Представленная работа содержит результаты историко-технических исследований развития зарубежных и отечественных разработок по созданию и усовершенствованию люминесцентных материалов для средств отображения информации во второй половине XX века и вытекающие из этого анализа перспективы их развития.
Исследования выполнены во ВНИИ люминофоров (реорганизованного в НПО «Люминофор», затем в ЗАО НПФ «Люминофор») в период с 1970 года по настоящее время. Значительная часть работ проводиласьпо заданию Министерства химической промышленности СССР, Научного Совета по люминесценции и развитию ее применений в народном хозяйстве АН СССР и Всесоюзного объединения «Союзреактив».
Актуальность проблемы. В шестидесятые-семидесятые годы прошлого века произошло становление отечественной промышленности люминофоров и развитие прикладных научных исследований в этой области. Люминофоры, высокочистые вещества, получаемые тонким неорганическим синтезом, без которых не может быть телевидения, люминесцентного освещения, различных систем светового отображения информации: радарных экранов, электроннолучевых трубок, компьютеров, буквенно-цифровых индикаторов, рентгенографии и других систем. От качества люминофоров, в первую очередь, зависят потребительские светотехнические характеристики приборов: яркость, цвет свечения, цветопередача, контрастность. Люминофоры определяют и срок службы приборов, количество потребляемой ими электроэнергии, значительно расширяют диапазон их применения.
Люминофоры широко применяются для охраны здоровья людей и предупреждения заболеваний. Это относится к люминесцентным рентгеновским экранам и термолюминесцентным детекторам ионизирующих излучений.
Отечественная промышленность люминофоров длительное время отставала от зарубежной по номенклатуре люминофоров, их качеству и областям применения, а отечественная наука уступала зарубежной по исследованию физико-химических свойств люминофоров и созданию широкой гаммы отечественных марок промышленных люминофоров. В первую очередь это отставание проявлялось в номенклатуре и качестве люминофоров для цветного телевидения и люминесцентного освещения. Да и сами эти потребляющие люминофоры отрасли — бытовая электроника, светотехника, только начинали наращивать свой промышленный потенциал. Поэтому, знание состояния, этапов и тенденций развития зарубежных исследований и промышленного производства люминофоров было крайне необходимым для определения перспективных направлений исследований и путей развития отечественной промышленности люминофоров.
Изучение деятельности ведущих зарубежных фирм, этапов и результатов их исследований в области физики, химии и технологии люминофоров, установление химического состава и параметров новых марок люминофоров и особенностей их применения, проведение анализа достигнутых в передовых странах результатов и тенденций их дальнейшего развития, применительно к условиям отечественного производства, существенно ускорило ликвидацию сложившегося отставания и способствовало улучшению параметров отечественных люминофоров и изделий с ними в кратчайшие сроки. Отсюда вытекает необходимость проведения историко-технического анализа развития исследований не только в области физики, химии и технологии люминофоров, но и в области качества и особенностей конструкции изделий с люминофорами: кинескопов, люминесцентных ламп, рентгеновских экранов и устройств отображения информации.
Ретроспективный анализ развития зарубежных исследований в области люминофоров является базой, которая позволила провести прогностическую оценку направленности отечественных исследований и более обоснованно определить сроки и пути достижения прогнозируемых результатов, а также способствовала стимулированию исследований по расширению применений люминесценции, поиску новых люминесцентных матриц, технологических приемов их синтеза.
Для осуществления историко-технического анализа в такой специфичной области знаний, какой является люминесценция и ее применения, необходимо создание специального инструментария для проведения информационного обеспечения такого анализа и применения его в разработке отраслевых научно-технических прогнозов и их практической реализации.
Цель работы — сбор, систематизация, обобщение, изучение историко-технических данных и выдача рекомендаций по развитию отечественных физико-химических исследований и качества люминесцентных материалов. В соответствии с поставленной целью основные этапы работы заключались в:
— определении отдельных этапов развития конструктивных особенностей зарубежных изделий с люминофорами и их влиянии на потребительские характеристики;
— проведении сопоставительного анализа изменения физико-химических свойств, качества отечественных и зарубежных катодо-, фото-, электро-, рентгенои термолюминофоров, в первую очередь, люминофоров для цветного телевидения и люминесцентных ламп;
— разработке научно-технических прогнозов развития исследований по повышению качества отечественных люминофоров и создание в 1980;1985 гг. новых промышленных марок с параметрами, соответствующими мировому уровню качества.
Кроме того, решалась задача определения тенденций развития применения люминофоров и улучшения их качества в средствах отображения информации в начале XXI века.
Научная новизна работы.
В диссертационной работе:
— впервые в постановке автором сформулирована проблема изучения истории развития исследований и создания зарубежных и отечественных промышленных люминесцентных материалов, изменению их химического состава и параметров качества;
— показано поэтапное влияние изменения качества люминофоров и конструктивных особенностей кинескопов на основные потребительские характеристики телевизоров цветного изображения: яркость, светоотдачу, цветопередачу. Предложены пути повышения качества отечественных люминофоров и кинескопов;
— исследованы состояние и тенденции развития люминофоров для люминесцентных ламп, расширение областей их применения. Определены основные направления повышения качества ламп и отечественных люминофоров для них- 5.
