备这种氧化物的方法，在第二个实施方案中，氧化物是一种形式为SrxPr1-xAl12-xMgO19的物质组合物，其中0＜X≤0.20，和制备这种氧化物的方法。
单一紫外光子变成两个可见光子，其结果是荧光的量子效率超过1的，被称为量子裂变。量子裂变材料作为照明用的荧光物质是非常理想的，如荧光灯。合适的量子裂变材料原则上能产生显著明亮的光源。以前已证明了量子裂变存在于氟化物基的材料中。一种在YF3基质中含0.1％Pr3+的材料，已被证明在185nm光线照射激发下每吸收一个UV光子可产生一个以上的可见光子。测量此材料的量子效率为145％±15％，因而大大超过了1。通过Pr3+离子产生量子裂变的临界条件只能在氟化物基材料中获得。但是，氟化物基的化合物没有足够的稳定性而使其能在荧光灯中作为荧光物质使用，因为已知它们能与这类灯中提供UV的Hg蒸气反应，而形成一种不能显示量子裂变的材料。
因此，需要开发具有量子裂变性能的材料，这种材料不但稳定而且适用于当代技术的灯泡中(如含Hg荧光灯)，如金属氧化物。
本发明包括搀杂有Pr3+的氧化物荧光物质，Pr3+在受VUV照射时能显示量子裂变。还期望在释放Hg蒸气的情况下，能具有所要求的化学稳定的特性。
在第一个实施方案中，本发明包括一种氧化物材料地形式物质的组合物，该材料的原子比为：La1-xPrxMgB5O10；其中0＜X≤0.20。
本发明的第一个实施方案，也可描述成一种硼、镧、镨和镁的氧化物，它受VUV照射激发时会呈现出量子裂变。
本发明还可被描述为一种制备La1-xPrxMgB5O10材料的方法，其中0＜X≤0.20，该方法包括以下步骤：选择所需的X值以确定所需的组合物；由一定量的各种化合物La2(CO3)3·8H2O、Pr6O11、MgO和H3BO3制成基本上均质的混合物，该混合物要足以能满足所需组合物的化学计算要求；并在一定温度且为非氧化性气体中焙烧混合物，焙烧时间要足以使材料烧结并保持Pr在Pr3+的状态。
在第二个实施方案中，本发明包括一种具有一定原子比的氧化物材料形式的物质组合物，包括：Sr1-xPrxAl12-xMgxO19；其中0＜X≤0.20。
本发明的第二个实施方案甲也可被描述成为一种铝、锶、镨和镁的氧化物，它在受到VUV照射的激发下能呈现量子裂变。
本发明还可被描述成一种制备Sr1-xPrxAl12-xMgxO19材料的方法，此处0＜X≤0.20，该方法包括以下步骤：选择所需的X值以确定所需的组合物；由一定量的各种化合物SrCO3、Pr6O11、Al(OH)3和MgO制成一种基本上均质的混合物，该混合物能足以满足所需组合物的化学计算要求；并在一定温度下的非氧化性气体中焙烧该混合物，焙烧时间要足以使所述材料烧结并保持Pr在Pr3+的状态。
本发明的其它优点可通过审阅说明书和所附的权利要求来理解。
图1是本发明第一实施方案的荧光物质发射强度测定值随波长变化的曲线图。
图2是本发明第二实施方案的荧光物质发射强度测定值随波长变化的曲线图。
图3是一种含有本发明任意一种荧光物质的灯的示意图。
在第一实施方案中，本发明通常涉及一种新的氧化物材料，包括硼、镧、镨和镁的复合氧化物。在第二实施方案中，本发明通常涉及一种新氧化物材料，包括铝、锶、镁和镨的复合氧化物。两种材料中的任意一种都可用做荧光物质，并都特别有价值，因为它们在VUV照射环境中受UV辐射激发时都可观察到呈现量子裂变。这种材料凭经验可被确定是一种量子裂变物质，因为根据该材料在400nm下受VUV照射激发的发射光谱中能观察到特征峰或位移，如相应的图1或图2所示。在400nm处的位移已知是量子裂变材料的一个特征，并且对发射光谱强度/波长的检测提供了一个测试荧光物质量子裂变性能的简便方法，而不同于为达到此目的用更多的时间去测量量子效率。
对许多硼、镧、镨和镁复合氧化物的发射光谱强度/波长的分析得出这样的实验鉴定：本发明第一实施方案的氧化物，其组成的范围用原子比例表示为：
