CN114144636B - 塑料波长位移光纤 - Google Patents
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Abstract
一种塑料波长位移光纤，其具备含有在450～550nm的波长范围内具有荧光光谱的峰的荧光剂的纤芯(11)和包覆纤芯(11)的外周面并且具有比纤芯(11)低的折射率的包层(12)。荧光剂的碳原子数与氧原子数之和为10～25，量子产率QE和由下式(2)定义的重叠参数OL满足下式(1)。在式(2)中，Abs(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的吸收光谱的相对强度，Flu(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的荧光光谱的相对强度，i是从0到200每次增加2的变量。OL×(1‑QE)＜0.07···式(1)
Description
技术领域
本发明涉及塑料波长位移光纤。
背景技术
无机闪烁体、有机液体闪烁体、塑料闪烁体等闪烁体以往被大多用于基本粒子检测等放射线检测领域中，是放射线测量中的重要构件。这些闪烁体含有荧光剂，该荧光剂根据光电倍增管的最高灵敏度通过放射线照射而发出430nm附近的蓝色光。在此，已知有并非直接检测通过放射线照射从闪烁体产生的蓝色光而是将由闪烁体产生的蓝色光在光纤中波长位移至绿色光等并传播而间接地进行检测的方法。
这样的光纤被称为波长位移(WLS：WaveLength Shifting)光纤，在吸收闪烁体中产生的蓝色光并波长位移至绿色光等的纤芯的外周面包覆有折射率比纤芯低的包层。特别是由塑料构成的塑料波长位移光纤，与玻璃制相比成本低且加工容易。因此，光纤本身与具有闪烁性的塑料闪烁光纤同样被大多用于基本粒子物理学研究用途等中。
作为塑料波长位移光纤的纤芯基材，例如使用作为高透明且具有较高折射率的树脂材料的聚苯乙烯等。通过在纤芯基材中使用聚苯乙烯，能够获得大的折射率差，因此，能够增大与包层的全反射角。因此，能够将在纤芯内通过波长位移产生的绿色光以更广的角度封闭在纤芯内并传输到光纤端面。即，通过在纤芯基材中使用聚苯乙烯，能够实现高发光的波长位移光纤。
在此，图6是示出被照射了蓝色光的波长位移光纤的纤芯内部的绿色发光的原理的图。在纤芯基材中溶解有有机荧光剂，该有机荧光剂吸收作为闪烁体的发光的波长430nm附近的蓝色光并转换为550nm附近的绿色光。因此，在闪烁体中产生并横穿波长位移光纤的蓝色光的一部分或全部如图6所示在纤芯内被吸收并转换为绿色光。
另外，图7是使用了波长位移光纤的检测器的示意图。如图7所示，由闪烁体产生的波长430nm附近的蓝色光如果横穿塑料波长位移光纤1，则被纤芯11中所含的荧光剂吸收，转换为波长550nm附近的绿色光。在纤芯11内部产生的绿色光在纤芯11/包层12界面反复进行全反射的同时向塑料波长位移光纤1的两端方向传播。然后，被引导到塑料波长位移光纤1的一端的绿色光通过光电倍增管(PMT：PhotoMultiplier Tube)以电信号的形式被检测。
也可以使用利用了硅雪崩光电二极管(Si-APD：Silicon-Avalanche PhotoDiode)的Si-PM(Silicon-PhotoMultiplier，硅光电倍增管)等半导体检测器代替图7所示的PMT。最近，大多使用Si-PM被较小地分段化并使其多个排列而成的MPPC(Multi-Pixel PhotonCounter，多像素光子计数器)阵列等。在MPPC阵列中，各像素与波长位移光纤一根一根地连接，能够同时检测各波长位移光纤中产生的绿色光。
在基本粒子物理学研究中使用的检测器中，想要观测的事件与噪音事件(背景事件)的切分很重要，长期持续要求提高检测器的时间分辨率、位置分辨率。在专利文献1中公开了为了提高检测器的时间分辨率而缩短了荧光寿命的闪烁体。另外，在非专利文献1中公开了通过使光纤细径化而提高蓝色光检测的位置分辨率的方法。
