JP2014009257A - 赤外発光蛍光体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤外発光蛍光体は、(Ln,Nd)2O2Sで表され、六方晶系の結晶構造を有し、LnはY、Gd、La、Luから選ばれる少なくとも一つの元素であり、硫黄(S)のモル比が、0.4≦(S/(Ln+Nd))<0.5であることを特徴としている。900nm付近に発光ピーク波長を有する優れた赤外発光蛍光体となる。
【選択図】図1
Description
この方法によれば、真贋判定のための潜像マークは肉眼で見えにくいために、偽造者はこの潜像マークを印刷することが困難であり、偽造あるいは変造カードや物品を確実に発見できる。また、潜像マークにより記録された内容は真正なカード製造者や物品製造者にしかわからないので、カード等を偽造あるいは変造すること自体が極めて困難である。
Na5(Yb,Nd)(MoO4)4 (例えば、特許文献1参照。)
(Y,La,Lu)PO4:Yb,Nd (例えば、特許文献2参照。)
(Y,Gd,La,Lu)VO4:Yb,Nd (例えば、特許文献3参照。)
(La,Yb,Nd)OCl (例えば、特許文献4参照。)
(Lu,Yb,Nd)2O2S (例えば、特許文献5参照。)
これらの赤外発光蛍光体は、3価のイッテルビウムイオン(Yb3+)の発光により、980nm〜1020nm付近に主発光ピーク波長を有する。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、上記の従来の赤外発光蛍光体と同等またはそれ以上の発光強度を有し、かつ980nm〜1020nm付近以外に主発光ピーク波長を有する赤外発光蛍光体を提供することを目的とする。
フラックスとしては、例えば炭酸ナトリウム(Na2CO3)のようなアルカリ金属炭酸塩や、リン酸リチウム(Li3PO4)やリン酸カリウム(K3PO4)のようなリン酸塩、ホウ酸(H3BO3)のようなホウ素化合物、硫酸カリウム(K2SO4)のようなアルカリ金属硫酸塩などを好適に用いることができる。
この混合工程では、例えばアルミナボールを入れたポットにこれらの原料粉末を入れてボールミル混合して均一な混合物をつくるとよい。
この混合粉末をアルミナるつぼ等の耐熱性容器に充填する。これをさらに、一回り大きな石英るつぼなどに入れるなどして、二重るつぼにしてもよい。これを電気炉に入れて900℃以上1200℃以下の温度範囲、好ましくは950℃以上1100℃以下の温度範囲にて、1時間以上6時間以下、好ましくは2時間以上4時間以下焼成する。
この焼成の後に、粉砕工程、洗浄工程、乾燥工程および篩別工程等を適宜経て、所定の粒度の蛍光体を得る。得られた蛍光体を更に熱処理することにより、目的の蛍光体を得る。
この混合物をアルミナるつぼに充填し、これをさらにひとまわり大きな石英るつぼに入れ、電気炉を用いて空気中にて1050℃で3時間焼成する。その後室温まで冷却し、るつぼから回収、水洗後、直径2mmのアルミナボールを用いてミリング処理を行う。さらに酸洗浄および水洗を3回繰り返し、乾燥工程、篩別工程を経て蛍光体を得た。これを試料1−(1)とした。この試料1−(1)は、ネオジム(Nd)のモル比、すなわち(Nd/(Y+Nd))は0.01であり、(Y0.99Nd0.01)2O2Sで表すことができる。
蛍光体の発光特性の測定は、赤外線の波長領域まで測定できる分光蛍光光度計(型式:RF−5000 島津製作所製)を用いた。
発光スペクトルの測定については、励起スペクトルの主発光ピークの波長を励起光として選択した。比較例1については、590nmを、その他試料1−(1)ないし試料1−(12)については、605nmを選択し、発光スペクトルを測定した。また励起スペクトルは、得られた発光スペクトルのうち、主発光ピーク波長に基づき、それぞれ測定した。試料1−(1)および比較例1の発光スペクトルを図1に、同励起スペクトルを図2に示す。図1より、試料1−(1)が900nm付近に発光ピークを有していることがわかる。
発光強度は、発光スペクトルの主発光ピークに着目し、ベースラインから発光ピークまでのピーク高さを発光強度とした。表2に比較例1および試料1−(1)ないし試料1−(12)の発光強度の測定結果を示す。このときの発光強度は試料1−(1)を100とした時の相対値で表した。
