JP2019094253A - Glass material - Google Patents

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朋子 山田
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朋子 山田
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Abstract

To provide a glass material having high quantum yield and suitable for phosphors and scintillators.SOLUTION: A glass material contains, in mol%, POof 40-80%, LiO of more than 0 to 50%, AlOof more than 0 to 15%, CeO+EuO+PrO+TbOof more than 0 to 10%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、光、熱及び放射線等により励起され蛍光を発する蛍光体や中性子線等の放射線により励起され蛍光を発するシンチレータに好適なガラス材に関する。   The present invention relates to a glass material suitable for a fluorescent substance which is excited by light, heat and radiation to emit fluorescence and a scintillator which is excited by radiation such as neutron beam to emit fluorescence.

シンチレータとは、γ線や中性子線等の放射線により励起され蛍光を発する物質のことであり、光電子増倍管等の光検出器と組み合わせることでPET(陽電子放射断層撮影)検査、非破壊検査、検層等に用いることができる。   A scintillator is a substance that emits fluorescence by being excited by radiation such as γ-rays or neutrons, and is used in combination with a photodetector such as a photomultiplier tube for PET (positron emission tomography) inspection, nondestructive inspection, It can be used for logging and the like.

シンチレータには、量子収率(吸収する光のフォトン数に対する、発光により放出される光のフォトン数の割合)が高いことが要求される。   The scintillator is required to have a high quantum yield (the ratio of the number of photons of light emitted by light emission to the number of photons of light absorbed).

シンチレータとしては、NaI:Tl、BiGe12等の無機結晶、希土類元素を含むガラス材が挙げられる(特許文献1、2参照)。ガラス材は無機結晶より均質化、大型化が容易であり、また、加工性に優れている。 Examples of the scintillator include inorganic crystals such as NaI: Tl and Bi 4 Ge 3 O 12 , and glass materials containing rare earth elements (see Patent Documents 1 and 2). Glass materials are easier to homogenize and larger than inorganic crystals, and are excellent in processability.

特許4352149号公報Patent No. 4352149 特開2005−75916号公報JP, 2005-75916, A

しかしながら、従来のガラス材からなるシンチレータは無機結晶からなるシンチレータより量子収率が低いという問題があった。   However, the scintillator made of the conventional glass material has a problem that the quantum yield is lower than that of the scintillator made of inorganic crystal.

以上に鑑み、本発明は、量子収率が高く、蛍光体やシンチレータに好適なガラス材を提供することを目的とする。   In view of the above, it is an object of the present invention to provide a glass material which has a high quantum yield and is suitable for a phosphor or a scintillator.

本発明のガラス材は、モル%で、P 40〜80%、LiO 0超〜50%、Al 0超〜15%、Ce+EuO+Pr+Tb 0超〜10%を含有することを特徴とする。ここで、「Ce+EuO+Pr+Tb」とは、Ce、EuO、Pr及びTbの含有量の合量を意味する。 The glass material of the present invention is, in mole%, P 2 O 5 40-80%, Li 2 O 0 over 50%, Al 2 O 3 0 over 15%, Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 30 characterized by containing more than 0 to 10%. Here, “Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 ” means the total content of the Ce 2 O 3 , EuO, Pr 2 O 3 and Tb 2 O 3 contents.

本発明のガラス材は、さらに、モル%で、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0超〜10%、B 0〜5%、SnO 0〜5%、F 0〜30%を含有することが好ましい。ここで、「MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO」とは、MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの含有量の合量を意味する。 It is preferable that the glass material of the present invention further contains MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0 to 10%, B 2 O 3 0 to 5%, SnO 0 to 5%, and F 2 0 to 30% in mol%. Here, “MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO” means the total content of MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO.

本発明のガラス材は、全Liに対するLiの割合が、モル%で、95%以上であることが好ましい。 In the glass material of the present invention, the ratio of 6 Li to total Li is preferably 95% or more in mol%.

本発明のガラス材は、蛍光体として用いられることが好ましい。   The glass material of the present invention is preferably used as a phosphor.