但是，在观测事件的发生概率低的情况下，通过使检测装置大型化，观测频率提高。例如，如非专利文献2中所公开的那样，现在计划建设具有超级神冈探测器(Super-Kamiokande)的10倍的检测体积的顶级神冈探测器(Hyper-Kamiokande)。
需要说明的是，关于专利文献2、3，在本发明的实施方式的说明中有所提及。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-248061号公报
专利文献2：日本特开2002-116327号公报
专利文献3：日本特开2009-104208号公报
非专利文献
非专利文献1：Christian Joram、“The new Fibre Tracker for LHCb”、[online]、2014年5月23日、网址<URL:https://lhcb-doc.web.cern.ch/lhcb-doc/presentations/Seminars/postscript/PH_detector_seminar_SciFi.pdf>
非专利文献2：“ハイパーカミオカンデとは(所谓顶级神冈探测器)”、[online]、网址<URL:http://www.hyper-k.org/overview.html>
发明内容
发明所要解决的问题
本发明人对于塑料波长位移光纤发现了以下问题。
波长位移光纤越为细径，则光越容易衰减，能够传输的距离越短。在此，在装置大型化的情况下，需要通过波长位移光纤传输的距离变长。因此，需要即使为细径也能够长距离传输的塑料波长位移光纤。
本发明的目的在于提供荧光寿命短、并且即使为细径也能够长距离传输的塑料波长位移光纤。
用于解决问题的方法
本发明的一个方式的塑料波长位移光纤具备含有在450～550nm的波长范围内具有荧光光谱的峰的荧光剂的纤芯和包覆上述纤芯的外周面并且具有比上述纤芯低的折射率的包层。
上述荧光剂的碳原子数与氧原子数之和为10～25，
上述荧光剂的量子产率QE和由下式(2)定义的重叠参数OL满足下式(1)。
OL×(1-QE)＜0.07···式(1)
在式(2)中，Abs(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的吸收光谱的相对强度，Flu(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的荧光光谱的相对强度，i是从0到200每次增加2的变量。
能够提供荧光寿命短、并且即使是细径也能够长距离传输的塑料波长位移光纤。
上述荧光剂可以是香豆素类化合物。特别地，可以为3-芳基-7-二烷基氨基香豆素(其中，芳基为碳原子数4～6的芳环或杂芳环，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。
上述荧光剂可以为噻唑类化合物。特别地，上述荧光剂可以为4-甲酰基-5-(4-二烷基氨基苯基)噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)或者4-(4-二烷基氨基苯基)-5-甲酰基噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。
另外，外径可以为3.0mm以下。
发明效果
根据本发明，能够提供荧光寿命短、并且即使是细径也能够长距离传输的塑料波长位移光纤。
附图说明
图1是实施方式1的塑料波长位移光纤的一例的截面图。
图2是用于说明由荧光剂引起的再吸收的示意图。
图3是示出荧光剂中的碳原子数与氧原子数之和与荧光寿命的关系的图。
图4是衰减长度测定装置的概略图。
图5是示出光纤的衰减长度AL与荧光剂的OL×(1-QE)的关系的图。
图6是说明被照射了蓝色光的波长位移光纤的纤芯内部的绿色发光的原理的图。
图7是使用了波长位移光纤的检测器的示意图。