La1-xPrxMgB5O10；此处0＜X≤0.20时，可特别明显地观察到量子裂变。
对许多铝、锶、镁和镨的复合氧化物的发射光谱强度/波长的分析得出这样的实验鉴定：本发明第二实施方案的氧化物，其组成的范围用原子比例表示为：
Sr1-xPrxAl12-xMgxO19；此处0＜X≤0.20时，可特别明显地观察到量子裂变。
无条件限制，量子裂变现象起因于Pr3+离子在氧化物晶格中的UV激发。因此，本发明的氧化物应被处理以保持Pr以Pr3+离子存在于氧化物晶格中。
量子裂变氧化物，Sr1-xPrxAl12-xMgxO19，此处0＜X≤0.20，已被加入含Hg的VUV装置中，激发后可做为UV源。这种氧化物甚至在暴露于Hg约100小时以后，也能继续呈现量子裂变。因此，本发明的第一实施方案所说的氧化物也被认为在Hg蒸汽环境中能保持量子裂变。
特征在于VUV照射中量子裂变性能和在Hg释放环境下稳定的本发明的氧化物可作为荧光灯中的荧光物质使用。参见图3，灯50包括真空外壳装置60，装在外壳60装置里的VUV照射源70，和装在外壳里并适于被VUV照射源激发的荧光物质80，所说的荧光物质80包括一种硼、镧、镨和镁的氧化物，该氧化物在受VUV照射激发时会呈现量子裂变，或者一种铝、锶、镨和镁的氧化物，在受VUV照射激发时也会呈现量子裂变。在优选实施方案中，灯50是一种荧光灯，真空外壳装置60包括一个真空玻璃管。VUV照射源70是一种Hg和位于玻璃管中的激发装置的组合体，可被用来引起Hg蒸汽的释放以激发荧光物质80。
实施例1：
一种预计制取50克最终材料的本发明氧化物的样品，通过混合以下物质来制备：
La2(CO3)3·8H2O37.78
Pr6O111.1278
MgO5.34
H3BO341.4g
原材料用带有ZrO2研磨介质的球磨机混合。混合了的物质在混和气体(1％H2-99％N2)中焙烧，以防止Pr氧化成Pr4+，并保持Pr在晶格中为Pr3+状态。原材料的最终组成为La0.95Pr0.05MgB5O10。
制备第一实施方案的氧化物的通用方法包括选择所需的X值以便确定所需的组合物；将La2(CO3)3·8H2O、Pr6O11、MgO和H3BO3中每一种化合物按一定量制成基本上均质的混合物，各化合物的量要足以满足所需组合物化学计算的需要，将混合物在非氧化性气体的一定温度下焙烧，焙烧时间要足以使所述材料烧结并保持Pr在Pr3+状态。
所述材料在VUV设备中的185nm照射下照射。监测300-500nm产生的发射物，并示于图1。
实施例2
一种预计制取50克最终材料的本发明氧化物的样品，通过混合以下物质来制备：SrCO39.77g
Pr6O11O.59g
Al(OH)364.94g
MgOO.14g
原材料用带有ZrO2研磨介质的球磨机混合。使混和了的材料在1500℃现有炉内的空气中焙烧5小时使所述材料烧结，但是，在空气中焙烧通常是不理想的，因为会导致Pr氧化成Pr4+而不是Pr3+。因此，在本实施例中，烧结的样品要被再研磨，并在1200℃的混合气体(1％H2-99％N2)中焙烧另外5小时以将Pr还原为Pr3+。该材料的最终组成为：
Sr0.95Pr0.05Al11.95Mg0.05O19
制备本发明第二个实施方案的氧化物通用方法包括选择100种所需的X值以确定所需的组合物；由一定量的各种化合物SrCO3、Pr6O11、Al(OH)3和MgO制成110种基本上均质混合物，各化合物的量要足以满足所需组合物的化学计算要求；在非氧化性气体的一定温度下焙烧混合物，焙烧时间要足以使所述材料烧结并保持Pr在Pr3+状态。
所述材料在VUV装置中的185nm照射下照射，监测300-500nm产生的发射物，并示于图2。除了在400nm处的位移外，还观察到在可见光谱中约480nm处有一位移。