Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Programı

111 Pages·2010·3.97 MB·Turkish

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

MODĠFĠYE EDĠLMĠġ SOL - JEL PRO SESĠYLE STRONSĠYUM ALÜMĠNAT
ESASLI FOSFORESANS MALZEME SENTEZĠ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
Cem K ARAKAġ

Anabilim Dalı : Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Programı : Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Müh.

HAZĠRAN 2010

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ  FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

MODĠFĠYE EDĠLMĠġ SOL - JEL PROSESĠYLE STRONSĠYUM ALÜMĠNAT
ESASLI FOSFORESANS MALZEME SENTEZĠ

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ
Cem KARAKAġ
(506071223)

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 07 Mayıs 2010
Tezin Savunulduğu Tarih : 07 Haziran 2010

Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. Süheyla AYDIN (ĠTÜ)
EĢ DanıĢman : Prof. Dr. Mustafa Ürgen (ĠTÜ)
Diğer Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Müzeyyen MARġOĞLU (YTÜ)

HAZĠRAN 2010

ÖNSÖZ
Yüksek lisans çalıĢmam boyunca hoĢgörüsü ve çok kıymetli deneyimleri ile elinden
gelen tüm desteği maddi ve manevi anlamda veren, çok sevgili ve değerli hocam
Prof.Dr. Süheyla AYDIN‟a,
ÇalıĢmalarım süresince yardıma ihtiyaç duyduğumda hiçbir bilgiyi benden
esirgemeyen, her türlü konuda bana destek olan çok sevgili ve değerli abim, hocam
Yrd.Doç.Dr. Nuri SOLAK‟a,
Spektrofotometrik ölçümler konusunda büyük yardımlarını gördüğüm, sorduğum her
soruya bıkmadan sıkılmadan cevap veren saygı değer hocam Yrd.Doç.Dr. Oğuzhan
Gürlü‟ ye,
SEM analizlerim için her türlü bilgi ve teknik desteklerini aldığım Sayın Hocam
Prof. Dr. Mustafa ÜRGEN‟e ve SEM teknisyeni Sevgin TÜRKELĠ‟ye
Birlikte çalıĢmaya baĢladığımız ilk günden bu yana hiçbir yardımlarını esirgemeyen
her konuda bana yardımcı olan çalıĢma arkadaĢlarım AraĢ.Gör. A.Erçin ERSUNDU,
Günkut KARADUMAN, Okan ARIKAN, Duygu YARDIMCI ve Miray
ÇELĠKBĠLEK‟e,
Yüksek lisansım süresince hep birlikte olduğum dostlarım, Berkay UYGUN‟a, Yusuf
ÇELĠK‟e ve sonradan tanıma fırsatı bulduğum bize neĢe kaynağı olan Erdem
BAġKURT‟a, bilgisiyle ve sonsuz hoĢgörüsüyle değerli zamanını bana ayırmaktan
çekinmeyen Cansu KARAHASANOĞLU‟ na
YaĢamım boyunca varlıkları en büyük desteğim olan, bana verdikleri büyük sevgi ve
emek için minettar olduğum, çok sevgili ve değerli aileme,
Sonsuz teĢekkürlerimle

HAZĠRAN 2010 Cem KARAKAġ
(Metalurji ve Malzeme Mühendisi)

