2020 Fiscal Year Annual Research Report
二次元温度分布の測定に向けた発光中心共添加型セラミックス蛍光体の開発
| Project/Area Number |
19K15296
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
清水 雄平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90828005)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 蛍光式温度計 / 蛍光体 / セラミックス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光式温度センサは、蛍光体の発光特性が温度により変化することを利用して温度を測定するものである。本研究では、二次元温度分布測定への応用を目指し、二つの波長帯の発光強度比の温度依存性を利用する方法に着目して、蛍光式温度センサとして適用する蛍光体を検討・評価した。
初年度においては、蛍光体の候補材料としてCe3+とYb3+を共添加したY3Al5O12(YAG:Ce-Yb)セラミックスを選定し、蛍光体試料の作製及び室温における発光スペクトル測定を行い、YAG:Ce-Yb蛍光体の基礎的なデータを得ることができた。2年目となる最終年度は、YAG:Ce-Yb蛍光体を室温(約22 ℃)から約300 ℃の範囲で制御しながら発光スペクトルを測定し、評価した。様々な温度で得られた発光スペクトルから、各温度に対応するCe3+に由来する発光とYb3+に由来する発光の強度比を明らかにした。温度計としての感度に関係する、温度変化に対する強度比の変化率は100 ℃から200 ℃の間で大きく変化し、相対感度は150 ℃付近で約1.4 % K-1であることが分かり、応用の可能性を示すことができた。
YAG:Ce-Yb蛍光体は、利用しやすい身近な光源(波長約450 nmの青色LED光)を用いて励起・発光させることができ、室内光環境下でも十分に視認可能な強度の発光を示す。また、Ce3+とYb3+の発光波長は互いに離れているため、分光器を用いず光学フィルタで容易に各々の発光を分離でき、発光強度比を求めやすい。本研究においてYAG:Ce-Yb蛍光体の発光強度比や感度の情報が得られたことは、今後、蛍光式二次元温度分布測定をより簡易に実現するうえで重要な意義ある成果である。
|
