JPH0913027A - 蛍光体の製造方法 - Google Patents

蛍光体の製造方法

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JPH0913027A
JPH0913027A JP14369592A JP14369592A JPH0913027A JP H0913027 A JPH0913027 A JP H0913027A JP 14369592 A JP14369592 A JP 14369592A JP 14369592 A JP14369592 A JP 14369592A JP H0913027 A JPH0913027 A JP H0913027A
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JP
Japan
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dopant
slurry
phosphor
glass
quartz
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Pending
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JP14369592A
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English (en)
Inventor
Nobuo Inagaki
伸夫 稲垣
Satoshi Kawashima
敏 川島
Hiroshi Hiranuma
博 平沼
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MITO RIKA GLASS KK
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
MITO RIKA GLASS KK
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/06Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遷移金属元素等をドーパントとする石英系ガ
ラス蛍光体について、任意のドーパントを任意の濃度に
調製できる比較的簡単な製造方法を提供する。 【構成】 母体(ホスト)として石英系ガラス、ドーパ
ント(ゲスト)として遷移金属元素、ランタニド元素、
及びアクチニド元素よりなる群から選択した遷移金属元
素等の少なくとも一元素を含む石英系ガラス蛍光体の製
造方法において、石英系ガラス微粉末を原料として、こ
れにドーパントの水溶液を加え、スラリーとし、これを
石英基板上に塗布し、乾燥し、これを適当な温度に加熱
溶融し、薄膜ガラス化するか、該スラリーを石英管に充
てんし、乾燥後、ガラス化するか、又は該スラリーを造
粒後、焼成ガラス化する蛍光体の製造方法。 【効果】 形状、構造の選択が自由にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドーパント添加型石英
系ガラス蛍光体の製造方法に関する。更に詳しくは、紫
外線励起などの励起エネルギーを受けて、蛍光を発する
遷移金属元素等をゲストとし、石英系ガラスをホストと
する蛍光体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】これまでに、石英系ガラス蛍光体として
は、1)ランタニド元素(以下、Lnと略記する)をド
ーパントとするもの、2)アクチニド元素(以下、An
と略記する)をドーパントとするもの、3)遷移金属元
素(以下、TMと略記する)をドーパントとするものな
どが知られている。それらの蛍光体を製造する方法とし
ては、大別して、(1)CVD法、(2)変形CVD
法、(3)ゾル−ゲル法などがある。すなわち、(1)
CVD法としては、例えば、MOCVD法による希土類
元素含有光ファイバの製造法〔S.B.プール(S.
B.Poole)ほか、エレクトロニクス レターズ
( Electron. Lett. )、第21巻、第737〜738頁
(1985)〕、(2)変形CVD法としては、例え
ば、液浸法による希土類元素ドープ光ファイバの製造法
〔J.E.タウンゼント( J. E. Townsend ) ほか、エ
レクトロニクス レターズ、第23巻、第329〜33
1頁(1987)〕、VAD法−液浸法による光ファイ
バ用石英系ガラス母材の製造(清水、堀口;特開平2−
275724号)、(3)ゾル−ゲル法としては、例え
ば、薄膜ガラスレーザーおよびその製造(土岐;特開昭
63−194381号)、ゾル−ゲル法によるドープト
シリカガラスの製造法(伊藤;特開昭64−18935
号、同64−18936号)などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】先に述べた(1)CV
D法、(2)変形CVD法、(3)ゾル−ゲル法いずれ
においても、化学操作が煩雑である上、ドーパント濃度
コントロールが難しいという欠点があった。本発明の目
的は、遷移金属元素等をドーパントとする石英系ガラス
蛍光体について、任意のドーパントを任意の濃度に調整
できる比較的簡単な製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は蛍光体の製造方法に関する発明であ
って、母体(ホスト)として石英系ガラス、ドーパント
(ゲスト)としてTM、Ln、及びAnよりなる群から
選択した遷移金属元素等の少なくとも一元素を含む石英
系ガラス蛍光体の製造方法において、石英系ガラス微粉
末を原料として、これにドーパントの水溶液を加え、ス
ラリーとし、これを石英基板上に塗布し、乾燥し、これ