本発明のガラス材は、シンチレータとして用いられることが好ましい。   The glass material of the present invention is preferably used as a scintillator.

本発明によれば、量子収率が高く、蛍光体やシンチレータに好適なガラス材を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a glass material which has a high quantum yield and is suitable for a phosphor or a scintillator.

本発明のガラス材は、モル%で、P 40〜80%、LiO 0超〜50%、Al 0超〜15%、Ce+EuO+Pr+Tb 0超〜10%を含有する。ガラス組成を上記のように限定した理由を以下に示す。なお、以下の各成分の含有量に関する説明において、特に断りのない限り、「%」は「モル%」を意味する。 The glass material of the present invention is, in mole%, P 2 O 5 40-80%, Li 2 O 0 over 50%, Al 2 O 3 0 over 15%, Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 0 containing ultra 10%. The reasons for limiting the glass composition as described above are as follows. In the following description regarding the content of each component, “%” means “mol%” unless otherwise noted.

は、ガラスネットワークを形成する成分である。Pの含有量は40〜80%であり、50〜70%、特に55〜65%であることが好ましい。Pの含有量が少なすぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時又は焼成時にガラスが失透し易くなる。一方、Pの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下し易くなる。 P 2 O 5 is a component that forms a glass network. The content of P 2 O 5 is 40 to 80%, preferably 50 to 70%, particularly 55 to 65%. When the content of P 2 O 5 is too small, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing. On the other hand, when the content of P 2 O 5 is too large, chemical durability tends to be reduced.

LiOは、溶融時のガラスの粘度を下げ、均質なガラスを得易くする成分である。また、中性子を検出するシンチレータとして用いる場合は中性子を捕獲する成分として必須である。LiOの含有量は0超〜50%であり、5〜45%、10〜40%、15〜35%、特に16〜34%であることが好ましい。LiOの含有量が少なすぎると、溶融時のガラスの粘度が高くなり、均質なガラスを得にくくなる。また、中性子を検出するシンチレータとして用いにくくなる。一方、LiOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなると共に、化学的耐久性が低下し易くなる。 Li 2 O is a component that lowers the viscosity of the glass at the time of melting and facilitates obtaining a homogeneous glass. Moreover, when using as a scintillator which detects neutrons, it is essential as a component which captures neutrons. The content of Li 2 O is more than 0 to 50%, preferably 5 to 45%, 10 to 40%, 15 to 35%, particularly 16 to 34%. When the content of Li 2 O is too small, the viscosity of the glass at the time of melting becomes high, and it becomes difficult to obtain a homogeneous glass. Moreover, it becomes difficult to use as a scintillator for detecting neutrons. On the other hand, when the content of Li 2 O is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting, and the chemical durability tends to be reduced.

LiにはLi、Liの二つの同位体があるが、LiよりもLiの方が中性子を効率よく捕獲できる。よって、ガラス材におけるLiの割合が大きいほど、中性子を検出し易くなる。具体的には、全Liに対するLiの割合は、モル%で、95%以上、96%以上、特に97%以上であることが好ましい。 There are two isotopes of 6 Li and 7 Li in Li, but 6 Li can capture neutrons more efficiently than 7 Li. Therefore, the larger the proportion of 6 Li in the glass material, the easier it is to detect neutrons. Specifically, the ratio of 6 Li to total Li is preferably 95% or more, 96% or more, and particularly preferably 97% or more in mol%.

Alは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。Alの含有量は0超〜15%であり、3〜14%、特に5〜12%であることが好ましい。Alの含有量が少なすぎると、化学的耐久性及び量子収率が低下し易くなる。一方、Alの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。 Al 2 O 3 is a component that enhances chemical durability and quantum yield. The content of Al 2 O 3 is more than 0 to 15%, preferably 3 to 14%, particularly 5 to 12%. If the content of Al 2 O 3 is too low, the chemical durability and the quantum yield tend to be reduced. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

