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

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15296
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 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)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 蛍光式温度センサ / 蛍光体 / 応用光計測

研究成果の概要

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使用する蛍光体を検討・評価した。発光中心であるCe3+とYb3+を共添加したY3Al5O12セラミックス蛍光体を候補材料として、様々な温度で発光スペクトルを測定し、各温度におけるCe3+とYb3+の発光強度を評価した。温度センサの感度に相当する、温度変化に対する発光強度比の変化は、100 ℃から200 ℃の間で大きく変動した。相対感度は150 ℃付近で約1.4 % K-1であることが分かった。

自由記述の分野

黒体材料、蛍光体、応用光計測

研究成果の学術的意義や社会的意義

Ce3+とYb3+を共添加したY3Al5O12(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、重要で意義ある成果である。