紫外光產(chǎn)生用靶、電子束激發(fā)紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及紫外光產(chǎn)生用靶、電子束激發(fā)紫外光源以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I記載了作為PET裝置所使用的閃爍體的材料，使用含有鐠(Pr)的單晶。另外，專利文獻(xiàn)2記載了有關(guān)照明系統(tǒng)的技術(shù)，該照明系統(tǒng)將從發(fā)光二極管射出的光的波長(zhǎng)通過(guò)熒光體進(jìn)行變換而實(shí)現(xiàn)白色光。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第2006/049284號(hào)小冊(cè)子
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特表2006 - 520836號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]一直以來(lái)，作為紫外光源，使用水銀氙氣燈或氘燈等的電子管。但是，這些紫外光源的發(fā)光效率低，為大型、另外在穩(wěn)定性和壽命方面還存在問(wèn)題。另外，使用水銀氙氣燈的情況下，擔(dān)心由于水銀而對(duì)環(huán)境的影響。另一方面，作為其他的紫外光源，有具有通過(guò)對(duì)靶照射電子束而激發(fā)紫外光的結(jié)構(gòu)的電子束激發(fā)紫外光源。電子束激發(fā)紫外光源被期待作為活用高的穩(wěn)定性的光測(cè)量領(lǐng)域、活用低耗電性的殺菌或消毒用、或者利用高的波長(zhǎng)選擇性的醫(yī)療用光源或生物化學(xué)用光源。另外，電子束激發(fā)紫外光源還具有比水銀燈等的消耗電力小的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]另外，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出了能夠輸出波長(zhǎng)360nm以下的紫外區(qū)域的光的發(fā)光二極管。但是，從這樣的發(fā)光二極管的輸出光強(qiáng)度仍舊小，而且在發(fā)光二極管難以進(jìn)行發(fā)光面的大面積化，因此存在用途受限的問(wèn)題。相對(duì)于此，電子束激發(fā)紫外光源能夠產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的紫外光，另外，通過(guò)增大照射到靶的電子束的直徑，能夠輸出大面積且具有均勻的強(qiáng)度的紫外光。
[0010]然而，在電子束激發(fā)紫外光源中，也要求紫外光產(chǎn)生效率的進(jìn)一步的提高。本發(fā)明的一個(gè)方面的目的在于提供能夠提高紫外光產(chǎn)生效率的紫外光產(chǎn)生用靶、電子束激發(fā)紫外光源以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法。
[0011]用于解決課題的方法
[0012]為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的紫外光產(chǎn)生用靶具備透射紫外光的基板、和設(shè)置在基板上接受電子束而產(chǎn)生紫外光的發(fā)光層，發(fā)光層包含為粉末狀或粒狀的、且添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體，該發(fā)光層的紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下。
[0013]本發(fā)明人考慮在紫外光產(chǎn)生用靶中使用添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體。但是在如現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)所記載的方法下，判明了難以得到足夠的紫外光產(chǎn)生效率。相對(duì)于此，由本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)和研宄的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體制成粉末狀或粒狀，將其成型為膜狀，由此能夠顯著提高紫外光產(chǎn)生效率。即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的紫外光產(chǎn)生用靶，由于發(fā)光層包含為粉末狀或粒狀、且添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體，所以能夠有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0014]另外，紫外光產(chǎn)生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體的表面也可以被通過(guò)熱處理而熔融且再固化后的結(jié)晶熔融層覆蓋。由此，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板互相熔接，因此不使用粘合劑也能夠得到發(fā)光層的足夠的機(jī)械的強(qiáng)度，且能夠提高發(fā)光層與基板的結(jié)合強(qiáng)度，抑制發(fā)光層的剝離。
[0015]另外，紫外光產(chǎn)生用靶的活化劑可以為稀土元素。另外，紫外光產(chǎn)生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體可以為L(zhǎng)uAG，活化劑為鈧(Sc)、鑭(La)和鉍(Bi)中的至少一種。另外，紫外光產(chǎn)生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體可以為YAG，活化劑為Sc和La中的至少一種。通過(guò)這些中的任意一個(gè)，能夠合適地實(shí)現(xiàn)紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下的發(fā)光層。
[0016]另外，紫外光產(chǎn)生用靶的發(fā)光層的厚度可以為0.5 μπι以上30 μπι以下。根據(jù)由本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)和研宄，在上述發(fā)光層具有這樣的厚度的情況下，能夠更加有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0017]另外，紫外光產(chǎn)生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體的中位徑可以為0.5 μπι以上30 μπι以下。根據(jù)由本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)和研宄，在上述發(fā)光層具有這樣的粒徑的情況下，能夠更加有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0018]另外，紫外光產(chǎn)生用靶可以通過(guò)結(jié)晶熔融層，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板被相互熔接。
[0019]另外，紫外光產(chǎn)生用靶的基板可以由藍(lán)寶石、石英或水晶構(gòu)成。由此，紫外光能夠透射基板，且還能夠耐受發(fā)光層的熱處理時(shí)的溫度。
