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Fósforos de europio para televisión en color

1964
  • Albert K. Levine
  • Frank C. Palilla
Análisis de laboratorio de fósforos de vanadato de itrio dopados con europio para aplicaciones de televisión en color.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El descubrimiento de que el vanadato de itrio dopado con europio ([latex]YVO_4:Eu^{3+}[/latex]) podía actuar como fósforo rojo brillante supuso un avance decisivo para la televisión en color. Antes, los fósforos rojos eran débiles y producían colores apagados. La emisión roja, intensa y de banda estrecha, del ion [latex]Eu^{3+}[/latex] permitió obtener pantallas de colores brillantes y vibrantes, mejorando drásticamente la calidad de la televisión en color y estableciendo el estándar de la tecnología de visualización.

La clave de esta tecnología reside en la estructura electrónica del ion europio trivalente ([latex]Eu^{3+}[/latex]). Al estar incrustado en una red cristalina anfitriona como el vanadato de itrio ([latex]YVO_4[/latex]) o el óxido de itrio ([latex]Y_2O_3[/latex]), el material anfitrión absorbe energía, generalmente de un haz de electrones en un tubo de rayos catódicos (CRT). Esta energía se transfiere eficientemente a los iones [latex]Eu^{3+}[/latex]. Los iones se excitan a niveles de energía superiores y luego se relajan emitiendo fotones. Las transiciones responsables de la luz roja son específicamente las transiciones [latex]^5D_0 to ^7F_J[/latex] (donde J=0, 1, 2, 3, 4), que son transiciones ff intraconfiguracionales. Estas transiciones están nominalmente prohibidas por las reglas de selección de la mecánica cuántica, pero las interacciones con la red cristalina relajan estas reglas, permitiendo la emisión. La transición clave [latex]^5D_0 to ^7F_2[/latex] produce una línea de emisión muy nítida e intensa a aproximadamente 611 nm, que corresponde a un color rojo puro. Esta pureza e intensidad fueron muy superiores a las de los fósforos rojos anteriores, que presentaban emisiones amplias y débiles y a menudo contaminaban los canales verde y azul, lo que resultaba en imágenes descoloridas.

El desarrollo realizado por Levine y Palilla en GTE Laboratories fue un hito. Resolvió el "problema del rojo" que había afectado a la industria televisiva durante años. El brillo del nuevo fósforo rojo era mucho mayor que el de los fósforos verde y azul existentes, por lo que los fabricantes tuvieron que reducir su concentración en la mezcla de la pantalla para lograr un color blanco equilibrado. Esta innovación no solo hizo que la televisión en color fuera comercialmente viable y atractiva para el mercado masivo, sino que también impulsó nuevas investigaciones en otros campos. tierras raras Fósforos para diversas aplicaciones, incluyendo iluminación y láseres.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Física del estado sólido

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de la fluorescencia y la fosforescencia
  • desarrollo del tubo de rayos catódicos (crt)
  • descubrimiento del europio y el itrio
  • comprensión de los espectros de emisión atómica y la mecánica cuántica
  • Las primeras investigaciones sobre fósforos inorgánicos como el sulfuro de zinc

Aplicaciones

  • televisores y monitores en color de tubo de rayos catódicos (CRT)
  • Iluminación fluorescente para mejorar el índice de reproducción cromática
  • Hilos de seguridad antifalsificación en billetes (por ejemplo, euros)
  • ensayos biomédicos que utilizan fluorescencia resuelta en el tiempo
  • iluminación de estado sólido (leds)

Patentes:

  • US Patent 3,418,246

Ideas para posibles innovaciones

  • Pantallas OLED que utilizan complejos de europio como emisores rojos para una mayor eficiencia
  • Pinturas sensibles a la temperatura para diagnóstico aeroespacial y de motores que utilizan la fluorescencia dependiente de la temperatura del europio
  • solar concentrators where europium phosphors shift uv light to visible wavelengths to improve photovoltaic cell efficiency
  • persistent luminescence materials (‘glow-in-the-dark’) for safety signage with extremely long afterglow
  • upconversion nanoparticles for deep-tissue bioimaging, where infrared light is converted to visible red light by europium
  • Iluminación de estado sólido (LED) con calidad de color mejorada mediante fósforos rojos a base de europio
  • Dosímetros termoluminiscentes para medir la exposición a la radiación con alta sensibilidad
  • Herramientas de análisis forense que utilizan compuestos a base de europio para detectar huellas dactilares latentes o fluidos corporales.
  • Sensores basados ​​en lantánidos para detectar iones metálicos específicos o biomoléculas en solución
  • Procesamiento de información cuántica utilizando los largos tiempos de coherencia de los espines de iones de europio en una red cristalina
Relacionado con: europio, fósforo, televisión en color, CRT, luminiscencia, vanadato de itrio, fósforo rojo, fluorescencia, transición ff, Albert Levine.

Contexto histórico

Fósforos de europio para televisión en color

1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970
1970
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1970
1974-11-15

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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