Ce、EuO、Pr及びTbは、光、熱及び放射線等により励起され蛍光を発するための成分である。Ce+EuO+Pr+Tbの含有量は0超〜10%であり、0.1〜7%、0.5〜5%、特に1〜2.5%であることが好ましい。Ce+EuO+Pr+Tbの含有量が少なすぎると蛍光を発しにくくなる。一方、Ce+EuO+Pr+Tbの含有量が多すぎると、濃度消光により量子収率が低下し易くなる。なお、ガラス中のCe、Pr、Tbは3価や4価の状態で存在するが、本発明ではこれら全てをCe、Pr、Tbとして表す。また、ガラス中のEuは2価や3価の状態で存在するが、本発明ではこれら全てをEuOとして表す。 Ce 2 O 3 , EuO, Pr 2 O 3 and Tb 2 O 3 are components for emitting fluorescence by being excited by light, heat, radiation and the like. The content of Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 is more than 0 to 10%, preferably 0.1 to 7%, 0.5 to 5%, particularly preferably 1 to 2.5%. . When the content of Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 is too small, it becomes difficult to emit fluorescence. On the other hand, if the content of Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 is too large, the quantum yield is likely to be reduced due to concentration quenching. In addition, although Ce, Pr, and Tb in glass exist in a trivalent or tetravalent state, all of these are represented as Ce 2 O 3 , Pr 2 O 3 , and Tb 2 O 3 in the present invention. Further, Eu in glass exists in a divalent or trivalent state, but in the present invention, all of these are represented as EuO.

Ce、EuO、Pr及びTbの各成分の好ましい含有量は以下の通りである。 The preferable content of each component of Ce 2 O 3 , EuO, Pr 2 O 3 and Tb 2 O 3 is as follows.

Ce、EuO、Pr及びTbの中でもCeは、蛍光を発するために特に有効な成分である。Ceの含有量は0超〜10%、0.1〜7%、0.5〜5%、特に1〜2.5%であることが好ましい。Ceの含有量が少な過ぎると、蛍光を発しにくくなる。一方、Ceの含有量が多過ぎると、濃度消光により量子収率が低下し易くなる。 Among Ce 2 O 3 , EuO, Pr 2 O 3 and Tb 2 O 3 , Ce 2 O 3 is a particularly effective component for emitting fluorescence. The content of Ce 2 O 3 is preferably more than 0 to 10%, 0.1 to 7%, 0.5 to 5%, particularly 1 to 2.5%. When the content of Ce 2 O 3 is too low, it becomes difficult to emit fluorescence. On the other hand, when the content of Ce 2 O 3 is too large, the quantum yield is likely to decrease due to concentration quenching.

なお、Ceは3価の状態で蛍光を発するため、全Ce中のCe3+の割合は、モル%で70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、特に99%以上であることが好ましい。 In addition, since Ce emits fluorescence in a trivalent state, the ratio of Ce 3+ in all Ce is 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more, and particularly 99% or more in mol%. Is preferred.

EuOは、蛍光を発するための成分である。EuOの含有量は0〜10%、0〜7%、0〜5%、0.1〜2.5%、特に0.1〜2%であることが好ましい。EuOの含有量が多過ぎると、濃度消光により量子収率が低下し易くなる。   EuO is a component for emitting fluorescence. The content of EuO is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, 0 to 5%, 0.1 to 2.5%, particularly 0.1 to 2%. When the content of EuO is too large, concentration quenching tends to lower the quantum yield.

なお、Euは2価、3価のどちらの状態でも蛍光を発する。   Eu emits fluorescence in both divalent and trivalent states.

Prは、蛍光を発するための成分である。Prの含有量は0〜10%、0〜7%、0〜5%、0.1〜2.5%、特に0.1〜2%であることが好ましい。Prの含有量が多過ぎると、濃度消光により量子収率が低下し易くなる。 Pr 2 O 3 is a component for emitting fluorescence. The content of Pr 2 O 3 is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, 0 to 5%, 0.1 to 2.5%, particularly 0.1 to 2%. When the content of Pr 2 O 3 is too large, concentration quenching tends to lower the quantum yield.

