JPH09241634A - 蛍光粒子の製造方法 - Google Patents

蛍光粒子の製造方法

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JPH09241634A
JPH09241634A JP5286396A JP5286396A JPH09241634A JP H09241634 A JPH09241634 A JP H09241634A JP 5286396 A JP5286396 A JP 5286396A JP 5286396 A JP5286396 A JP 5286396A JP H09241634 A JPH09241634 A JP H09241634A
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JP
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particles
particle
porous
fluorescent
porosity
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JP5286396A
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English (en)
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Hikari Hirano
光 平野
Masashi Nishigaki
雅司 西垣
Hideki Okamoto
秀樹 岡本
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で(空孔率が高く)、かつ球状の蛍光性
多孔質粒子を製造する方法を提供すること。 【解決手段】 球状SiOよりなる空孔率80%の多
孔質粒子にユウロピウムエトキシドを含浸させ、その
後、該多孔質粒子を焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は蛍光粒子の製造方法
に関し、詳しくは、例えば、風洞テスト、流体の可視
化、流速測定などの流体計測においてトレーサー粒子
(シーディング粒子)として使用される蛍光粒子の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、蛍光粒子は下記のような方法によ
り製造されていた。すなわち、希土類金属、例えばユウ
ロピウム(Eu)の化合物とSiO等の無機質酸化物
よりなる粉末とを、適当なバインダを加えて混練する。
そして、この混練物を焼結し、焼結物を細かく粉砕す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
製造方法は、次のような欠点を有していた。すなわち、 (1)粒子の内部が充実したものしか得られなかった
(空孔率の大きい多孔質粒子を得ることは不可能であっ
た)。したがって、得られた粒子を、例えば風洞試験や
流体の速度計測試験におけるトレーサー粒子として使用
する場合には重量が大き過ぎて流体の流れにうまく追随
しないという問題点があった。なお、焼結することによ
り、ある程度の細孔が粒子の内部に形成されるものの、
空孔率としては小さく、充分な軽量化には至らない。
【0004】(2)上記の製造方法では、前述したよう
に、焼結物を細かく粉砕することにより粒状化していた
ので、どのような形状を有する粒子が得られるかは皆目
分からず、所望の形状を有する蛍光粒子を製造すること
は不可能であった(例えば、球状の蛍光粒子を得ようと
しても無理であった)。
【0005】すなわち、粒子の形状において角が尖って
たり、平面を有していれば、他の粒子との接触面積が大
きくなり、これにより帯電しやすく凝集を起こすので、
例えばこれをトレーサー粒子として使用する場合には多
数の粒子が凝集した大きな粒子として挙動し、大きな計
測誤差を生んだ。これを防ぐためには、当該蛍光粒子を
球状にすればよいが、上記の製造方法にあっては、球状
の蛍光粒子を得ようとしても無理であった。
【0006】[発明の目的]本発明は上記の実情に鑑み
てなされたものであり、その目的は、軽量で(空孔率が
高く)、かつ所望の形状(例えば球状)を有する蛍光性
多孔質粒子を製造する方法を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の蛍光粒子
の製造方法は、SiO、Alなどの酸化物より
なる空孔率20%以上の多孔質粒子に希土類金属のアル
コキシドを含浸させ、その後、前記多孔質粒子を焼結す
ることを特徴とする方法である。
【0008】請求項2に記載の蛍光粒子の製造方法は、
請求項1記載の製造方法において、多孔質粒子が80%
以上の空孔率を有する球状SiO粒子であることを特