を適当な温度に加熱溶融し、薄膜ガラス化することを特
徴とする。また、本発明の第2の発明は他の蛍光体の製
造方法に関する発明であって、上記第1発明で使用して
いるドーパントを含む石英系ガラス蛍光体を製造する方
法において、石英系ガラス微粉末を原料とし、これにド
ーパント水溶液を加え、スラリーとし、これを石英管に
充てんし、乾燥後、ガラス化することを特徴とする。更
に、本発明の第3の発明は、更に他の蛍光体の製造方法
に関する発明であって、前記第1発明で使用しているド
ーパントを含む石英系ガラス蛍光体を製造する方法にお
いて、石英系ガラス微粉末を原料とし、これにドーパン
ト水溶液を加え、スラリーとし、これを造粒後、焼成ガ
ラス化することを特徴とする。
【0005】前記のような目的を達成するために、本発
明は、例えば、VAD法に見られるように、気相状態の
ガラス原料を火炎中に供給し、酸水素炎内での加水分解
反応によって生成したガラス微粒子を原料とし、これに
所定のドーパントとしてのLnを含む水溶液を加え、ス
ラリー状とする。これを所定の形状、例えば、薄膜状蛍
光体の製造にあっては、任意の石英基板上に均一に塗布
し、ホットプレートなどにより乾燥する。次いで、同試
料を加熱溶融し、Lnドープ石英系ガラス蛍光体を製造
する。
【0006】本発明の他の形態は、CVD法等によりあ
らかじめ調製しておいた石英系ガラス微粒子を原料と
し、これにLnを含む水溶液を加え、スラリーとして、
これを石英管に充てんし、乾燥する。次いで、これを加
熱溶融し、石英系ガラス母材(プリフォーム)とする。
これを、線引きすることにより、光ファイバ蛍光体など
を製造する。
【0007】更に、本発明の他の形態は、CVD法等に
よりあらかじめ調製しておいた石英系ガラス微粒子を原
料とし、これに所定のドーパントを含む水溶液を加え、
これをスラリーとして、スプレードライヤーなどで乾
燥、造粒して、例えば顆粒とする。これを加熱、焼成し
てガラス化し、粒状石英系ガラス蛍光体を製造する。
【0008】つまり、本発明は、従来の技術(1)、
(2)及び(3)などのいずれにも属さない第(4)の
技術;ドーパント固溶化法である。
【0009】以上述べたように、本発明における石英系
ガラス蛍光体では、ドーパントとして、Lnを例にとっ
たが、それは一例であり、Ln以外にAnでもよく、更
にTMでもよい。
【0010】本発明で使用するドーパントのうち、TM
の例としては、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、N
i、及びCuが、Lnの例としてはCe、Pr、Nd、
Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及
びYbが、そしてAnの例としてはUが挙げられる。
【0011】本発明では、石英系ガラス蛍光体の製造に
当って、CVD法等により調製した石英系ガラス微粒子
を原料とし、これにドーパントとしての水溶液を加え、
スラリーとし、乾燥固化するので、次の加熱プロセスに
おける石英系ガラス母体の生成に際しドーパントが均一
に固溶する。しかも、ドーパントの添加は、水溶液をも
って行うので、遷移金属元素等は、いずれもドーパント
とすることができる。
【0012】LnのうちCeからYbまで、及びAnの
Uのイオンが適当な安定な固体内に分散されると蛍光体
になることは公知とされている。また、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、及びCuなどのTMも適
当な固体内にイオンとして分散する場合には、蛍光体に
なることが公知となっている。本発明では、ドーパント
元素等を水溶液として添加するので、ドーパントの種
類、それらの濃度を自由に選べる利点を有し、形状にお
いても、粉体、膜状、棒状、更には、光ファイバなどの
石英系ガラス蛍光体を容易に製造することができる特徴
がある。
【0013】本発明では、石英系ガラス母体として、S
iO2 、SiO2 (B、P、Ge)などいわゆるドープ
トシリカガラスを用いることができ、また蛍光用ドーパ
ントとして、An、Ln、及びTMなどの遷移金属元素
等を利用することができるので多様な蛍光体を製造する
ことができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を述べるが、本発明は
以下の実施例に限定されるものではない。
【0015】実施例1 CVD法の一つの方法であるVAD法を利用した例につ
いて述べる。本例では、原料とする石英ガラスの合成を
図1に示すVAD装置により行った。図1において、符
号1は種棒、2は多孔質体、3は多孔質体合成用トー
チ、4は反応容器、5は排気管、6はシリコンテトラク
ロライド用サチュレータ、7はドーパント用サチュレー
タ、8及び9はマスフローコントローラ、10は酸水素
火炎を意味する。すなわち、図1について説明すると、
ガラス原材料はシリコンテトラクロライド(SiC
4 )用サチュレータ6に充てんされており、マスフロ
ーコントローラ8により制御されたキャリヤガスによ
り、多孔質体合成用トーチ3に輸送される。このトーチ
には、原料ガス以外に燃焼用の酸素及び水素が供給され
ている。この酸水素火炎10中に供給されたガラス原料
は、熱加水分解反応により、石英ガラス微粒子となる。
この微粒子は、種棒1の下端にその一部が堆積し、堆積
しなかった余剰のガラス微粒子は排気管5より排出され
る。堆積量に応じて種棒を上方に引上げることによって
図1に示されるような多孔質体2が形成される。本発明
では、原料とする石英系ガラス微粒子として、この多孔
質体あるいは、排気管より排出された微粒子を用いるこ
とができる。このようにして得られた石英ガラス微粒子
の一定量に所定量のテルビウムを含む水溶液(例えば、