iii
iv
ĠÇĠNDEKĠLER
Sayfa
ÖNSÖZ ....................................................................................................................... iii
ĠÇĠNDEKĠLER .......................................................................................................... v
KISALTMALAR ...................................................................................................... ix
ÇĠZELGE LĠSTESĠ .................................................................................................. xi
ġEKĠL LĠSTESĠ ...................................................................................................... xiii
ÖZET ....................................................................................................................... xvii
SUMMARY ............................................................................................................. xix
1. GĠRĠġ VE AMAÇ .................................................................................................. 1
2. LÜMĠNESANS ....................................................................................................... 3
2.1 Lüminesans Malzemelerin Tarihçesi ve GeliĢimi .............................................. 5
2.2 Lüminesans OluĢum Mekanizması .................................................................... 6
2.3 Lüminesans Malzeme Üretim Yöntemleri ....................................................... 10
2.4 Uzun Süreli IĢıma Sağlayan Lüminesans Malzemeler ................................... 12
2.4.1 Uzun süreli ıĢıma sağlayan geleneksel fosforlar ........................................ 13
2.4.2 Uzun süreli ıĢıma sağlayan toprak alkali aluminat esaslı fosforlar ............ 16
2.4.2.1 Uzun süreli ıĢıma sağlayan SrAl O :Eu2+,Dy3+ fosforları yapısal
2 4
özellikleri 18
2.4.2.2 Uzun süreli ıĢıma mekanizmasının SrAl O : Eu2+,Dy3+
2 4
fosforlarında oluĢumu 21
2.4.2.3 Uzun süreli ıĢıma sağlayan SrAl O esaslı fosforların kullanım
2 4
alanları 22
3. DENEYSEL ÇALIġMALAR. ............................................................................. 23
3.1 Numunelerin Hazırlanması .............................................................................. 23
3.2 Numunelerin Termal Karakterizasyonu ........................................................... 25
3.3 Numunelerin Faz ve Mikroyapı Karakterizasyonu .......................................... 25
3.4 Numunelerin IĢıma DavranıĢı ve IĢıma Ömrü Karakterizasyonu .................... 27
4. DENEYSEL SONUÇLAR VE YORUMLAR ................................................... 29
4.1 Evropiyum ve Disprozyum Katkılı SrAl O Esaslı Numuneler ....................... 29
2 4
4.1.1 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit katkılı - ............. 30
0,90 2 4 0,05 0,05
4.1.1.1 Sr Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit katkılı- termal
0,90 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 31
4.1.1.2 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit katkılı X-
0,90 2 4 0,05 0,05
ıĢınları Karakterizasyonu 32
4.1.1.3 Sr Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit katkılı-
0,90 2 4 0,05 0,05
mikroyapı karakterizasyonu 33
4.1.1.4 Sr Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit katkılı- ıĢıma
0,90 2 4 0,05 0,05
davranıĢı ve ıĢıma ömrü analizi 34
4.1.2 Sr Al O : Eu , Dy numunesi -sitrik ve borik asit katkılı- ............. 38
0,90 2 4 0,05 0,05
4.1.2.1 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - sitrik ve borik asit katkılı- X-
0,90 2 4 0,05 0,05
ıĢınları karakterizasyonu 38
4.1.2.2 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - sitrik ve borik asit katkılı -
0,90 2 4 0,05 0,05
mikroyapı karakterizasyonu 39

