紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法
【專利摘要】紫外光產(chǎn)生用靶（20），具備：由藍寶石、石英或水晶構(gòu)成的基板（21）；以及設(shè)置在基板（21）上并接受電子射線而產(chǎn)生紫外光的發(fā)光層（22）。發(fā)光層（22）包含粉末狀或粒狀的Pr︰LuAG晶體。通過將這樣的發(fā)光層（22）使用在靶中，與使用Pr︰LuAG單晶膜的情況相比能夠更顯著地提高紫外光產(chǎn)生效率。
【專利說明】紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、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)明涉及紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻I中，記載了使用包含鐠(Pr)的單晶來作為PET裝置所使用的閃爍器的材料。另外，在專利文獻2中，記載了通過由熒光體變換從發(fā)光二極管出射的光的波長來實現(xiàn)白色光的與照明系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:國際公開第2006/049284號小冊子
[0006]專利文獻2:日本特表2006-520836號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0008]歷來，作為紫外光源，使用汞氙氣燈或氘燈等的電子管。然而，這些紫外光源發(fā)光效率低、且為大型，而且在穩(wěn)定性或壽命方面存`在技術(shù)問題。另一方面，作為其他紫外光源，存在具備通過對靶照射電子射線而激勵紫外光的構(gòu)造的電子射線激勵紫外光源。電子射線激勵紫外光源被期待作為發(fā)揮高穩(wěn)定性的光測量領(lǐng)域、發(fā)揮低耗電性的殺菌或消毒用、或者利用高波長選擇性的醫(yī)療用光源或生物化學(xué)用光源。另外，電子射線激勵紫外光也存在比汞燈等耗電要更小的這樣的益處。
[0009]另外，近年來，開發(fā)了能夠輸出波長360nm以下這樣的紫外區(qū)域的光的發(fā)光二極管。然而，來自于這樣的發(fā)光二極管的輸出光強度還很小，而且在發(fā)光二極管中難以做到發(fā)光面的大面積化，因而存在用途受到限定這樣的問題。相對于此，電子射線激勵紫外光源能夠產(chǎn)生足夠強度的紫外光，另外，通過增大照射在靶的電子射線的直徑，能夠輸出大面積且具有均勻的強度的紫外光。
[0010]然而，在電子射線激勵紫外光源中，也能夠謀求紫外光產(chǎn)生效率的進一步提高。本發(fā)明的目的在于，提供一種可以提高紫外光產(chǎn)生效率的紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法。
[0011]解決技術(shù)問題的手段
[0012]鑒于上述的技術(shù)問題，本發(fā)明人考慮將(PrxLu1J 3A15012 (Pr: LuAG鐠添加镥?鋁.石榴石，X的范圍為O < X < I)使用在紫外光產(chǎn)生用靶中。然而,在使用現(xiàn)有技術(shù)文獻所記載那樣的Pr: LuAG單晶體的情況下，辨別出難以得到充分的紫外光發(fā)光效率。相對于此，本發(fā)明人所得到的試驗和研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過使用Pr: LuAG晶體作為粉末狀或粒狀，并將其成形為膜狀，與使用Pr: LuAG晶體的情況相比能夠更顯著地提高紫外光產(chǎn)生效率。即，根據(jù)一個實施方式所涉及的紫外光產(chǎn)生用靶，通過具備由藍寶石、石英或水晶(氧化硅的晶體、無色水晶(rock crystal))構(gòu)成的基板、以及設(shè)置在該基板上并接受電子射線而產(chǎn)生紫外光的發(fā)光層，發(fā)光層包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體，由此能夠提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0013]另外，可選地，紫外光產(chǎn)生用靶的發(fā)光層的厚度為0.5 μ m以上30 μ m以下。