| 研究課題/領域番号 |
16K05955
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
前田 幸治 宮崎大学, 工学部, 教授 (50219268)
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| 研究分担者 |
鈴木 秀俊 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00387854)
境 健太郎 宮崎大学, 産学・地域連携センター, 准教授 (20336291)
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| キーワード | ラジオフォトルミネッセンス / ホウリン酸塩 / 希土類 / 価数変化 / X線照射 / サマリウム |
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| 研究実績の概要 |
1.はじめに X線照射により材料中のイオンの価数が変化し、そのイオンの光励起による発光はラジオフォトルミネッセンス(RPL)と呼ばれている。これを利用することでX線照射量の高感度な記録ができる可能性があり、研究が進められている。本研究では、発光の検出にSi検出器を用いることから、赤色で発光するRPL蛍光体が感度の点から適していると考えた。そこで、強い赤色発光を示すサマリウム(Sm)を発光中心として、母材としてゲストイオンの価数変化が報告されているホウリン酸塩を選んで実験を行っている。
2. 実験 ホウリン酸塩蛍光体であるSrBPO5は固相反応法によって作製した。Sm2O3を0.05mol%添加し、大気中で仮焼成後、再度混合粉砕する際に追加でホウ酸をさらに最初の原料の0から100%添加し、950℃で焼成した。結晶構造と粒径をX線回折（XRD）により求めた。PLは室温で行った。また、熱ルミネッセンスを測定するための装置の立ち上げを行った。
2. 結果と考察 SrBPO5、試料のホウ酸添加量20%以上では研磨後も表面にざらつきがあった。試料は、単相のSrBPO5(ICDD 00-054-0615)結晶と同定され、粒径はホウ酸を40%添加するまで増大した。また格子定数にはほとんど変化が見られなかった。SrBPO5のX線照射後は、Sm2+の電子遷移である680,710nm付近にも強いピークを観測でき、RPL現象を確認できた。
ホウ酸の添加量とRPL強度の関係は、ばらつきが大きかったが、ホウ酸約10%までは添加量 に伴って増加し、その後は一定の傾向を示さなかった。これは試料表面の状態が原因で、ホウ酸10%以上では、散乱光により正確なPL強度が測定できなかったことが考えられる。
今回の結果から添加したホウ酸は母材に添加されずフラックスとして働き、結晶粒形を増加させる効果があることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2017年度までにこれまで行ってきたBaSO4系に続いて、ホウリン酸塩（SrBPO5）で、ラジオフォトルミネッセンスが見られることを確かめられた。また、そこで添加物の効果が新たに分かった。
これらのことから、ほぼ順調に進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
予備実験の結果、スパッタ法での薄膜作成は、プラズマによると思われるダメージが大きく、殆ど発光が見られなかった。そこで、薄膜ではなくバルクの試料で今後の実験を行うことにした。まずは、添加物効果として、これまでの結果より、ホウ酸の追加添加で粒径の増加、ラジオフォトルミネッセンス発光量の増加が見られたので、SrBPO5以外のホウリン酸塩についてホウ酸添加効果を調べ同様の結果が得られるか、SrBPO5の結晶構造に由来した特有の現象か調べる。
また、発光のメカニズムを明らかにするための熱ルミネッセンス測定装置を昨年度立ち上げたので、X線照射によりトラップ準位がどのように変化するか調べる予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
熱ルミネッセンス測定装置の立ち上げを優先して行ったため、従来からあるフォトルミネッセンス装置の改良が後回しになり、光学系やチョッパーなどの購入が遅れた。2018年度当初に速やかに購入を予定している。
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