v
4.1.3 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit katkılı- ............... 41
0,94 2 4 0,01 0,05
4.1.3.1 Sr Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit katkılı- X-
0,94 2 4 0,01 0,05
ıĢınları karakterizasyonu 41
4.1.3.2 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit katkılı-
0,94 2 4 0,01 0,05
mikroyapı karakterizasyonu 42
4.1.3.3 Sr Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit katkılı- ıĢıma
0,94 2 4 0,01 0,05
davranıĢı ve ıĢıma ömrü analizi 43
4.1.4 Sr Al O : Eu numunesi -üre ve borik asit katkılı- ............................. 44
0,95 2 4 0,05
4.1.4.1 Sr Al O : Eu numunesi - üre ve borik asit katkılı- X-ıĢınları
0,95 2 4 0,05
karakterizasyonu 45
4.1.4.2 Sr Al O : Eu numunesi -üre ve borik asit katkılı- mikroyapı
0,95 2 4 0,05
karakterizasyonu 45
4.1.4.3 Sr Al O : Eu numunesi -üre ve borik asit katkılı- ıĢıma davranıĢı
0,95 2 4 0,05
ve ıĢıma ömrü analizi 46
4.2 Li, Na ve K (IA) Alkali Elementleri Ġlaveli Eu, Dy Katkılı SrAl O Esaslı
2 4
Numuneler .......................................................................................................... 48
4.2.1 Sr (Li) Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit - ............... 49
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.2.1.1 Sr (Li )Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınları
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyon 49
4.2.1.2 Sr Li Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 50
4.2.1.3 Sr Li Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve ıĢıma
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ömrü analizi 51
4.2.2 Sr (Na) Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit - ............. 52
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.2.2.1 Sr (Na )Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınlar
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyon 53
4.2.2.2 Sr Na Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 53
4.2.2.3 Sr Na Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve ıĢıma
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ömrü analizi 54
4.2.3 Sr (K) Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit - ................ 55
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.2.3.1 Sr K Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınları
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 56
4.2.3.2 Sr K Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 56
4.2.3.3 Sr K Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve ıĢıma
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ömrü analizi 57
4.3 Mg, Ca ve Ba (IIA) Toprak Alkali Elementleri Ġlaveli Eu, Dy Katkılı SrAl O
2 4
Esaslı Numuneler ................................................................................................ 58
4.3.1 Sr (Mg) Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit - ............ 59
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.3.1.1 Sr Mg Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınlar
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyon 59
4.3.1.2 Sr Mg Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 60
4.3.1.3 Sr Mg Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ıĢıma ömrü analizi 61
4.3.2 Sr (Ca) Al O : Eu , Dy numunesi - üre ve borik asit - ............. 62
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.3.2.1 Sr Ca Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınlar
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 63

vi
4.3.2.2 Sr Ca Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 63
4.3.2.3 Sr Ca Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ıĢıma ömrü analizi 64
4.3.3 Sr (Ba) Al O : Eu , Dy numunesi -üre ve borik asit - ............. 65
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
4.3.3.1 Sr Ba Al O : Eu , Dy numunesi X- ıĢınlar
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyon 66
4.3.3.2 Sr Ba Al O : Eu , Dy numunesi mikroyapı
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
karakterizasyonu 66
4.3.3.3 Sr Ba Al O : Eu , Dy numunesi ıĢıma davranıĢı ve
0,80 0,10 2 4 0,05 0,05
ıĢıma ömrü analizi 67
5. SONUÇLAR VE ĠRDELEMELER .................................................................... 69
5.1Termal ve Yapısal Analiz Sonuçları ................................................................. 70
5.1.1 Evropiyum ve Disprozyum katkılı SrAl O esaslı numuneler ................ 70
2 4
5.1.2 Li, Na ve K (IA) alkali elementleri ilaveli Eu, Dy katkılı SrAl O esaslı
2 4
numuneler ................................................................................................ 72
5.1.3 Mg, Ca ve Ba (IIA) toprak alkali elementleri ilaveli, Eu, Dy katkılı
SrAl O esaslı numuneler ........................................................................ 74
2 4
5.2 IĢıma DavranıĢı ve IĢıma Ömrü Analiz Sonuçları ........................................... 76
5.2.1 Evropiyum ve Disprozyum katkılı SrAl O esaslı numuneler ................. 76
2 4
5.2.2 Li, Na ve K (IA) grubu alkali elementleri ilaveli Eu, Dy katkılı SrAl O
2 4
esaslı numuneler ....................................................................................... 79
5.2.3 Mg, Ca ve Na (IIA) toprak alkali elementleri ilaveli Eu, Dy katkılı
SrAl O esaslı numuneler ........................................................................ 80
2 4
5.2.4 Ticari ZnS esaslı fosfor ile karĢılaĢtımalı ıĢıma Ģiddeti analizi ............... 82
6. GENEL SONUÇLAR .......................................................................................... 83
KAYNAKLAR ......................................................................................................... 85
ÖZGEÇMĠġ .............................................................................................................. 89

vii
viii