根據(jù)本發(fā)明人所得到的試驗和研究，包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體的發(fā)光層在具有這樣的厚度的情況下，能夠更有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0014]另外，可選地，紫外光產(chǎn)生用靶的發(fā)光層中的Pr: LuAG晶體的中值直徑為0.5μπι以上30 μ m以下。根據(jù)本發(fā)明所得到的試驗和研究，在包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體的發(fā)光層具有這樣的粒徑的情況下，能夠有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0015]另外，可選地，紫外光產(chǎn)生用靶的Pr: LuAG晶體的表面覆蓋有通過熱處理而熔融并再固化的晶體熔融層。在這種情況下，可選地，通過晶體熔融層而使Pr: LuAG晶體彼此、以及Pr: LuAG晶體與基板相互熔接。
[0016]另外，一個實施方式所涉及的電子射線激勵紫外光源，其特征在于，具備上述任一種紫外光產(chǎn)生用靶、以及向紫外光產(chǎn)生用靶提供電子射線的電子源。根據(jù)該電子射線激勵紫外光源，通過具備上述任一種紫外光產(chǎn)生用靶，能夠提高紫外光產(chǎn)生效率。
[0017]另外，一個實施方式所涉及的紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體堆積在由藍寶石、石英或水晶構(gòu)成的基板上，對Pr: LuAG晶體進行熱處理，由此使Pr: LuAG晶體的表面熔融并再固化而形成晶體熔融層。根據(jù)該紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，通過晶體熔融層而使Pr: LuAG晶體彼此、以及Pr: LuAG晶體與基板相互熔接，因而提高發(fā)光層的機械強度，并且能夠抑制發(fā)光層從基板剝離。在該制造方法中，熱處理溫度優(yōu)選為1400°C以上2000°C以 下。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明所涉及的紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，能夠提高紫外光產(chǎn)生效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1表示一個實施方式所涉及的電子射線激勵紫外光源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]圖2是表示紫外光產(chǎn)生用靶的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
[0022]圖3是表示對由第I實施例所制作的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子射線所得到的紫外光的光譜的圖表。
[0023]圖4是表示在表面蒸鍍了鋁膜的Pr: LuAG單晶基板的圖。
[0024]圖5是表示在第2實施例中對在各基板上所制作的發(fā)光層照射電子射線時的、電流量與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。
[0025]圖6是表示第3實施例中的發(fā)光層的厚度與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。
[0026]圖7是表示第4實施例中的Pr: LuAG晶體的中值直徑與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。
[0027]圖8是表示對由第5實施例所制作的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子射線所得到的紫外光的光譜的圖表。[0028]圖9是縱軸表示峰值強度橫軸表示發(fā)光層厚度(對數(shù)刻度)的圖表上描繪測量結(jié)果的圖。
[0029]圖10是將用中值直徑除膜厚后的值表示在橫軸(對數(shù)刻度)的圖表。
[0030]圖11是示意地表示在基板上堆積的Pr: LuAG晶體顆粒的圖。
[0031]圖12是表示本實施例中的Pr: LuAG晶體的中值直徑與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。
[0032]圖13是表示利用粘合劑形成的發(fā)光層的發(fā)光強度、以及由熱處理形成的發(fā)光層的發(fā)光強度的經(jīng)時變化的圖表。