酸化テルビウムを塩酸に溶かしたもの)を加え、スラリ
ー状とした。これを石英基板(例えば、40×65×3
mm3 )上に均一に塗布し、ホットプレート上で乾燥し
た。次いで、同試料を酸水素バーナーあるいは電気炉で
加熱、溶融し、石英系ガラス膜蛍光体SiO2 :Tbを
製造した。
【0016】同試料について、蛍光分光光度測定装置
(日立製F4000型)で蛍光特性を測定した。その一
例を図2に示す。図2は、紫外線(235nm)で励起
した場合の蛍光スペクトルである。横軸は波長(n
m)、縦軸は蛍光強度(任意スケール)である。図2か
ら明らかなように、波長489.8nm、544.2n
m、及び587.4nmに蛍光ピークが観測され、それ
らは、Tbイオンのf−f遷移に基づく蛍光、つまり 5
4 76 54 75 、及び 54 74
遷移に基づくものである。換言すれば、Tbイオンをド
ープした石英系ガラス蛍光体の生成を確認した。
【0017】上記以外のTM、Ln、又はAnをドーパ
ントとする場合も、同様に、それらがドープされた石英
系ガラス蛍光体を製造することができた。
【0018】実施例2 VAD装置の排気管より捕集した石英系ガラス微粒子を
原料として、これにドーパントとしてのテルビウム水溶
液(酸化テルビウムを塩酸に溶解した溶液)を加え、ス
ラリーとした。これを石英管内に充てんし、乾燥した試
料を酸水素バーナで加熱、溶融した。その結果透明な石
英系ガラス母材を得た。
【0019】同試料について、励起波長235nmで蛍
光スペクトルを測定した。測定結果の代表例を図3に示
した。波長489.0nm、544.2nm、及び58
9.8nmに蛍光ピークが観測され、テルビウムイオン
による遷移、 54 76 54 75 、及び 5
4 74 などの遷移に基づく蛍光であることが確認
された。
【0020】上記以外のTM、Ln、又はAnをドーパ
ントとする場合にも、それらがドープされた石英系ガラ
ス蛍光体を製造することができた。また、スラリーとし
た後、スプレードライヤーなどで乾燥造粒して顆粒と
し、焼成してガラス化しても、同様の蛍光体を製造する
ことができた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
石英系ガラスをホストとし、遷移金属元素等をゲストと
する蛍光体を容易に製造することができる。その結果、
本発明によれば、従来のCVD法、変形CVD法、ゾル
−ゲル法などに比べて、ドーパントの種類、濃度の制御
が容易で、しかも粉体、膜状、棒状など形状、構造の選
択が自由であり、これにより各種の石英系ガラス蛍光体
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】石英系ガラス微粒子の調製に使用したVAD装
置の一例を示す構成図である。
【図2】本発明による石英系ガラス蛍光体の1例の蛍光
スペクトルを示す図である。
【図3】本発明による石英系ガラス蛍光体の1例の蛍光
スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
1:種棒、2:多孔質体、3:多孔質体合成用トーチ、
4:反応容器、5:排気管、6:シリコンテトラクロラ
イド用サチュレータ、7:ドーパント用サチュレータ、
8及び9:マスフローコントローラ、10:酸水素火炎
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沼 博 茨城県水戸市千波町北葉山1785番地 株式 会社水戸理化ガラス内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母体(ホスト)として石英系ガラス、ド
    ーパント(ゲスト)として遷移金属元素、ランタニド元
    素、及びアクチニド元素よりなる群から選択した遷移金
    属元素等の少なくとも一元素を含む石英系ガラス蛍光体
    の製造方法において、石英系ガラス微粉末を原料とし
    て、これにドーパントの水溶液を加え、スラリーとし、
    これを石英基板上に塗布し、乾燥し、これを適当な温度
    に加熱溶融し、薄膜ガラス化することを特徴とする蛍光
    体の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のドーパントを含む石英
    系ガラス蛍光体を製造する方法において、石英系ガラス
    微粉末を原料とし、これにドーパント水溶液を加え、ス
    ラリーとし、これを石英管に充てんし、乾燥後、ガラス
    化することを特徴とする蛍光体の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のドーパントを含む石英
    系ガラス蛍光体を製造する方法において、石英系ガラス
    微粉末を原料とし、これにドーパント水溶液を加え、ス
    ラリーとし、これを造粒後、焼成ガラス化することを特
    徴とする蛍光体の製造方法。
JP14369592A 1992-05-11 1992-05-11 蛍光体の製造方法 Pending JPH0913027A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005021449A3 (ja) * 2003-08-29 2005-04-21 New Ind Res Organization 透明シリカガラス発光材料およびその製造方法
JP2008084944A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Kyocera Corp 配線基板およびこれを用いた表面実装部品の実装方法ならびに表面実装部品実装装置

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