| 研究課題/領域番号 |
19K15296
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 蛍光体 / セラミックス / 蛍光式温度計 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、セラミックス蛍光体の発光の温度依存性を利用した、二次元温度分布測定への応用に向けて、蛍光体の開発を行っている。初年度においては、候補材料を決定し、サンプルの作製および評価を行った。
候補材料としては、Ce3+とYb3+を共添加したY3Al5O12 (YAG:Ce-Yb)を選定した。YAG:Ce-Ybは、従来シリコン太陽電池の効率改善のための波長変換材料として研究されており、波長約450 nmの青色光で励起され、Ce3+由来の500-700 nmのブロードバンドな黄色発光とYb3+由来の1000 nm付近の近赤外発光を示す。発光スペクトル上においてこれらの発光は重ならない。蛍光体の発光強度比の温度依存性を利用する温度測定において、互いの発光が重ならないことは、発光強度比の算出を容易にし、温度を精確に求めるうえで有利である。また、利用しやすい青色LED光の波長で励起が可能であることやシリコン系検出器で発光の検出が可能であることは実用可能性の観点から意義深い。
サンプルの作製・評価に関しては、まず作製環境を整え、Y2O3、Al2O3、CeO2、Yb2O3の粉末を原料として固相反応法により作製を進めた。原料の仕込み組成や焼成条件を調整しながら作製を行い、サンプルのX線回折パターンを測定して目的とする物質の合成を確認することができた。作製したサンプルの発光については、高S/N比・広帯域分光放射照度測定システムを用いて青色LED光照射下での発光スペクトルを測定し、発光スペクトルのCe3+およびYb3+添加濃度による変化を含め調査した。
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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
応用先の二次元温度分布測定に適していると考えられる蛍光体を選定し、選定した蛍光体のサンプルの作製に取り組み、目的物質の合成を確認することができた。また、発光スペクトル測定による基礎的な発光も評価することができたため、初年度としてはおおよそ当初計画に応じた進捗であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の最終年度では、YAG:Ce-Ybの蛍光式温度計としての性能を明らかにするため、YAG:Ce-Ybサンプルの発光の温度依存性を実験により調査する。発光の温度依存性は、発光中心(Ce3+、Yb3+)の濃度にも影響を受ける可能性があるため、発光中心の添加濃度依存性と合わせて詳細な調査を行う。サンプルはヒーターによって加熱し、室温から300 ℃程度の範囲で制御する。サンプルを所定の温度に保持しながら、高S/N比・広帯域分光放射照度測定システムを用いて発光スペクトルを測定する。様々な温度において発光スペクトルデータを取得することで、YAG:Ce-Yb蛍光体の発光強度比の温度依存性を評価し、蛍光式温度計としての温度感度等を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究進行上の必要に応じ研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額は少額ながら異なった。今後の研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
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