[0033]圖14是拍攝了發(fā)光層的Pr: LuAG晶體顆粒的狀態(tài)的電子顯微鏡(SEM)照片。
[0034]圖15是圖14的放大照片。
[0035]圖16是拍攝了發(fā)光層的Pr: LuAG晶體顆粒的狀態(tài)的SEM照片。
[0036]圖17是圖16的放大照片。
[0037]圖18是拍攝了發(fā)光層的Pr: LuAG晶體顆粒的狀態(tài)的SEM照片。
[0038]圖19是圖18的放大照片。
[0039]圖20是拍攝了發(fā)光層的Pr: LuAG晶體顆粒的狀態(tài)的SEM照片。
[0040]圖21是圖20的放大照片。
`[0041]圖22是拍攝了剝下了發(fā)光層后的藍寶石基板的表面的SEM照片。
[0042]圖23是拍攝了剝下了發(fā)光層后的藍寶石基板的表面的SEM照片。
[0043]符號說明:
[0044]10...電子射線激勵紫外光源、11...容器、12...電子源、13...引出電極、16...電源部、20...紫外光產(chǎn)生用祀、21...基板、2Ia…主面、2Ib…背面、22...發(fā)光層、23...招膜、EB…電子
射線、UV…紫外線。
【具體實施方式】
[0045]以下，一邊參照附圖一邊就本發(fā)明所涉及的紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法的實施方式進行詳細地說明。再有，在附圖的說明中用相同的符號表示相同的要素，省略重復(fù)的說明。
[0046]圖1表示本實施方式所涉及的電子射線激勵紫外光源10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，在該電子射線激勵紫外光源10中，在抽真空后的玻璃容器(電子管)11的內(nèi)部的上端側(cè)，配置有電子源12和引出電極13。再者，若從電源部16對電子源12與引出電極13之間施加適當(dāng)?shù)囊鲭妷?，則由于高電壓而被加速的電子射線EB從電子源12出射。對于電子源12，可以使用例如出射大面積的電子射線的電子源(例如碳納米管等的冷陰極、或熱陰極)。
[0047]另外，在容器11的內(nèi)部的下端側(cè)，配置有紫外光產(chǎn)生用靶20。紫外光產(chǎn)生用靶20例如設(shè)定成接地電位，從電源部16對電子源12施加負的高電壓。由此，從電子源12出射的電子射線EB照射到紫外光產(chǎn)生用靶20。紫外光產(chǎn)生用靶20接受該電子射線EB而被激勵，產(chǎn)生紫外光UV。
[0048]圖2是表示紫外光產(chǎn)生用靶20的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。如圖2所示，紫外光產(chǎn)生用靶20具備基板21、設(shè)置在基板21上的發(fā)光層22、以及設(shè)置在發(fā)光層22上的鋁膜23?；?1是由紫外線(波長400nm以下)透過性的藍寶石(A1203)、石英(SiO2)或者水晶構(gòu)成的板狀的構(gòu)件，具有主面21a和背面21b。再有，基板21的優(yōu)選厚度為0.1mm以上IOmm以下。
[0049]發(fā)光層22接受圖1所示的電子射線EB而被激勵，產(chǎn)生紫外光UV。發(fā)光層22包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體。這里，Pr: LuAG晶體是指可以是Pr: LuAG單晶體和Pr: LuAG多晶體中的任一種，也可以兩者混合。從后述的實施例明顯可知，發(fā)光層22的優(yōu)選厚度為0.5μπι以上30μπι以下。另外，發(fā)光層22的優(yōu)選的中值直徑為0.5 μ m以上30 μ m以下。另外，Pr: LuAG晶體的Pr濃度優(yōu)選為0.05原子百分比以上2.0原子百分比以下，更優(yōu)選為為0.1原子百分比以上2.0原子百分比以下。
[0050]就由本實施方式所得到的效果進行說明。如從后述的各實施例明顯得出，通過將粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體用作紫外光產(chǎn)生用靶，與使用Pr: LuAG單晶的情況相比能夠更顯著地提高紫外光產(chǎn)生效率。本實施方式的紫外光產(chǎn)生用靶20具備包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體的發(fā)光層22，因而能夠高效率地產(chǎn)生紫外光。再有，這樣的作用被認為原因在于，通過將Pr: LuAG晶體做成粉末狀或粒狀，Pr: LuAG晶體與電子射線的反應(yīng)面積增大和光取出效率增大。
