2000 Fiscal Year Annual Research Report
ガラスの結晶化制御による蓄光型長残光性蛍光材料の開発
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11555167
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
三浦 嘉也 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (80032952)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
傅 杰 (株)オハラ, R&Dセンター, 主任研究員
難波 徳郎 岡山大学, 環境理工学部, 助教授 (80218073)
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| Keywords | 長残光性蛍光材料 / 透明結晶化ガラス / 希土類イオン / アルカリ土類アルミン酸塩 / 還元溶融 |
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| Research Abstract |
研究目的と計画 照射光を遮断しても発光が長時間継続する長残光性蛍光材料は,オプトエレクトロニクス分野への応用が期待できる。ガラスに熱処理を施し透明結晶を析出させることができれば透明結晶化長残光性蛍光ガラスを作製できる。本年はアルカリ土類アルミン酸塩系などの結晶を析出させた透明な長残光蛍光性ガラスセラミックスの作製を試みる。結晶析出状態を制御するために超音波照射後熱処理する手法(UST法)でガラスを結晶化し長残光性蛍光の波長,強度および残光継続時間を評価する。またまた長残光性蛍光の発現機構を解明し,長残光性蛍光材料の設計指針を確立することも目指している。
本年度の研究結果 まずCaO-Al_2O_3-SiO_2系ガラスから長残光蛍光性が優れているEu^<2+>,Nd^<3+>イオン含有CaAl_2O_4結晶(またはCa_2Al_2SiO_7結晶)が析出した透明ガラスセラミックスを作製することを試みた。組成が45CaO・45Al_2O_3・10SiO_2(0.5Eu_2O_3・1Nd_2O_3)mol%のガラスを作製し,2%H_2+Arの還元雰囲気下で熱処理したところEuはすべて2価に還元されることを確認した。900-970℃の範囲でガラスを前処理せずに熱処理した場合,長残光蛍光特性がCaAl_2O_4(CA)結晶より劣るCa_2Al_2SiO_7(CAS)結晶が優先的に析出し,保持時間に応じて両結晶が混在するガラスセラミックスが得られ残光蛍光性は良くなかった。そこで結晶化・結晶配向・析出結晶量の制御が容易であり表面結晶化が可能なUST法(ガラスを結晶粒を含む懸濁溶液中で超音波で処理した後熱処理する手法)で透明表面結晶化ガラスセラミックスの作製を試みた。種結晶にCAを用いてUSTを行い水素雰囲気で900-970℃の範囲で熱処理した場合,CA結晶の優先析出が認められた。特に970℃,1hの熱処理でCA結晶は選択的に析出し厚さ60μmの緻密な表面結晶化ガラスが得られた。これの長残光蛍光性は焼結体のCAには劣るもののかなりの値を示した。CASを種結晶としてUSTを行った場合にはCAS結晶が優先析出し緻密な表面結晶化ガラスとなったが長残光蛍光性はかなり劣った。さらに詳細な熱処理条件の検討や適切なガラス系の選択によって,高い残光輝度を示す表面結晶化透明ガラスセラミックスを作製できる可能性が示唆された。
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