— установлена преобладающая тенденция создания самых массовых телевизионных и ламповых люминофоров на основе соединений редкоземельных элементов, что значительно улучшает параметры изделий, расширяет области применения, но и увеличивает их стоимость;
— впервые, на основе анализа тенденций развития (15-ти летний период) люминофоров для средств отображения информации в передовых странах, в соответствии с Генеральной целью научно-технической политики в области люминофоров, выполнены среднесрочные нормативные прогнозы (упреждение 10 лет) отечественных исследований по совершенствованию качества люминофоров и изделий с ними, которые реализовывались в период 1980;1985 гг.;
— показано соответствие качественных параметров и номенклатуры отечественных люминофоров зарубежному уровню, достигнутых в 90-е годы XX века;
— на основании анализа предшествующего опыта сформулированы возможные направления развития различных классов и типов люминофоров для средств отображения информации (катодо-, фото-, рентгенои электролюминофоров) в начале XXI века;
— рассмотрено развитие люминесцентных материалов для создания плоского телевизионного экрана;
— в качестве информационной основы для проведения историко-технического анализа и определения перспектив развития люминофоров разработана система обзорно-аналитических исследований, принципы создания и ведения Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, а также алгоритм проведения таких исследований.
Практическая ценность данного исследования состоит в том, что:
— собраны научно-технические материалы о деятельности ведущих зарубежных фирм по разработке и созданию новых люминесцентных материалов, изменению конструктивных особенностей изделий с ними и улучшению их потребительских характеристик;
— литературный анализ изменения химического состава, улучшения качества зарубежных телевизионных и ламповых люминофоров позволил определить уровень отечественных исследований и способствовал выполнению тем НИР и ОКР по ликвидации имевшегося отставания;
— прогностические разработки (с упреждением 10 лет) по определению наиболее перспективных матриц люминофоров и активаторов для создания отечественных люминофоров с параметрами на уровне мировых достижений были использованы при принятии управленческих решений в 1980;1985 гг.- из 24-х нормативных прогнозных позиций не были осуществлены только две;
— стимулированы разработки многоцветных однолучевых люминофоров и хемилюминесцентных композиций;
— показано соответствие номенклатуры и качества отечественных люминофоров мировому уровню, достигнутые в 90-е годы;
— намечены перспективы развития в начале XXI века исследований по усовершенствованию и созданию новых люминофоров для люминесцентных ламп, низковольтных и газоразрядных устройств отображения информации;
— проведен анализ информационных потоков и выявлены наиболее информативные издания по люминесценции и люминофорам;
— создан Банк стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров, в который введены данные о свойствах 1001 промышленной марке люминофоров (из них 209 марок разработанных в СССР и России), которые использовались исследователями в повседневной работе;
— издан каталог «Люминесцентные материалы и особо чистые вещества»;
— создан фонд изобретений и патентов на люминофоры;
— подготовлены обзоры о состоянии зарубежной промышленности люминофоров, производственной и научной деятельности ведущих фирм мира в области люминофоров и изделий с ними, которые издавались НИИТЭХИМом в серии «Люминофоры и особо чистые вещества».
На защиту выносятся следующие основные положения:
1 .Проведен анализа тенденций развития зарубежных люминофоров для средств отображения информации во второй половине XX века и установлено, что основными из них являются следующие:
— влияние изменения конструктивных особенностей кинескопов, люминесцентных ламп в сочетании с улучшением качества люминофоров, основного оптического элемента данных устройств, на потребительские характеристики этих изделий;
— в целях повышения характеристик люминофоров интенсивно развертывались процессы создания и развития новых типов люминесцентных соединений для средств отображения информации.
2.Осуществлено обоснование выполненных автором исследовательских и нормативных научно-технических прогнозов развития люминофоров на период 1980;1985 годы (упреждение 10 лет), которые использовались в практике отечественных научно-технических исследований, и проведена их историческая верификация, показавшая, что в большинстве случаев прогнозы сбылись.
3.Совокупность полученных в диссертации данных, подтверждает соответствие качественных параметров отечественных люминофоров, достигнутых в конце XX века, лучшим зарубежным образцам.
4.Выявлены тенденции отечественных исследований по улучшению и разработке люминофоров в начале XXI века, из которых основной является тенденция создания эффективных люминофоров для плоского экрана телеприемника на основе вакуумных люминесцентных йндикаторов и газоразрядных плазменных индикаторных панелей.
5.Разработана методология информационного обеспечения историко-технических исследований и прогнозирования в области люминофоров, включающая систему отраслевых обзоров, принципы создания Банка стандартных справочных данных физико-химических свойств люминофоров и алгоритм проведения этих исследований. Показано, что эта методология позволяет проводить сбор, систематизацию и обобщение достоверных данных об истории, состоянии, и тенденциях развития исследований в области люминофоров, особо чистых материалов и изделий с ними.
6.Использование результатов исследований в практических целях позволило сделать вывод о необходимости систематического проведения историко-технического анализа развития люминофоров и их применения.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложений. Работа изложена на 314 листах машинописного текста, включает 44 таблицы, 33 рисунка и четыре приложения на 7 листах. Список цитируемых источников составляет 405 наименований, в том числе 187 на иностранных языках. Основные результаты изложены в 62 статьях, обзорах, тезисах докладов, каталогах и одной монографии.
5. Выводы об основных тенденциях развития отрасли.
6. Список использованной научно-технической. и технико-экономической литературы.
В качестве примера приведем структуру, подготовленного нами обзора «Современное состояние и тенденции развития производства люминесцентных ламп и люминофоров для них за рубежом».
Основные направления разработок по улучшению качества параметров люминесцентных ламп.
Новые люминесцентные источники света.
Области применения люминесцентных ламп.
Конкуренты люминесцентных ламп.
Люминофоры для люминесцентных ламп.
Заключение
.