[0051]另外，本實施方式的發(fā)光層能夠通過在基板上堆積粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體等的方法形成，因而能夠容易制作具有大面積的紫外光產(chǎn)生用靶。
[0052](第I實施例)
[0053]接著，就上述實施方式的第I實施例進行說明。在本實施例中，首先，準備直徑
18.6mm、厚度1.2mm的合成石英基板 。接著,準備Pr: LuAG單晶基板,使用乳缽對該Pr:LuAG單晶基板進行粉碎，由此制作粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體。接著，通過沉淀法使該粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體堆積在合成石英基板上，由此形成發(fā)光層。其后，在該發(fā)光層之上形成有機膜(硝化纖維素)，在該有機膜上蒸鍍鋁膜。最后，通過對發(fā)光層進行燒成，使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體一體化。燒成后的發(fā)光層的厚度為10 μ m。
[0054]圖3的曲線圖Gll是表示對由本實施例所制作的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子射線所得到的紫外光的光譜的圖表。再有，在圖3中，為了比較一并表示了曲線圖G12。曲線圖G12是對如圖4所示的那樣在表面蒸鍍了鋁膜101的Pr: LuAG單晶基板102照射電子射線所得到的紫外光的光譜。再有，在曲線圖Gll和G12中，將電子射線的加速設(shè)為10kV，電子射線的強度(電流量)設(shè)為50μ A，電子射線的直徑設(shè)為2mm。從圖3明顯得出，在包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體的本實施例的發(fā)光層中，與Pr: LuAG單晶基板相比較，由電子射線的照射產(chǎn)生的紫外光的峰值強度顯著的變大(即產(chǎn)生效率顯著變高)。
[0055](第2實施例)
[0056]接著，就上述實施方式的第2實施例進行說明。在本實施例中，為了調(diào)查有關(guān)紫外光產(chǎn)生用靶的基板材料所引起的影響，準備合成石英基板、以及藍寶石基板。作為合成石英基板，準備直徑18.6mm,厚度1.2mm的基板。另外，作為藍寶石基板，直徑18_，厚度0.43mm的基板。然后，在這些基板上，通過與第I實施方式同樣的方法制作包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體的發(fā)光層與鋁膜。
[0057]圖5是表示在各基板分別制作的發(fā)光層照射電子射線時的、電流量與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。在圖5中，曲線圖G21是與在合成石英基板上所制作的發(fā)光層相關(guān)的圖表。另外，曲線圖G22是與在合成石英基板上所制作的發(fā)光層相關(guān)的圖表。如圖5所示，合成石英基板上所制作的發(fā)光層若電流量越大，則發(fā)光強度的增加率越下降。相對于此，藍寶石基板上所制作的發(fā)光層即使電流量變大增加率也不下降，表示出良好的線性。這樣的結(jié)果認為是起因于，與合成石英基板相比藍寶石基板的熱傳導(dǎo)性更良好。
[0058](第3實施例)
[0059]接著，就上述實施方式的第3實施例進行說明。在本實施例中，通過與第I實施例同樣的方法制作紫外光產(chǎn)生用靶，就發(fā)光層的厚度與紫外光的峰值強度的關(guān)系進行實驗。即，按各種厚度堆積粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體而制作發(fā)光層，在測量對這些發(fā)光層照射電子射線所產(chǎn)生的紫外光的峰值強度之后，通過使用SEM觀察這些發(fā)光層的界面來測量厚度。圖6是該結(jié)果的發(fā)光層的厚度與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。再有，圖中的曲線G31是近似曲線。另外，在圖6中，將電子射線的加速電壓設(shè)為10kV，電子射線的強度(電流量)設(shè)為50 μ Α,電子射線的直徑設(shè)為2mm。