なお、Prは3価の状態で蛍光を発するため、全Pr中のPr3+の割合は、モル%で50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、特に90%以上であることが好ましい。 In addition, since Pr emits fluorescence in a trivalent state, the ratio of Pr 3+ in total Pr is 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, particularly 90% or more in mol% Is preferred.

Tbは、蛍光を発するための成分である。Tbの含有量は0〜10%、0〜7%、0〜5%、0.1〜2.5%、特に0.1〜2%であることが好ましい。Tbの含有量が多過ぎると、濃度消光により量子収率が低下し易くなる。 Tb 2 O 3 is a component for emitting fluorescence. The content of Tb 2 O 3 is preferably 0 to 10%, 0 to 7%, 0 to 5%, 0.1 to 2.5%, particularly 0.1 to 2%. When the content of Tb 2 O 3 is too large, concentration quenching tends to lower the quantum yield.

なお、Tbは3価の状態で蛍光を発するため、全Tb中のTb3+の割合は、モル%で50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、特に90%以上であることが好ましい。 In addition, since Tb emits fluorescence in a trivalent state, the proportion of Tb 3+ in all Tb is 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, and particularly 90% or more in mol%. Is preferred.

本発明のガラス材は、上記成分以外にも、ガラス組成中に下記の成分を含有してもよい。   The glass material of the present invention may contain the following components in the glass composition in addition to the above components.

MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。MgO+CaO+SrO+BaO+ZnOの含有量は0〜10%、0超〜10%、0.5〜5%、特に1〜4%であることが好ましい。MgO+CaO+SrO+BaO+ZnOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO are components that enhance the chemical durability and the quantum yield. The content of MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO is preferably 0 to 10%, more than 0 to 10%, 0.5 to 5%, and particularly preferably 1 to 4%. When the content of MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの各成分の好ましい含有量は以下の通りである。   The preferred content of each component of MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO is as follows.

MgO、CaO、SrO、BaO及びZnOの中でもMgOは、化学的耐久性及び量子収率を高めるために特に有効な成分である。MgOの含有量は0〜10%、0超〜10%、0.5〜5%、特に1〜4%であることが好ましい。MgOの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   Among MgO, CaO, SrO, BaO and ZnO, MgO is a particularly effective component for enhancing chemical durability and quantum yield. The content of MgO is preferably 0 to 10%, more than 0 to 10%, 0.5 to 5%, particularly preferably 1 to 4%. When the content of MgO is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified during melting or firing.

CaOは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。CaOの含有量は0〜10%、0〜5%、0.1〜4%、特に1〜4%であることが好ましい。CaOの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   CaO is a component that enhances chemical durability and quantum yield. The content of CaO is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, 0.1 to 4%, particularly 1 to 4%. When the content of CaO is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

SrOは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。SrOの含有量は0〜10%、0〜5%、0.1〜4%、特に1〜4%であることが好ましい。SrOの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   SrO is a component that enhances chemical durability and quantum yield. The content of SrO is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, 0.1 to 4%, particularly 1 to 4%. When the content of SrO is too large, the glass becomes thermally unstable and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

BaOは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。BaOの含有量は0〜10%、0〜5%、0.1〜4%、特に1〜4%であることが好ましい。BaOの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   BaO is a component that enhances chemical durability and quantum yield. The content of BaO is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, 0.1 to 4%, particularly 1 to 4%. When the content of BaO is too large, the glass becomes thermally unstable and the glass tends to be devitrified during melting or firing.

ZnOは、化学的耐久性及び量子収率を高める成分である。ZnOの含有量は0〜10%、0〜5%、特に0.1〜4%であることが好ましい。ZnOの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   ZnO is a component that enhances chemical durability and quantum yield. The content of ZnO is preferably 0 to 10%, 0 to 5%, particularly 0.1 to 4%. When the content of ZnO is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

は、ガラスを熱的に安定化させて失透を抑制する成分である。Bの含有量は0〜5%、特に0〜3%であることが好ましい。Bの含有量が多すぎると、化学的耐久性及び量子収率が低下し易くなる。 B 2 O 3 is a component that thermally stabilizes the glass to suppress devitrification. The content of B 2 O 3 is preferably 0 to 5%, particularly 0 to 3%. When the content of B 2 O 3 is too large, the chemical durability and the quantum yield tend to be reduced.