[0020]另外，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的電子束激發(fā)紫外光源具備上述任意一種紫外光產(chǎn)生用靶、和對(duì)紫外光產(chǎn)生用靶施加電子束的電子源。根據(jù)該電子束激發(fā)紫外光源，通過(guò)具備上述任意一種紫外光產(chǎn)生用靶，能夠提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0021]另外，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，使為粉末狀或粒狀的添加活化劑且紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下的含稀土類的鋁石榴石晶體沉積在透射紫外光的基板上，對(duì)含稀土類的鋁石榴石晶體進(jìn)行熱處理，由此將含稀土類的鋁石榴石晶體的表面熔融，使其再固化而形成結(jié)晶熔融層。根據(jù)該紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，通過(guò)結(jié)晶熔融層，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板被相互熔接，因此不使用粘合劑也能夠得到發(fā)光層的足夠的機(jī)械的強(qiáng)度，且能夠提高發(fā)光層與基板的結(jié)合強(qiáng)度，抑制發(fā)光層的剝離。在該制造方法中，可以將熱處理的溫度設(shè)在1400°C以上2000°C 以下。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的紫外光產(chǎn)生用靶、電子束激發(fā)紫外光源和紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，能夠提高紫外光產(chǎn)生效率。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是表示一個(gè)實(shí)施方式涉及的電子束激發(fā)紫外光源的內(nèi)部構(gòu)成的示意圖。
[0025]圖2是表示紫外光產(chǎn)生用靶的構(gòu)成的側(cè)面圖。
[0026]圖3是表示本實(shí)施方式的發(fā)光層22所能夠使用的、添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體的具體例的圖表。
[0027]圖4是表示對(duì)由本實(shí)施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的La= LuAG單晶的發(fā)光層的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0028]圖5是表示對(duì)由本實(shí)施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的Sc= LuAG單晶的發(fā)光層的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0029]圖6是重疊表示包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發(fā)光層的發(fā)光光譜和該發(fā)光層的殺菌效果曲線的圖。
[0030]圖7是表示利用粘合劑形成的發(fā)光層的發(fā)光強(qiáng)度、以及通過(guò)熱處理形成的發(fā)光層(PriLuAG)的發(fā)光強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)變化的圖。
[0031]圖8是表示將包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發(fā)光層與上述同樣地進(jìn)行了熱處理時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度的經(jīng)時(shí)變化的圖。
[0032]圖9是拍攝活化劑為Sc時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0033]圖10是拍攝活化劑為Sc時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0034]圖11是拍攝活化劑為Sc時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0035]圖12是拍攝活化劑為Sc時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0036]圖13是拍攝活化劑為L(zhǎng)a時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0037]圖14是拍攝活化劑為L(zhǎng)a時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0038]圖15是拍攝活化劑為L(zhǎng)a時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0039]圖16是拍攝活化劑為L(zhǎng)a時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0040]圖17是拍攝活化劑為Bi時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0041]圖18是拍攝活化劑為Bi時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0042]圖19是拍攝活化劑為Bi時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0043]圖20是拍攝活化劑為Bi時(shí)的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態(tài)的SEM照片。
[0044]圖21是拍攝將包含Pr = LuAG晶粒的發(fā)光層剝離后的藍(lán)寶石基板的表面的SEM照片。
[0045]圖22是拍攝將包含Pr = LuAG晶粒的發(fā)光層剝離后的藍(lán)寶石基板的表面的SEM照片。
[0046]圖23是表示第三實(shí)施例中、對(duì)在各基板上制作的發(fā)光層照射電子束時(shí)的、電流量與紫外光的峰值強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
[0047]圖24是表示第四實(shí)施例中的發(fā)光層的厚度與紫外光的峰值強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
[0048]圖25是表示第五實(shí)施例中的Pr= LuAG晶體的中位徑與紫外光的峰值強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
[0049]圖26是表示對(duì)由第六實(shí)施例制作的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0050]圖27在縱軸表示峰值強(qiáng)度、橫軸表示發(fā)光層厚度(對(duì)數(shù)刻度)的圖上繪制測(cè)定結(jié)果得到的圖。
[0051]圖28是橫軸(對(duì)數(shù)刻度)表示用膜厚除以中位徑得到的值的圖。
[0052]圖29是示意性地表示在基板上沉積的Pr: LuAG晶粒的圖。
[0053]圖30是第七實(shí)施例中的Pr: LuAG晶體