このNdのモル比が0.001以上0.03以下の範囲において、濃度消光等に起因する発光強度の低下という問題も生じることなく、充分な発光強度が得られる。
なおこのとき、可視光領域の光で励起した結果を示したが、このほかに近赤外線領域の光で励起した場合についても調査した。図2の励起スペクトルに基づき試料1−(1)は825nmで励起し、比較例1は880nmで励起した場合の発光スペクトルを図3に示す。この図3から明らかなように、近赤外線領域の光で励起した場合は、試料1−(1)は比較例1に比べて約1.6倍の発光強度が得られることがわかる。
試料1−(6)を石英るつぼに充填し、電気炉を用い空気中において表3に示す温度および時間で加熱し、試料2−(1)ないし試料2−(17)の試料を得た。
また、これら試料2−(1)ないし試料2−(17)および試料1−(6)については、粉末X線回折装置(型式:XRD−6100 島津製作所製)により、Cu管球を用いて粉末X線回折分析を行った。さらに、同試料群に対して、蛍光X線分析装置(型式:SEA1000AII SII製)により、Y、Nd、Sのピーク強度を測定することで、硫黄の量を分析した。
なお、比較のため、硫黄を全く含まない、(Y0.994Nd0.006)2O3を、Y2O3,Nd2O3を原料とし、NH4FとNaClをフラックスとして焼成し作成し、これを比較例2とした。比較例2についても同様に、上記の発光スペクトル、発光強度、粉末X線回折分析、蛍光X線分析を行った。
以上の結果をまとめたものを表4に示す。このとき硫黄(S)のモル比は、(Y+Nd)に対する比すなわち(S/(Y+Nd))で表した。また、粉末X線回折分析の結果を、図5および図6に示す。
また、図4の発光スペクトルから明らかなように、加熱処理前後において、発光スペクトルの位置や形状はほとんど変化がないまま、発光強度が向上していることがわかる。
ここで、図5および図6の粉末X線回折図形を参照する。図5中の試料1−(6)および試料2−(1)ないし試料2−(12)の粉末X線回折図形がいずれも、Y2O2SのX線回折図形(PDF No.00−024−1424)(六方晶系)とほぼ同じ形を示しているのに対し、図6の試料2−(13)ないし試料2−(17)および比較例2の粉末X線回折図形では、Y2O2Sが酸化され、例えばY2O2SO4(PDF No.00−041−0685)(斜方晶系)やY2O3(PDF No.00−041−1105)(立方晶系)が生じており、中にはY2O2Sの形跡が見当たらないものもあった。すなわち、硫黄Sのモル比が化学量論組成である0.5を下回ったとしても、0.4以上であればY2O2Sの結晶構造を維持できていることがわかり、0.4を下回るとY2O2Sの結晶構造を維持できなくなり、結晶系の異なる別の物質が生じることがわかる。
以上のことから推察すると、硫黄Sのモル比が0.4未満となるとY2O2Sの結晶構造が維持できなくなり、結果として発光強度が著しく低下すると考えられる。また硫黄Sのモル比が化学量論組成の0.5を下回りかつ0.4以上の範囲にある場合、逆にY2O2Sの結晶構造を維持しつつ、硫黄が減少することにより例えば格子定数が若干変化することで、イオン間距離が最適化されたため発光強度が向上するものと考えることが出来る。
このほか、有価証券、紙幣、プリペイドカード、IDカード、各種通行券、クレジットカード等の偽造防止や、ブランド品の偽造防止のために好適に用いることができる。
Claims (3)
- (Ln,Nd)2O2Sで表され、六方晶系の結晶構造を有し、
LnはY、Gd、La、Luから選ばれる少なくとも一つの元素であり、
硫黄(S)のモル比が、0.4≦(S/(Ln+Nd))<0.5である
ことを特徴とした、赤外発光蛍光体。 - (Y,Nd)2O2Sで表され、六方晶系の結晶構造を有し、
硫黄(S)のモル比が、0.4≦(S/(Y+Nd))<0.5である
ことを特徴とした、赤外発光蛍光体。 - (Y,Nd)2O2Sで表され、六方晶系の結晶構造を有し、
硫黄(S)のモル比が、0.4≦(S/(Y+Nd))≦0.5であり、
ネオジム(Nd)のモル比が、0.001≦(Nd/(Y+Nd))≦0.03である
ことを特徴とした、赤外発光蛍光体。
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