具体实施方式
参照图1，对本发明的实施方式1的塑料波长位移光纤进行说明。图1是实施方式的塑料波长位移光纤的一例的截面图。如图1所示，本实施方式的塑料波长位移光纤1的截面为圆形，具备纤芯11和包覆纤芯11的外周面的包层12。也可以以包层12作为内包层并在包层12的外周面设置具有更低折射率的外包层(未图示)而形成多包层结构。通过形成多包层结构，能够捕捉更广角度的光并传播，因此，检测灵敏度提高。
纤芯11由含有吸收蓝色光并发出绿色光的荧光剂的透明树脂构成。作为纤芯基材，例如使用廉价且操作容易的苯乙烯类树脂。关于构成纤芯11的纤芯基材和荧光剂的详细，之后进行说明。
包覆纤芯11的外周面的包层12由具有比纤芯11低的折射率的透明树脂构成。对于构成包层12的包层基材，之后进行说明。
塑料波长位移光纤的外径例如为3.0mm以下，优选为2.0mm以下。另外，塑料波长位移光纤的外径例如为0.1mm以上，优选为0.2mm以上。
在本实施方式的塑料波长位移光纤中，荧光剂分子中所含的碳原子数与氧原子数的合计、荧光剂的吸收光谱与发光光谱的重叠以及荧光剂的量子产率得到了控制。因此，本实施方式的塑料波长位移光纤的荧光寿命短、并且即使是细径也能够长距离传输。
以下，对其原理进行说明。
参照上述图6，更具体地进行说明。
荧光是指荧光剂分子吸收能量激发后放出波长比吸收光长的光的现象，是在π共轭类有机化合物中常见的现象。π共轭类有机化合物具有双键与单键的重复结构。
本发明人对发出波长范围为450～550nm的绿色荧光的各种π共轭类有机化合物进行了调查，结果发现，碳原子与氧原子的数量的合计与从荧光剂发出的荧光的寿命相关。认为这是因为，碳原子、氧原子是能够构成双键的原子，大大地有助于需要双键的π共轭类结构。详细而言，根据后述的实验结果，将荧光剂中的碳原子数与氧原子数之和设为10～25。
接着，对于本实施方式的塑料波长位移光纤(以下也简称为“光纤”)中所含的荧光剂而言，为了即使是细径也能够长距离传输而满足下式(1)。
OL×(1-QE)＜0.07···式(1)
在此，OL是本发明人定义的重叠参数，QE是量子产率。
以下，对式(1)的详细进行说明。
由荧光剂产生的荧光在从光纤内导光的期间随着由荧光剂或杂质引起的吸收、光纤的透过性能而逐渐衰减。将光的强度达到1/e(e：自然对数的底)的距离称为衰减长度(AL：Attenuation Length)，用作表示光纤的光学性能的一个指标。当然，衰减长度AL越大，越能够进行长距离传输。
作为荧光的衰减因素，已知有由荧光剂引起的再吸收。对于该由荧光剂引起的再吸收，使用图2进行说明。图2是用于说明由荧光剂引起的再吸收的示意图。如图2所示，荧光剂的吸收光谱和荧光光谱均是将峰强度设为1进行了标准化。吸收光谱和荧光光谱具有宽度，如图2所示，有时在荧光光谱的短波长侧和吸收光谱的长波长侧具有重叠(Overlap)区域。在图2中，重叠区域以点表示。
如图2所示，在具有重叠区域的情况下，从光纤内传输的荧光中短波长的光的一部分被荧光剂再吸收。认为如果波长λ处的吸收光谱的相对强度Abs(λ)和荧光光谱的相对强度Flu(λ)都大，则容易发生再吸收。因此，吸收光谱的相对强度Abs(λ)与荧光光谱的相对强度Flu(λ)之积成为发生再吸收的难易的指标。因此，将该积的重叠区域中的累计值设为重叠参数OL，用下式(2)定义。
在此，如式(2)所示，根据一般的绿色荧光材料的吸收和荧光的波长范围，将用于决定重叠参数OL的波长范围设为300～700nm。i是从0到200每次增加2的变量。即，在式(2)中，吸收光谱的相对强度Abs(λ)与荧光光谱的相对强度Flu(λ)之积在300～700nm的波长范围内每隔2nm进行累计。
由图2明显可知，吸收光谱的相对强度Abs(λ)与荧光光谱的相对强度Flu(λ)之积的值在波长λ为重叠区域的波长范围内时为正值、在波长λ为重叠区域的波长范围外时为0。认为图2所示的重叠区域的波长范围越宽、并且重叠区域中的吸收光谱和荧光光谱的强度越大，则重叠参数OL的值越大，越容易发生再吸收。