徴とする方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の蛍光粒子の用途として
は、例えば、流体計測のトレーサー粒子が挙げられる。
すなわち、流体に蛍光粒子を供給するとともに前記流体
に励起光を照射し、これにより当該粒子を蛍光させ、前
記励起光は通さず前記蛍光を通すフィルター越しに流体
を観測することにより前記蛍光を重点的に観測できるよ
うにした方法を実施する際に、本発明の蛍光粒子がトレ
ーサー粒子として使用される。
【0010】具体的にいえば、エンジン燃焼器、サイレ
ンサー、熱交換器、ガスバーナー等のような、内部に何
らかの媒体(気体あるいは液体)が流れる装置や機械器
具における、該媒体の流れ具合の可視化あるいは複数種
の流体の混合状態の可視化、または流速の計測を行なう
ために使用するトレーサー粒子として使用される。
【0011】また飛行機、自動車、船舶等の乗り物ある
いは高層ビル、橋梁に対する流体力学的実験(風洞実
験)にも用いることができる。
【0012】計測しようとする流体としては特に限定は
なく、空気または燃料ガス等の気体あるいは水または液
化ガス等の液体が挙げられる。
【0013】本発明で使用する粒子(希土類金属をドー
プする前の粒子)の素材としては、SiO、Al
、P、Yなどの無機酸化物が挙げられ
る。
【0014】このうち、SiOが、優れた耐熱性を示
し、例えば500〜1500℃といった高温流体に使用
しても溶融することはない、という理由で好ましい。
【0015】平均粒子径としては、例えば0.1〜15
0μmであるが、これに限るものではない。
【0016】また、多孔質粒子である方が、ドープす
る蛍光材料の含有量を多くできるので、蛍光の量子収率
が高くとれ、高速流体(5〜20m/s)でも使用し
得、また粒子径が小さいものでも使用し得る。トレー
サー粒子のかさ比重を小さくできる。という点で好まし
い。
【0017】上記粒子の空孔率としては20%以上であ
ることが必要である。空孔率が20%未満であれば、希
土類金属のドープ量が少なくなり過ぎて充分な蛍光強度
が得られない。また、当該粒子をトレーサー粒子に使用
する場合において、流体にうまく追随しないという問題
がある。なお、空孔率の好ましい範囲は60%以上であ
り、さらに好ましい範囲は80%以上である。また、9
5%を超える場合、粒子の機械的強度が乏しくなるおそ
れがある。
【0018】また、上記した多孔質粒子の形状として
は、非球状でも球状でも構わないが、 粒子1つずつの光り方が同一となり計測精度が高くな
る、凝集を防止できる、などの点で、球状の粒子を使
用するほうが好ましい。
【0019】以下に、球状の無機酸化物多孔質粒子の製
造法の一例を記載する。すなわち、粒子原料を含有する
水溶液を、直接有機溶媒中に滴下するか、あるいは、孔
径がほぼ均一な細孔を多数有する乳化膜を介して有機溶
媒に押出して(特開平5−240号公報、特開平5−2
3565号公報参考)、前記有機溶媒中にエマルション
粒子を形成させ、エマルション粒子1個からトレーサー
粒子を1個製造する。具体的に言えば、ケイ酸ナトリウ
ム水溶液(SiO粒子の原料)を、疎水化処理した多
孔質ガラス膜(例えばコーニング社製のバイコールガラ
ス)あるいは高分子多孔質膜(例えばGE社製のニュー
ロポアーフィルター)などの膜を介して非イオン性界面
活性剤を配合したヘキサン溶液中に窒素ガスを用いて押
出し、該ヘキサン中に多数のエマルション粒子を形成さ
せる。ついで、これら多数形成したエマルション粒子を
集めて重炭酸アンモニウム水溶液中に加え、数時間放置
する。その後、濾過分離、水洗、メタノール洗浄を行な
い、乾燥して製造する。
【0020】また、球状の無機酸化物多孔質粒子として
は、市販されているもの(例えば、鈴木油脂工業(株)
製の商品名“ゴッドボール”、リキッドガス(株)製の
商品名“MSF”など)を使用することもできる。
【0021】希土類金属(希土類元素)としてはユウロ
ピウム(Eu)、イットリウム(Y)、テレビウム(T
b)、ツリウム(Tm)、ネオジム(Nd)などが挙げ
られる。
【0022】本発明で用いられるアルコキシドは、アル
コール類における水酸基の水素を、上記した希土類金属
で置換してなるものである。アルコールの具体例として
は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ルなどが挙げられるが、これによって限定されない。し
たがって、希土類金属のアルコキシドの例としては、ユ
ウロピウムメトキシド、ユウロピウムエトキシド、ユウ
ロピウムプロポキシド、ユウロピウムブトキシド、テレ
ビウムメトキシド、テレビウムエトキシド、テレビウム
プロポキシド、テレビウムブトキシド、イットリウムメ
トキシド、イットリウムエトキシド、イットリウムプロ