SnOは、量子収率を高める成分である。SnOの含有量は0〜5%、特に0〜0.1%であることが好ましい。SnOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時または焼成時にガラスが失透し易くなる。   SnO is a component that enhances the quantum yield. The content of SnO is preferably 0 to 5%, and more preferably 0 to 0.1%. When the content of SnO is too large, the glass becomes thermally unstable and the glass tends to be devitrified at the time of melting or firing.

は、量子収率を高める成分である。Fの含有量は0〜30%、0〜25%、0〜20%、特に0〜10%であることが好ましい。Fの含有量が多すぎるとガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなると共に、化学的耐久性が低下し易くなる。 F 2 is a component that enhances the quantum yield. The content of F 2 is preferably 0 to 30%, 0 to 25%, 0 to 20%, particularly 0 to 10%. When the content of F 2 is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting, and the chemical durability tends to be reduced.

SiOは、ガラスを熱的に安定化させて失透を抑制する成分である。SiOの含有量は0〜5%、特に0〜3%であることが好ましい。SiOの含有量が多すぎると、分相し易くなる。 SiO 2 is a component that thermally stabilizes the glass to suppress devitrification. The content of SiO 2 is preferably 0 to 5%, particularly 0 to 3%. When the content of SiO 2 is too large, phase separation is likely to occur.

NaO及びKOは、ガラスの溶融温度を低下させる成分である。NaO+KOの含有量は0〜10%、特に0〜5%であることが好ましい。NaO+KOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなると共に、化学的耐久性が低下し易くなる。ここで、「NaO+KO」とは、NaO及びKOの含有量の合量を意味する。 Na 2 O and K 2 O are components that lower the melting temperature of glass. The content of Na 2 O + K 2 O is preferably 0 to 10%, and more preferably 0 to 5%. When the content of Na 2 O + K 2 O is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting, and the chemical durability tends to be reduced. Here, “Na 2 O + K 2 O” means the total content of Na 2 O and K 2 O.

NaO及びKOの好ましい含有量は以下の通りである。 The preferred contents of Na 2 O and K 2 O are as follows.

NaOは、ガラスの溶融温度を低下させる成分である。NaOの含有量は0〜10%、特に0〜5%であることが好ましい。NaOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなると共に、化学的耐久性が低下し易くなる。 Na 2 O is a component that lowers the melting temperature of glass. The content of Na 2 O is preferably 0 to 10%, particularly 0 to 5%. When the content of Na 2 O is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting, and the chemical durability tends to be reduced.

Oは、ガラスの溶融温度を低下させる成分である。KOの含有量は0〜10%、特に0〜5%であることが好ましい。KOの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなると共に、化学的耐久性が低下し易くなる。 K 2 O is a component that lowers the melting temperature of glass. The content of K 2 O is preferably 0 to 10%, particularly 0 to 5%. When the content of K 2 O is too large, the glass becomes thermally unstable, and the glass tends to be devitrified at the time of melting and the chemical durability tends to be reduced.

Ybは、量子収率を高める成分である。Ybの含有量は0〜5%、0〜3%、特に0〜0.3%であることが好ましい。Ybの含有量が多すぎると、ガラスが熱的に不安定になり、溶融時にガラスが失透し易くなる。 Yb 2 O 3 is a component that enhances the quantum yield. The content of Yb 2 O 3 is preferably 0 to 5%, 0 to 3%, and particularly 0 to 0.3%. When the content of Yb 2 O 3 is too large, the glass becomes thermally unstable and the glass tends to be devitrified at the time of melting.

Fe、Bi、Cr、Er、Nd、V、CuO、Dy、Ho、Tm、CoO等は着色による量子収率の低下を招くため、これらの含有量はそれぞれ0.2%以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。 Fe 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Er 2 O 3 , Nd 2 O 3 , V 2 O 5 , CuO, Dy 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Tm 2 O 3 , CoO etc. In order to cause a decrease in quantum yield due to coloring, it is preferable that the content of each is 0.2% or less, particularly, substantially not contained.

