新型合成发光宝石在京通过鉴定

作     者：沈才卿 

作者机构：北京市9818信箱邮政编码100029 

出 版 物：《超硬材料工程》 (Superhard Material Engineering)

年 卷 期：2001年第4期

页      面：24-24页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：宝石学 磷光 发光 物相组成 辉度 晶体结构 结晶构造 固体结构 放射性比活度 稀土元素 ⅢB族元素 中国地质大学 

摘      要：2001年7月5日,中国宝玉石协会人工宝石专业委员会在中国地质大学(北京)学术交流中心主持召开了,有关珠宝专家、中国地质大学(北京)的教授和部份老师、北京华隆亚阳技术开发有限责任公司总经理郝庆隆及公司领导、北京宏业亚阳荧光材料厂领导、新闻媒体的记者等20多人参加了鉴定会. 庆隆夜光 合成发光宝石是 华隆亚阳技术开发有限责任公司 最近开发的新产品,具有高强度的磷光发光和极长时间磷光余辉的特点,其材料是以碱土金属、硼铝酸盐为基质,加入稀土元素激活,经高温加压煅烧而成.煅烧前的粉料已经以 长余辉发光材料特殊晶格结构及其特殊工艺 于1999年获得美国国家专利局授予的发明专利权,并于2001年2月获得中国国家专利局授予的发明专利权.煅烧后形成宝石的发光机理、化学成份、组成物相的晶体结构、长余辉辉度测试及其宝石学特性等工作是由中国地质大学(北京)施倪承教授协助完成的.(1)化学成份:为加稀土激活剂铕和镝的硼铝酸锶;(2)物相组成:由两种晶体结构不同的物相组成:称之为A物相和B物相,其中A物相是该宝石组成的主要物相,约占90%:B物相占10%.(3)发光机理:作为激活剂的稀土元素铕和镝的原子在晶体结构中置换了部份锶原子,由于它们的电子价态不一样,造成了晶体结构的缺陷,这些缺陷就像 陷阱 一样有俘获电子的功能.当晶体结构中的电子受到外界能量(如光源照射)激发后,电子从能量的基态跃迁至激发态(电子吸收多大能量被激发可从吸收光谱查证),但处于激发态的电子有放出多余能量回到基态的本能,此时我们就可以看到带一定亮度颜色的萤光或磷光. 萤光 是指光照停止颜色即消失的现象, 磷光 是指光照停止后颜色保留一段时间的现象,保留时间很长的叫 长余辉 .一般宝石只有萤光,没有磷光.获得 长余辉磷光 的 庆隆夜光合成发光宝石 是加入稀土激活剂的功劳,它们不让电子从激发态一步跳回到基态,而是先跳到中间能级(即 陷阱 中)再跳回基态,这就延长了发光时间,形成长余辉磷光.磷光的亮度(强度)由 陷阱 的多少决定, 陷阱 数越多,亮度越大;磷光的颜色由 陷阱 能级的大小决定,此能级的能量大小相当于可见光中的什么颜色,我们就看到什么颜色.所以,若想改变磷光的颜色,可以用别的元素代替铕和镝,以便改变 陷阱 能级的大小,就可以获得想要的磷光颜色.目前, 庆隆夜光合成发光宝石 有绿、蓝、黄和紫四种磷光颜色.(4)磷光余辉辉度测定:测定方法是先将宝石样品进行24小时遮光保存,然后用27瓦的桌上荧光灯距离为60cm(约100流明)进行照射,约30分钟后停止照射并开始测量磷光余辉辉度.结果显示:5秒钟时的辉度为11570mcd/m2,余辉时间可超过10小时,最长可达60-70小时,所以是高亮度、长余辉合成发光宝石.(5)宝石学特性:折射率为1 655;摩氏硬度为6 6;密度为3 54g/cm3.带不同颜色的不透明烧结物,在可见光或紫外光照射后可见到赏心悦目的、美丽柔和而持久的磷光,色调多样.(6)放射性测定:由于 庆隆夜光合成发光宝石 不是利用放射性原理发光,而是利用稀土元素激活原理发光,故宝石中不含放射性.经中国计量科学研究院测定的放射性比活度(Bq/g):总α放射性小于0 055;总β放射性小于0 024,远远低于我国国家环保局发布的国家标准 GB8703-88辐射防护规定 中规定的 天然固体放射性物质豁免限值为350Bq/g 的标准,可放心使用.