[0060]參照圖6，在發(fā)光層的厚度低于某一程度的值(約12μπι)的情況下，發(fā)光層越厚則紫外光的峰值強度越大，發(fā)光效率越高。然而，若發(fā)光層的厚度超過該值，則紫外光的峰值強度反而下降。另外，從該曲線圖可知，為了得到足夠?qū)嵱玫淖贤夤鈴姸?發(fā)光效率)，發(fā)光層的厚度優(yōu)選為0.5 μ m以上30 μ m以下，更優(yōu)選為6 μ m以上20 μ m以下。
[0061](第4實施例)
[0062]接著，就上述實施方式的第4實施例進行說明。在本實施例中，就發(fā)光層所包含的粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體的中值直徑與紫外光的峰值強度的關(guān)系進行實驗。SP，使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體堆積而在多個基板上制作發(fā)光層，測量對這些發(fā)光層照射電子射線所產(chǎn)生的紫外光的峰值強度。再有，發(fā)光層所包含的Pr: LuAG晶體的中值直徑在被堆積到基板上前使用粒度分布儀進行測量。圖7是該結(jié)果的Pr: LuAG晶體的中值直徑與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。再有，圖中的曲線G41是近似曲線。另外，在圖7中，將電子射線的加速電壓設(shè)為IOkV,電子射線的強度(電流量)設(shè)為70 μ A,電子射線的直徑設(shè)為2mm。
[0063]參照圖7，在Pr: LuAG晶體的中值直徑越大，則紫外光的峰值強度越大，發(fā)光效率越高。但是，若Pr: LuAG晶體的中值直徑超過1.6 μ m，則紫外光的峰值強度的增加率被抑制為較小。另外，從該曲線圖可知，若Pr: LuAG晶體的中值直徑為0.5μπι以上，則可得到足夠?qū)嵱玫淖贤夤鈴姸?發(fā)光效率)。若Pr: LuAG晶體的中值直徑比0.5μπι小，則由于以下的理由(I)~(3)而使發(fā)光效率下降。(I)在發(fā)光層發(fā)光的光被Pr: LuAG晶體顆粒散射，但若Pr: LuAG晶體的中值直徑比0.5 μ m小，則晶體顆粒所引起的散射增加，因而透過發(fā)光層而輸出的光的比例下降。(2)在Pr: LuAG晶體顆粒的表面附近與顆粒內(nèi)部相比較缺陷密度高，因而顆粒表面附近的發(fā)光效率與顆粒內(nèi)部的發(fā)光效率相比較變低。再者，若Pr: LuAG晶體的體積的總和為一定，則Pr: LuAG晶體顆粒的粒徑越小，Pr: LuAG晶體的表面越大。因此，若Pr: LuAG晶體的中值直徑比0.5μπι小，則缺陷密度高發(fā)光效率低的部分的比例越多，發(fā)光效率下降。(3)若Pr: LuAG晶體的中值直徑比0.5μπι小，則電子射線照射時的放熱效率變低，因而Pr: LuAG晶體的溫度變高，發(fā)光效率下降。
[0064]再有，Pr: LuAG晶體的中值直徑優(yōu)選為30 μ m以下。通過使Pr: LuAG晶體的中值直徑為30 μ m以下，能夠在使Pr: LuAG晶體堆積在基板上時抑制Pr: LuAG晶體從基板剝離。[0065](第5實施例)
[0066]接著，就上述實施方式的第5實施例進行說明。在本實施例中，首先，制作含有0.7原子百分比的Pr的多晶板。接著，使用乳缽對該多晶板進行粉碎，由此制作粉末狀或粒狀的Pr: LuAG多晶體。接著，通過沉淀法使該粉末狀或粒狀的Pr: LuAG多晶體堆積在合成石英基板上，由此形成發(fā)光層。其后，在該發(fā)光層之上形成有機膜(硝化纖維素)，在該有機膜上蒸鍍鋁膜。最后，通過對發(fā)光層進行燒成，使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG多晶體一體化。燒成后的發(fā)光層的厚度為10 μ m。
[0067]圖8的曲線圖G51是表示對由本實施例所制作的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子射線所得到的紫外光的光譜的圖表。再有，在圖8中，為了比較一并表示了曲線圖G52。曲線圖G52是在表面蒸鍍了鋁膜的Pr: LuAG多晶板照射電子射線所得到的紫外光的光譜。再有，參照圖8，可知在包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG多晶體的本實施例的發(fā)光層中，與Pr:LuAG多晶板相比較，由電子射線的照射產(chǎn)生的紫外光的峰值強度顯著的變大(即產(chǎn)生效率顯著變高)。