なお、本発明において「実質的に含有しない」とは、意図的に原料として含有させないことを意味し、不可避的不純物の混入までをも排除するものではない。より客観的には、含有量が0.1%未満であることを意味する。   In the present invention, "does not substantially contain" means not intentionally containing as a raw material, and does not exclude even the inclusion of inevitable impurities. More objectively, it means that the content is less than 0.1%.

清澄剤としてSbを添加することができる。ただし、着色による量子収率の低下を避けるため、あるいは環境への負荷を考慮して、Sbの含有量は0.1%以下、特に実質的に含有しないことが好ましい。 Sb 2 O 3 can be added as a fining agent. However, the content of Sb 2 O 3 is preferably 0.1% or less, in particular, substantially not contained, in order to avoid a decrease in quantum yield due to coloring or in consideration of environmental load.

PbOは環境への負荷を考慮して、実質的に含有しないことが好ましい。   It is preferable not to contain PbO in consideration of environmental load.

上記成分に加えて、ガラス組成中にGeO、TiO、La、Lu、Gd、Y、Nb等の他成分を各々5%まで添加してもよい。 In addition to the above components, other components such as GeO 2 , TiO 2 , La 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , Nb 2 O 5 etc. are added to the glass composition up to 5% each You may

次に、本発明のガラス材を製造する方法を説明する。   Next, a method of producing the glass material of the present invention will be described.

まず、所望の組成を有するように調合したガラス原料を所定量秤量し、均一に混合する。ガラス原料としては、酸化物、リン酸化合物、フッ化物、塩化物等を使用できる。なお、蛍光を発する成分であるCe、Eu、Pr及びTbに関しては、蛍光を発する価数の状態である原料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、3価の状態で蛍光を発するCeは、Ce、CeF等の原料を用いることが好ましい。 First, a predetermined amount of glass raw material prepared to have a desired composition is weighed and uniformly mixed. As a glass raw material, an oxide, a phosphoric acid compound, a fluoride, a chloride etc. can be used. In addition, it is preferable to use the raw material which is the state of the valence which emits fluorescence regarding Ce, Eu, Pr, and Tb which are components which emit fluorescence. Specifically, for example, Ce that emits fluorescence in a trivalent state preferably uses a raw material such as Ce 2 O 3 or CeF 3 .

混合したガラス原料を溶融容器に入れて1000〜1400℃で30分〜5時間、均質なガラスが得られるまで溶融する。溶融雰囲気は、不活性雰囲気であることが好ましい。不活性雰囲気は、窒素、アルゴンまたはヘリウム雰囲気のいずれでも構わないが、安価である点から特に窒素雰囲気が好ましい。不活性雰囲気で溶融すると、Ce等の酸化を抑制しやすくなるため、ガラス材が蛍光を発しやすくなる。また、大気中で溶融する場合は、Ce等の酸化を抑制するため、金属アルミニウム、アンモニウム塩、1000ppm以下のカーボン等の還元剤を原料中に入れることが好ましい。なお、不活性雰囲気で溶融する場合も、Ce等の酸化をさらに抑制するために、上記の還元剤を原料中に入れることが好ましい。溶融容器としては、白金、石英ガラス、アルミナ等が使用できるが、石英ガラス及びアルミナはガラス中に溶け込みやすく、所望のガラス組成を得にくくなるため、溶融容器は白金であることが好ましい。   The mixed glass material is placed in a melting vessel and melted at 1000-1400 ° C. for 30 minutes to 5 hours until a homogeneous glass is obtained. The melting atmosphere is preferably an inert atmosphere. The inert atmosphere may be any of nitrogen, argon or helium atmosphere, but a nitrogen atmosphere is particularly preferable in terms of low cost. When it is melted in an inert atmosphere, oxidation of Ce or the like is easily suppressed, so that the glass material tends to emit fluorescence. Moreover, when melting in the atmosphere, in order to suppress oxidation of Ce and the like, it is preferable to put a reducing agent such as metal aluminum, ammonium salt, carbon of 1000 ppm or less into the raw material. When the melting is performed in an inert atmosphere, it is preferable to put the above-mentioned reducing agent in the raw material in order to further suppress the oxidation of Ce and the like. As the melting vessel, platinum, quartz glass, alumina or the like can be used, but it is preferable that the melting vessel is platinum because quartz glass and alumina are easily dissolved in the glass and it becomes difficult to obtain a desired glass composition.