接着，当光被荧光剂再吸收时，根据量子产率QE的值，再次作为荧光发出。量子产率QE表示放出光相对于吸收光的比率，一般为1以下。即，与被再吸收的光相比，与此相伴再放出的光变少，(1-QE)为损失率。因此，为了增大衰减长度AL，优选难以发生再吸收、并且量子产率QE高(即，损失率(1-QE)小)。相反，如果容易发生再吸收、并且损失率(1-QE)大，则衰减长度AL减小。
因此认为，作为发生再吸收的难易的指标的重叠参数OL与损失率(1-QE)之积OL×(1-QE)越大则衰减长度AL越小，作为发生再吸收的难易的指标的重叠参数OL与损失率(1-QE)之积OL×(1-QE)越小则衰减长度AL越大。实验的结果是，如果OL×(1-QE)的值小于0.07，则衰减长度AL为300cm以上。因此，通过上述式(1)规定了衰减长度AL大且发挥优良的光学性能的荧光剂的条件。
<纤芯基材>
作为纤芯基材，优选使用透明且具有较高折射率的树脂材料。例如，优选将由甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯基乙酯、甲基丙烯酸1,2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基乙酯、甲基丙烯酸糠酯、甲基丙烯酸1-苯基环己酯、甲基丙烯酸五氯苯酯、甲基丙烯酸五溴苯酯、甲基丙烯酸1-萘酯、甲基丙烯酸2-萘酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯组成的单体组中的任意一种进行聚合而得到的聚合物。
另外，也优选将由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸氯苄酯、甲基丙烯酸1-苯基乙酯、甲基丙烯酸1,2-二苯基乙酯、甲基丙烯酸二苯基乙酯、甲基丙烯酸糠酯、甲基丙烯酸1-苯基环己酯、甲基丙烯酸五氯苯酯、甲基丙烯酸五溴苯酯、甲基丙烯酸1-萘酯、甲基丙烯酸2-萘酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯组成的单体组中的任意两种以上进行共聚而得到的共聚物。聚合时，可以添加一般的聚合引发剂和分子量调节剂。
<包层基材>
作为包层基材，优选将由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯组成的单体组中的一种以上进行聚合或共聚而得到的聚合物。其中，优选甲基丙烯酸甲酯的聚合物或甲基丙烯酸甲酯与其他单体的共聚物。甲基丙烯酸甲酯的透明性高、容易聚合，因此具有操作容易的优点。聚合时，可以添加一般的聚合引发剂和分子量调节剂。
另外，作为外包层基材，只要折射率比上述包层基材低，则也可以为市售品。具体而言，优选将由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3-四氟丙酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,3-五氟丙酯、甲基丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁酯、甲基丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊酯、α-氟代丙烯酸甲酯和2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、偏二氟乙烯组成的单体组中的一种以上进行聚合或共聚而得到的聚合物、以及上述聚合物与聚偏二氟乙烯的混合物。特别优选甲基丙烯酸2,2,2-三氟乙酯聚合物与聚偏二氟乙烯的混合物。
<荧光剂>
荧光剂在450～550nm的波长范围内具有荧光光谱的峰，吸收蓝色光并波长位移至绿色光。作为这样的荧光剂，只要是碳原子数与氧原子数之和为10～25、并且满足上述式(1)的荧光剂就没有限制。例如，优选香豆素类化合物、噻唑类化合物。