[0068](第6實施例)
[0069]接著，就上述實施方式的第6實施例進行說明。在本實施例中，在發(fā)光層所包含的粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體的中值直徑具有各種各樣的值得情況下，就發(fā)光層的厚度與紫外光的峰值強度的關(guān)系進行實驗。即，分別堆積中值直徑為0.5 μ m、1.0 μ m、6.5 μ m、以及30μπι的Pr: LuAG晶體，制作各中值直徑中厚度不同的多個發(fā)光層，測量對這些發(fā)光層照射電子射線所產(chǎn)生的紫外光的峰值強度。再有，發(fā)光層所包含的Pr: LuAG晶體的中值直徑在被堆積在基板上前使用粒度分布儀進行測量。
[0070]圖9是縱軸表示峰值強度橫軸表示發(fā)光層厚度(對數(shù)刻度)的圖表上描繪該結(jié)果的圖。另外，圖10是將用中值直徑 除膜厚后的值(即Pr: LuAG晶體顆粒的層疊數(shù))表示在橫軸(對數(shù)刻度)的圖表，圖中的曲線G61、G62、以及G63是中值直徑為0.5 μ m、1.0 μ m、以及6.5 μ m各自的近似曲線。另外，圖11 (a)~11 (c)是示意地表示堆積在基板21上的Pr: LuAG晶體顆粒22a的圖。
[0071]參照圖9和圖10，可知峰值強度越高(即發(fā)光效率越高)，厚度隨著Pr: LuAG晶體的中值直徑而不同。即，在Pr: LuAG晶體的中值直徑為0.5μπι的情況下，紫外光的峰值強度最高的厚度為3μπι，這時的層疊數(shù)為6層(圖11 (a))。再者，得到足夠?qū)嵱玫姆逯祻姸鹊姆秶鸀?.5μπι以上5μπι以下。另外，在Pr: LuAG晶體的中值直徑為1.0 μ m的情況下，紫外光的峰值強度最高的厚度為3μπι，這時的層疊數(shù)為3層(圖11(b))。再者，得到足夠?qū)嵱玫姆逯祻姸鹊暮穸鹊姆秶鸀镮ym以上IOym以下。另外，在Pr: LuAG晶體的中值直徑為6.5 μ m的情況下，紫外光的峰值強度最高的厚度為10 μ m,這時的層疊數(shù)為1.5層(圖11 (C))。再者，得到足夠?qū)嵱玫姆逯祻姸鹊姆秶鸀?μπι以上30μπι以下。
[0072]如上述所述，Pr: LuAG晶體的中值直徑越小，則發(fā)光層越厚的情況的發(fā)光效率的下降越顯著。這認為是起因于，Pr: LuAG晶體顆粒的層疊數(shù)越增加，發(fā)光層的紫外光的透過率越下降。另外，即使在任一種中值直徑中，若發(fā)光層的厚度比某個值要薄，則發(fā)光效率也會下降。這認為是起因于發(fā)光層的厚度變薄，則Pr: LuAG晶體所得到的基板表面的覆蓋率會下降。再有，在任一種中值直徑中，紫外光的峰值強度最高時的覆蓋率均為100%。
[0073]另外，圖12是表示本實施例中的Pr: LuAG晶體的中值直徑與紫外光的峰值強度的關(guān)系的圖表。參照圖12，在Pr: LuAG晶體的中值直徑低于6.5μπι的情況下，中值直徑越大，紫外光的峰值強度就越大，發(fā)光效率越高。但是，若中值直徑超過6.5 μ m，則紫外光的峰值強度反而下降。從該圖表可知，為了提高紫外光的發(fā)光效率的Pr: LuAG晶體的中值直徑的優(yōu)選范圍為0.5μπι以上ΙΟΟμπι以下。但是，若中值直徑超過30 μ m，則Pr: LuAG晶體的顆粒與基板的附著力減弱而剝離，因而實用的中值直徑的范圍為0.5 μ m以上30 μ m以下。
[0074](第7實施例)
[0075]接著，就上述實施方式的第5實施例進行說明。在本實施例中，說明利用粘合劑的發(fā)光層的形成以及不利用粘合劑的、利用熱處理的發(fā)光層的形成。
[0076]<利用粘合劑的發(fā)光層的形成>
[0077]首先，準備直徑12mm、厚度2mm的藍寶石基板。接著，準備Pr: LuAG單晶基板，通過使用乳缽對該Pr: LuAG單晶基板進行粉碎，制作粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體。
[0078]然后，混合粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體、純水、以及作為粘合劑材料的硅酸鉀(K2SiO3)水溶液和乙酸鋇水溶液，并將該混合液涂布于藍寶石基板上，通過沉積法使Pr: LuAG單晶體和粘合劑材料堆積在藍寶石基板上，形成發(fā)光層。接著，在發(fā)光層之上形成有機膜(硝化纖維素)，并通過真空蒸鍍在該有機膜上形成鋁膜。最后，通過將發(fā)光層置于大氣中在350°C下進行燒成而使有機膜分解并氣化，成為鋁膜相接于發(fā)光層的構(gòu)造。