ポキシド、イットリウムブトキシド、ツリウムメトキシ
ド、ツリウムエトキシド、ツリウムプロポキシド、ツリ
ウムブトキシドなどが挙げられる。
【0023】使用するアルコキシドと多孔質粒子の重量
比率は、使用する多孔質粒子の平均子径や空孔率によっ
て変わるので一概にはいえないが、およそのところ、希
土類金属1gに対して多孔質粒子0.5〜10gであ
る。
【0024】本発明の蛍光粒子は、例えば次のようにし
て製造される。すなわち、上記したアルコキシドに、多
孔質粒子を、例えば約30〜70℃の下で1〜10時間
浸して当該多孔質粒子にアルコキシドを含浸させる。こ
の時、アルコキシドがユウロピウムエトキシドであり、
粒子がSiOである場合、多孔質粒子の表面におい
て、下記[化1]のような反応が起こっているものと考
えられる。
【0025】
【化1】
【0026】その後、濾過して粒子を採取し、例えば2
00〜900℃で焼結して希土類金属を固定する(アル
コールを除去する)。
【0027】なお、アルコキシドは、従来公知の方法に
よって調製すればよい。すなわち、アルコール、例えば
無水エタノールに、希土類金属の化合物、例えば塩化ユ
ウロピウム、塩化テルビウム等を加えることにより調製
することができる。この際、触媒としてアンモニアを配
合することもできる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の一実施例を挙げるが、本発明
はこれによって限定されない。
【0029】実施例1 アンモニア(触媒、1/500モル)を添加した無水エ
タノール200mlに塩化ユウロピウム(EuCl
6HO)5gを加え、これによりユウロピウムエトキ
シドを調製した。
【0030】この中に、球状SiO多孔質粒子(空孔
率:80%、平均粒径:2.7μm、粒度分布:全粒子
の70%の粒径が2.7±0.7μmの範囲にある)1
0gを浸して40℃にて3時間放置し、ユウロピウムエ
トキシドを球状SiO多孔質粒子に含浸させた。
【0031】その後、濾過して粒子を採取し、300℃
で3時間焼結した。これにより、ユウロピウムがドープ
された蛍光球状SiO多孔質粒子(平均粒子、粒度分
布などはそのまま)が得られた。
【0032】得られた粒子に対し励起光(308nmの
紫外線)を照射し、これにより発せられる蛍光強度を調
べた。その結果、図1のようなスペクトルが得られた。
【0033】このことから、SiOにユウロピウムが
ドープされていることが分かる。
【0034】実施例2 塩化ユウロピウムを使用する代わりに塩化テルビウムを
使用して実施例1と同様に蛍光粒子を製造した。
【0035】得られた粒子に対し励起光(248nmの
紫外線)を照射し、これにより発せられる蛍光強度を調
べた。その結果、図2のようなスペクトルが得られた。
【0036】
【発明の効果】本発明により、軽量の(空孔率の大き
い)蛍光性多孔質粒子を製造することができる。
【0037】また、所望の形状を有する蛍光粒子を製造
することができる。すなわち、最終的に得られる蛍光粒
子の形状、平均粒径、粒度分布などは、母体となる多孔
質粒子から引き継がれるものなので、所望の球状(例え
ば球状)を有する蛍光粒子を得ようとすれば、母体とな
る多孔質粒子も球状のものを選択しさえすればよい。同
様に、所望の粒度分布を有する蛍光粒子よりなる粉体を
得ようとすれば、しかるべき粉体を選択しさえすればよ
い。このように、本発明によれば、所望の形状、粒径、
粒度分布を有する蛍光粒子を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られた蛍光粒子の蛍光強度を示す
スペクトル。
【図2】実施例2で得られた蛍光粒子の蛍光強度を示す
スペクトル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】SiO、Alなどの酸化物よりな
    る空孔率20%以上の多孔質粒子に希土類金属のアルコ
    キシドを含浸させ、その後、前記多孔質粒子を焼結する
    ことを特徴とする蛍光粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】前記多孔質粒子が、80%以上の空孔率を
    有する球状SiO粒子であることを特徴とする請求項
    1に記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004002512A (ja) * 2002-05-31 2004-01-08 Sumitomo Chem Co Ltd ケイ酸塩蛍光体の製造方法
WO2012029269A1 (ja) 2010-09-02 2012-03-08 国立大学法人東北大学 がん発症又はがん発症リスクの判定方法
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