作为香豆素类化合物，可以列举例如3-芳基-7-二烷基氨基香豆素(其中，芳基为碳原子数4～6的芳环或杂芳环，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。具体而言，可以列举7-(二乙基氨基)-3-苯基香豆素或7-(二乙基氨基)-3-(2-噻吩基)香豆素这样的具有分子量小的取代基的香豆素类化合物。
作为噻唑类化合物，可以列举例如4-甲酰基-5-(4-二烷基氨基苯基)噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)或者4-(4-二烷基氨基苯基)-5-甲酰基噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。
在选择波长位移荧光剂时，优选在作为纤芯基材的原料的单体、进而在其聚合物中的溶解性高。荧光剂的浓度优选为30～10000质量ppm，进一步优选为50～1000质量ppm，进一步优选为100～500质量ppm。优选的浓度指标是荧光剂的摩尔吸光系数。例如，如果是1mm直径的波长位移光纤，则设定为以1mm的横穿距离能够吸收70～99％的来自闪烁体的蓝色光的浓度。
<光纤的制造方法>
对于波长位移光纤的制造方法，没有特别限制。例如，可以使用棒拉丝法，即，在由低折射率基材构成的包层用圆筒状透明聚合物(包层用管)中插入由高折射率基材构成的纤芯用透明棒状聚合物(纤芯用棒)而制作预制棒后，对前端进行加热，细细地拉丝。光纤的外径、长度可以根据所使用的条件适当选择。
<纤芯用棒的制造方法>
纤芯用棒可以将单体放入圆筒状的聚合容器中通过热聚合来制造。聚合方法优选不添加引发剂而仅通过热进行自发聚合，但也可以添加最小限量的热裂解型自由基引发剂。此外，也可以组合使用光裂解型自由基引发剂。另外，纤芯用棒的分子量过低时，有时作为光纤不能确保机械强度、可靠性。相反，分子量过高时，熔融粘度变高，因此，需要提高加热温度，有时会产生因热劣化引起的着色、热分解这样的问题。因此，可以根据需要添加分子量调节剂。
<包层用管制造方法>
包层用管可以通过将热塑性树脂颗粒投入安装有圆形模具的熔融挤出机中以管状进行挤出成形的方法来制造。另外，也可以使用在旋转的圆筒容器中一边利用离心力将单体向侧面按压从而形成中空部一边进行聚合固化的方法。此外，也可以使用在棒状的聚合物的轴中心部用钻头等开孔而形成中空部的方法。
<光纤性能>
荧光剂的浓度如上所述设定成以光纤外径能够吸收70～99％的蓝色光。在外径1mm的单包层结构的情况下，作为光纤的光学性能，优选衰减长度AL>300cm。衰减长度AL可以通过包层的构成、荧光剂的种类、荧光剂的浓度、光纤的外径来调节。
实施例
以下，通过实施例对本发明更详细地进行说明，但本发明不受该实施例任何限定。
表1中汇总示出实施例1～3的荧光剂的分子结构、分子量、分类、分子式、碳原子数+氧原子数(表1中的“C+O”)、荧光寿命(纳秒(ns))。
在此，关于荧光寿命，使用浜松ホトニクス制造的小型荧光寿命测定装置Quantaurus-Tau对使约10ppm的稀浓度的荧光剂溶解于苯乙烯单体中而得到的溶剂进行测定。激发波长根据荧光剂溶剂的吸收光谱而选择接近峰波长的光。
[表1]
[实施例1]
使用表1中记载的噻唑类荧光剂。碳原子与氧原子之和为13，荧光寿命为2.3ns。
[实施例2]
使用表1中记载的7-(二乙基氨基)-3-(2-噻吩基)香豆素这样的香豆素类荧光剂。碳原子与氧原子之和为18，荧光寿命为2.6ns。
[实施例3]
使用表1中记载的7-(二乙基氨基)-3-苯基香豆素这样的香豆素类荧光剂。碳原子与氧原子之和为21，荧光寿命为2.3ns。
表2中汇总示出比较例1～4的荧光剂的分子结构、分子量、分类、分子式、碳原子数+氧原子数(表2中的“C+O”)、荧光寿命(ns)。
[表2]