[0079]<利用熱處理的發(fā)光層的形成>
[0080]首先，準備直徑12mm、厚度2mm的藍寶石基板。接著，準備Pr: LuAG單晶基板，通過使用乳缽對該Pr: LuAG單晶基板進行粉碎，制作粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶體。
[0081]然后，混合粉末狀或粒狀的Pr`: LuAG單晶體和溶劑(乙醇)，并將該混合液涂布于藍寶石基板上之后使溶劑干燥。如此使Pr: LuAG單晶體堆積在藍寶石基板上，形成發(fā)光層。接著，在減壓后的氣氛中進行該發(fā)光層的熱處理(1600°C)。該熱處理使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG單晶的表面熔融，成為晶體顆粒彼此、以及晶體顆粒與藍寶石基板的表面相互熔接的構(gòu)造，由此為了增強發(fā)光層的附著力而進行。其后，在發(fā)光層之上形成有機膜(硝化纖維素)，并通過真空蒸鍍在該有機膜上形成鋁膜。最后，通過將發(fā)光層置于大氣中在350°C下進行燒成而使有機膜分解并氣化，成為鋁膜相接于發(fā)光層的構(gòu)造。
[0082]圖13是表示利用粘合劑形成的發(fā)光層的發(fā)光強度、以及由熱處理形成的發(fā)光層的發(fā)光強度的經(jīng)時變化的圖表。在圖13中，縱軸表不歸一化后的發(fā)光強度(初始值1.0),橫軸用對數(shù)刻度表示電子射線照射時間(單位:時間)。另外，曲線圖G71表示利用粘合劑形成的發(fā)光層的曲線圖，曲線圖G72表示由熱處理形成的發(fā)光層的曲線圖。再有，在曲線圖G71和G72中，將電子射線的加速電壓設(shè)為10kV，電子射線的強度(電流量)設(shè)為200 μ A。
[0083]如圖13所示，不利用粘合劑而通過熱處理形成發(fā)光層的情況(曲線圖G72)與利用粘合劑的情況(G71)相比發(fā)光強度的經(jīng)時變化(發(fā)光強度下降)要更小。這認為原因在于如下理由。即，利用粘合劑形成發(fā)光層的情況，在完成了的發(fā)光層中，除了 Pr: LuAG晶體以外還包含粘合劑材料。若對該發(fā)光層照射強能量的電子射線，則除了紫外線以外，還產(chǎn)生例如成為X射線等的與紫外線不同的能量射線。然后，該能量射線通過基板時對基板造成損傷。在利用粘合劑的情況下，這樣的現(xiàn)象每當(dāng)電子射線的照射就會產(chǎn)生，因而在基板蓄積損傷，紫外線的透過率會逐漸下降。另外，也認為粘合劑所包含的鉀或SiO2劣化會造成發(fā)光效率下降。
[0084]相對于此，由熱處理形成發(fā)光層的情況由于在發(fā)光層不包含粘合劑材料，因此與紫外線不同的能量射線的產(chǎn)生被抑制，另外也不產(chǎn)生粘合劑材料的劣化。因此，認為基板的損傷減少，紫外線的透過率在整個比較長時間得到維持。再有，與紫外線不同的能量射線所引起的損傷對藍寶石基板特別顯著。因此，在藍寶石基板上形成發(fā)光層的情況下，優(yōu)選由熱處理形成發(fā)光層。
[0085]這里，圖14~圖21是拍攝了發(fā)光層的Pr: LuAG晶體顆粒的狀態(tài)的電子顯微鏡(SEM)照片。在這些圖中，Ca)表示熱處理前的狀態(tài)，(b)表示與(a)相同的部位的熱處理后的狀態(tài)。另外，圖15是圖14的放大照片，圖17是圖16的放大照片，圖19是圖18的放大照片，圖21是圖20的放大照片。
[0086]參照圖14~圖21，可知熱處理后的Pr: LuAG晶體顆粒與熱處理前相比較，表面熔融并再固化。特別地，圖18 (a)的A部分與圖18 (b)的A部分相比較可知，晶體顆粒的表面溶化而變圓滑，晶體顆粒變小。換言之，在熱處理后的發(fā)光層中，通過熱處理而熔融并再固化的晶體熔融層覆蓋了 Pr: LuAG晶體顆粒的表面。然后，相鄰的Pr: LuAG晶體顆粒的晶體熔融層彼此相互熔接，由此Pr: LuAG晶體顆粒彼此相互牢固地結(jié)合，因而能夠不使用上述的粘合劑而增加發(fā)光層的機械強度。
[0087]另外，上述的晶體熔融層也有助于Pr: LuAG晶體顆粒與基板的結(jié)合。這里，圖22和圖23是拍攝了剝下發(fā)光層后的藍寶石基板的表面的電子顯微鏡(SEM)照片。在這些圖中，Ca)表示剝下由熱處理形成的發(fā)光層的情況，(b)表示剝下利用粘合劑形成(不做熱處理)的發(fā)光層的情況。再有，在本實施例中，通過使用BEMCOT (注冊商標)用力摩擦發(fā)光層，來除去發(fā)光層。