次に、溶融ガラスを鋳造した後、ガラス中の歪みを除去するため300〜700℃にて1〜10時間アニール処理を施すことによりガラス材を得る。なお、所望の形状にするために、得られたガラス材を切断、研磨等の加工処理をしてもよい。   Next, after casting molten glass, a glass material is obtained by annealing at 300 to 700 ° C. for 1 to 10 hours in order to remove distortion in the glass. In order to obtain a desired shape, the obtained glass material may be subjected to processing such as cutting and polishing.

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

表1は本発明の実施例及び比較例をそれぞれ示している。   Table 1 shows an example of the present invention and a comparative example, respectively.

まず、表1に示すガラス組成になるようにガラス原料を調合した後、白金坩堝に入れ、1100〜1300℃で1〜2時間溶融した。溶融ガラスをカーボン型に流し出した後、440℃で1時間アニールを行いガラス材を得た。   First, a glass material was prepared so as to have the glass composition shown in Table 1, then placed in a platinum crucible and melted at 1100 to 1300 ° C. for 1 to 2 hours. After the molten glass was poured out into a carbon mold, annealing was performed at 440 ° C. for 1 hour to obtain a glass material.

得られた試料について、量子収率測定装置(浜松ホトニクス製 Quantaurus−QY)を用いて量子収率を測定した。結果を表1に示す。   The quantum yield of the obtained sample was measured using a quantum yield measurement apparatus (Quantaurus-QY manufactured by Hamamatsu Photonics K.K.). The results are shown in Table 1.

表1に示すように、実施例であるNo.1〜6のガラスは、量子収率が81〜91%と高かった。一方、比較例であるNo.7のガラスはAlの含有量が多すぎるためにガラス化しなかった。また、No.8のガラスはAlを含有していないため、量子収率が3%と低かった。 As shown in Table 1, No. 1 as an example. The glass of 1 to 6 had a high quantum yield of 81 to 91%. On the other hand, No. 1 which is a comparative example. The glass of 7 was not vitrified because the content of Al 2 O 3 was too large. Also, no. The glass of 8 had a low quantum yield of 3% because it contained no Al 2 O 3 .

本発明のガラス材は、蛍光体、シンチレータとして好適である。   The glass material of the present invention is suitable as a phosphor and a scintillator.

Claims (5)

モル%で、P 40〜80%、LiO 0超〜50%、Al 0超〜15%、Ce+EuO+Pr+Tb 0超〜10%を含有することを特徴とするガラス材。 P 2 O 5 40-80%, Li 2 O 0 more than 50%, Al 2 O 3 0 more than 15%, Ce 2 O 3 + EuO + Pr 2 O 3 + Tb 2 O 3 more than 0%-10% in mol% A glass material characterized by containing. さらに、モル%で、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0超〜10%、B 0〜5%、SnO 0〜5%、F 0〜30%を含有することを特徴とする請求項1に記載のガラス材。 The glass material according to claim 1, further comprising MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0 to 10%, B 2 O 3 0 to 5%, SnO 0 to 5%, F 2 0 to 30% in mol%. . 全Liに対するLiの割合が、モル%で、95%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス材。 The glass material according to claim 1 or 2, wherein the proportion of 6 Li to total Li is 95% or more in mol%. 蛍光体として用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス材。   The glass material according to claim 1, which is used as a phosphor. シンチレータとして用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガラス材。   The glass material according to any one of claims 1 to 4, which is used as a scintillator.
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