[比较例1]
使用表1中记载的苝类荧光剂。碳原子与氧原子之和为34，荧光寿命为3.8ns。
[比较例2]
使用表1中记载的香豆素类荧光剂。碳原子与氧原子之和为22，荧光寿命为2.4ns。
[比较例3]
使用表1中记载的香豆素类荧光剂。碳原子与氧原子之和为23，荧光寿命为2.2ns。
[比较例4]
使用表1中记载的呫吨类荧光剂。碳原子与氧原子之和为27，荧光寿命为5.7ns。
在此，图3是示出荧光剂中的碳原子数与氧原子数之和与荧光寿命的关系的图。如表1、表2和图3所示，可知：碳原子数与氧原子数之和超过25时，荧光寿命超过3ns，不优选。
因此，如以下所示，制造使用了荧光寿命为3ns以下的实施例1～3和比较例2、3的荧光剂的光纤，对衰减长度AL进行了评价。另外，对衰减长度AL与荧光剂的重叠参数OL和量子产率QE)的关系进行了评价。具体而言，对衰减长度AL与式(1)中所示的OL×(1-QE)的关系进行了评价。
[单体溶剂中的荧光剂的评价]
[吸收光谱的测定]
关于吸收光谱，利用岛津制作所制造的紫外可见红外分光光度计UV3600对使约10ppm的稀浓度的荧光剂溶解在苯乙烯单体中而得到的溶剂进行测定。光谱的测定范围设为300～700nm。
[荧光光谱的测定]
关于荧光光谱，利用堀场制作所制造的荧光分光光度计FluoroMax-4对使约10ppm的稀浓度的荧光剂溶解在苯乙烯单体中而得到的溶剂进行测定。关于激发波长，以各荧光剂的吸收最大波长实施。光谱的测定范围设为300～700nm。
[重叠参数OL的评价]
将峰强度设为1，对所得到的吸收光谱和荧光光谱进行标准化，使用上述式(2)，求出重叠参数OL。
[量子产率QE的测定]
关于量子产率QE，利用浜松ホトニクス制造的绝对PL量子产率测定装置Quantaurus-QY对使约10ppm的稀浓度的荧光剂溶解在苯乙烯单体中而得到的溶剂进行测定。关于激发波长，以各荧光剂的吸收最大波长实施。
[使用了荧光剂的光纤的性能评价]
[光纤制造方法]
依据专利文献2、3中记载的方法，制造了含有实施例1～3、比较例2、3的荧光剂的光纤。制成外径为1mm、具有单包层结构的光纤。荧光剂的浓度设定为以1mm的横穿距离吸收70～99％的蓝色光的浓度。
[衰减长度AL的测定]
光纤的衰减长度AL的测定利用图4所示的装置实施。图4是衰减长度测定装置的概略图。在图4所示的衰减长度测定装置中，改变距光电倍增管(PMT)的距离，向样品光纤入射蓝色光，利用PMT观测从样品光纤中导光后的光的强度。作为光源，使用在470nm具有峰波长的蓝色LED。PMT使用了浜松ホトニクス制造的光电倍增管R647。使用导光距离100～285cm的数据，由导光距离与检测光强度的关系式计算出衰减长度AL。
如图4所示，为了遮断来自外部的光，衰减长度测定装置被黑箱覆盖。蓝色LED搭载于可沿样品光纤的长度方向移动的可动直线平台上。可动直线平台以步进电动机作为驱动源，在与样品光纤平行地延伸设置的直线导轨上移动。来自蓝色LED的蓝色光经由设置于可动直线平台上的电磁快门和针孔入射至样品光纤中。
[评价结果]
表3中汇总示出实施例1～3、比较例2、3的荧光剂以及使用了这些荧光剂的光纤的评价结果。表3中，从上开始示出荧光剂的吸收峰波长(nm)、发光峰波长(nm)、重叠参数OL、量子产率QE、1-QE、OL×(1-QE)、光纤中的荧光剂浓度(ppm)和光纤的衰减长度AL(cm)。
[表3]
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例2 | 比较例3 | |
| 吸收峰波长(nm) | 416 | 422 | 395 | 444 | 439 |
| 发光峰波长(nm) | 496 | 494 | 474 | 488 | 486 |
| 重叠参数0L | 0.13 | 0.34 | 0.11 | 0.51 | 0.39 |
| 量子产率QE | 0.8 | 0.86 | 0.93 | 0.83 | 0.82 |