[0088]參照圖22 Ca)和圖23 (a)，剝下了由熱處理形成的發(fā)光層的情況并不能完全地除去Pr: LuAG晶體,會在監(jiān)寶石基板的表面殘留Pr: LuAG晶體的晶體溶融層。另一方面，參照圖22 (b)和圖23 (b)， 剝下了利用粘合劑形成的(不做熱處理)發(fā)光層的情況能夠完全地除去Pr: LuAG晶體，而僅映現(xiàn)藍寶石基板的表面。從這些照片中，認為在由熱處理形成的發(fā)光層中，晶體熔融層熔接于基板表面，由此Pr: LuAG晶體顆粒與基板更牢固地結(jié)合，發(fā)光層的剝離被抑制。
[0089]再有，在本實施例中將對發(fā)光層的熱處理的溫度設(shè)為1600°C，但熱處理的溫度優(yōu)選為1400°C以上，另外優(yōu)選為2000°C以下。通過讓熱處理的溫度為1400°C以上，能夠形成足夠厚的Pr: LuAG晶體顆粒表面的晶體熔融層，提高晶體顆粒彼此、以及晶體顆粒與基板的附著力，并有效地防止電子射線照射時發(fā)光層的剝離。另外，通過讓熱處理的溫度為2000°C以下，能夠抑制Pr: LuAG晶體構(gòu)造的變化，防止發(fā)光效率的下降。另外，能夠防止基板(特別是藍寶石基板)的變形。
[0090]本發(fā)明所涉及的紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法不限于上述的實施方式，可以進行其他各種各樣的變形。例如，在上述實施方式和各實施例中也可以省略鋁膜。再有，鋁膜作為防止帶電用的導(dǎo)電膜起作用，也可以作為鋁膜以外的導(dǎo)電膜。
[0091]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0092]本發(fā)明可以作為可以提高紫外光產(chǎn)生效率的紫外光產(chǎn)生用靶、電子射線激勵紫外光源、以及紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法來利用。
【權(quán)利要求】
1.一種紫外光產(chǎn)生用靶，其特征在于， 具備: 基板，由藍寶石、石英或水晶構(gòu)成；以及 發(fā)光層，設(shè)置在所述基板上，接受電子射線而產(chǎn)生紫外光， 所述發(fā)光層包含粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外光產(chǎn)生用靶，其特征在于， 所述發(fā)光層的厚度為0.5 μ m以上30 μ m以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紫外光產(chǎn)生用靶，其特征在于， 所述發(fā)光層中的所述Pr: LuAG晶體的中值直徑為0.5μπι以上30μπι以下。
4.如權(quán)利要求1~3中的任一項所述的紫外光產(chǎn)生用祀,其特征在于， 所述Pr: LuAG晶體的表面覆蓋有通過熱處理而熔融并再固化的晶體熔融層。
5.如權(quán)利要求4所述的紫外光產(chǎn)生用靶，其特征在于， 通過所述晶體熔融層，使所述Pr: LuAG晶體彼此、以及所述Pr: LuAG晶體與所述基板相互熔接。
6.一種電子射線激勵紫外光源，其特征在于，` 具備: 權(quán)利要求1~5中任一項所述的紫外光產(chǎn)生用靶；以及 電子源，向所述紫外光產(chǎn)生用靶提供電子射線。
7.一種紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，其特征在于， 使粉末狀或粒狀的Pr: LuAG晶體堆積在由藍寶石、石英或水晶構(gòu)成的基板上，對所述Pr: LuAG晶體進行熱處理，由此使所述Pr: LuAG晶體的表面熔融并再固化而形成晶體熔融層。
8.如權(quán)利要求7所述的紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法，其特征在于， 所述熱處理的溫度為1400°C以上2000°C以下。
【文檔編號】H01J63/06GK103502392SQ201280020466
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月25日
【發(fā)明者】本多慶范, 福世文嗣, 笠松雄治, 鈴木孝, 服部剛明, 河合浩司, 楚樹成, 武富浩幸 申請人:浜松光子學(xué)株式會社