| 1-QE | 0.20 | 0.14 | 0.07 | 0.17 | 0.18 |
| OLx(1-QE) | 0.03 | 0.05 | 0.01 | 0.09 | 0.07 |
| 荧光剂浓度(ppm) | 125 | 125 | 200 | 125 | 100 |
| 衰减长度AL(cm) | 313 | 360 | 477 | 186 | 154 |
[实施例1]
重叠参数OL＝0.13、量子产率QE＝0.8，OL×(1-QE)＝0.03。光纤的衰减长度AL在荧光剂浓度为125ppm时为313cm，超过作为目标的300cm，是良好的。
[实施例2]
重叠参数OL＝0.34、量子产率QE＝0.86，OL×(1-QE)＝0.05。光纤的衰减长度AL在荧光剂浓度为125ppm时为360cm，超过作为目标的300cm，是良好的。
[实施例3]
重叠参数OL＝0.11、量子产率QE＝0.93，OL×(1-QE)＝0.01。光纤的衰减长度AL在荧光剂浓度为200ppm时为477cm，远超过作为目标的300cm，是极其良好的。
[比较例2]
重叠参数OL＝0.51、量子产率QE＝0.83，OL×(1-QE)＝0.09。光纤的衰减长度AL在荧光剂浓度为125ppm时为186cm，低于作为目标的300cm。
[比较例3]
重叠参数OL＝0.39、量子产率QE＝0.82，OL×(1-QE)＝0.07。光纤的衰减长度AL在荧光剂浓度为100ppm时为154cm，低于作为目标的300cm。
在此，图5是示出光纤的衰减长度AL与荧光剂的OL×(1-QE)的关系的图。如表3和图5所示，可知具有如下倾向：OL×(1-QE)的值越小，则衰减长度AL越大。具体而言，OL×(1-QE)的值小于0.07时，衰减长度AL为300cm以上。
本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离主旨的范围内适当变更。
本申请要求以2019年7月30日提出的日本专利申请特愿2019-139408为基础的优先权，将其公开的全部内容引入于此。
符号说明
1 塑料波长位移光纤
11 纤芯
12 包层
Claims (6)
1.一种塑料波长位移光纤，其具备含有在450～550nm的波长范围内具有荧光光谱的峰的荧光剂的纤芯和包覆所述纤芯的外周面并且具有比所述纤芯低的折射率的包层，
所述荧光剂的碳原子数与氧原子数之和为10～25，
所述荧光剂的量子产率QE和由下式(2)定义的重叠参数OL满足下式(1)，
OL×(1-QE)＜0.07···式(1)
在式(2)中，Abs(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的吸收光谱的相对强度，Flu(300+2×i)是将峰强度设为1进行标准化后的荧光光谱的相对强度，i是从0到200每次增加2的变量。
2.如权利要求1所述的塑料波长位移光纤，其中，所述荧光剂为香豆素类化合物。
3.如权利要求2所述的塑料波长位移光纤，其中，所述荧光剂为3-芳基-7-二烷基氨基香豆素(其中，芳基为碳原子数4～6的芳环或杂芳环，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。
4.如权利要求1所述的塑料波长位移光纤，其中，所述荧光剂为噻唑类化合物。
5.如权利要求4所述的塑料波长位移光纤，其中，所述荧光剂为4-甲酰基-5-(4-二烷基氨基苯基)噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)或者4-(4-二烷基氨基苯基)-5-甲酰基噻唑(其中，氨基上取代的烷基的碳原子数为1～4)。
6.如权利要求1～5中任一项所述的塑料波长位移光纤，其外径为3.0mm以下。
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