JPS6042837B2 - 螢光体 - Google Patents

螢光体

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JPS6042837B2
JPS6042837B2 JP8474278A JP8474278A JPS6042837B2 JP S6042837 B2 JPS6042837 B2 JP S6042837B2 JP 8474278 A JP8474278 A JP 8474278A JP 8474278 A JP8474278 A JP 8474278A JP S6042837 B2 JPS6042837 B2 JP S6042837B2
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rays
excited
calcium
magnesium
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昇 小寺
周作 江口
諄二 宮原
誠二 松本
久豊 加藤
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7732Halogenides
    • C09K11/7733Halogenides with alkali or alkaline earth metals

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
  • Radiography Using Non-Light Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2価のユーロピウムで付活したアルカリ土類
金属の弗化ハロゲン化物螢光体に関するものである。
従来、アルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体としては
2価のユーロピウムで付活した弗化ハロゲン化バリウム
螢光体(BaFX:Eu″゛)がよく知られている。
この螢光体はX線、紫外線、電子線等 で励起すると3
90n几化近に発光スペクトル分布のピークをもつた近
紫外発光を示し、X線に対する吸収率も高いところから
特にX線増感紙用の螢光体として実用に供されている。
更に本発明者等の実験によれば、上記螢光体はX線、紫
外線、電子線等を吸収した後、500〜800nTrl
、の長波長可視光および赤外線のいづれか一方または両
方の照射を受けると近紫外発光を呈し(以下、この現象
を「輝尽」とよぶ)、例えばこの螢光体を用いた螢光体
層に被写体を透過したX線を吸収せしめ、その後長波長
可視光および赤外線の一方またはその両方を照射するこ
とによつて螢光体が蓄積した放射線エネルギーを螢光と
して放出させ、それを検出させることによつて被写体の
放射線像を得る蓄積型放射線変換器としても利用できる
ことがわかつているがこのような放射線像変換器として
使用するにあたつては人が被写体となる場合が多いので
、被写体の被曝線量をできるだけ軽減させる必要から、
それに用いる螢光体としてはより発光効・率の高い螢光
体が望まれている。 本発明はこのような要望に鑑みて
なされたものであり、特に放射線を吸収した時の輝尽特
性にすぐれた螢光体を提供することを目的とするもので
ある。
本発明者等は上記目的を達成するために2価金属弗化ハ
ロゲン化物螢光体の母体組成に関して種々検討した結果
、2価ユーロピウムで付活した弗化ハロゲン化バリウム
螢光体(BaFX:Eu2+)において母体構成成分の
1つであるバリウムの一部をマグネシウムとカルシウム
で置換することによつて得られる螢光体の輝尽による発
光強度が著しく増強されると共に紫外線、X線、電子線
等で励起した時も高効率の近紫外発光を呈することを見
出し、本発明に到つた。
本発明の螢光体は、その組成式が (Bal−o−YMgxCay)FX:AEu2+(但
し、xはBrおよびC1の中の少なくとも1つであり、
X..yおよびaはそれぞれ0〈x+y≦0.伝?≠0
および10−6≦a≦5×10−2なる条件を満たす数
である。
)で表わされるものであり、発光強度の点から上記組成
式のより好ましい範囲はそれぞれ0.01≦x+y≦0
.5および10−5≦a≦10−2であ。
これらの螢光体はX線、紫外線、電子線等を照射後、5
00〜800r17T1.の長波長可視光および赤外線
の少なくとも一方で励起すると強い輝尽による発光を示
すと共に紫外線、X線等で励起すると2価のユーロピウ
ム付活弗化ハロゲン化バリウム螢光体よりも強い発光を
呈する。上記組成式て表わされる本発明の螢光体は以下
に述べる製造方法で製造される。
先ず螢光体原料としては1弗化バリウム(BaF2)、
弗化マグネシウム(MgF2)および弗化カルシウム(
CaF2)の中の少くとも1つ2ハロゲン化バリウム(
BaX2)、ハロゲン化マグネシウム(MgX2)、お
よびハロゲン化カル.シウム(CaX2)の中の少なく
とも1つ(但しXはBrまたはCり。
3塩化ユーロピウム(EuCl3)、酸化ユーロピウム
(EU2O3)、弗化ユーロピウム(EuF3)、硫酸
ユーロピウム〔(EU2(SO4)3〕などのユーーロ
ピウム化合物が用いられ、場合によつては更に一般式 NYl4X″(但しX″はF,.BrまたはC1)で表
わされるハロゲン化アンモニウムを使用してもよい。
上記原料を化学量論的に(Bal−o−YMg.Cay
)FX:AEll2+(但しXはBrおよびClの中の
少なくとも1つであり、X..yおよびaはそれぞれ0
くx+y≦0.6、0く?および10−6≦a≦5×1
0−2なる条件を満たす数である。以下同様である。)
なる混合組成式となるように評量し、ボールミル、ミキ
サーミル等を用いて十分に混合する。ただし、ハロゲン
化アンモニウム(NHlX″)を螢光体原料の1つとし
て用いる場合は上記化学量論量以上の過・剰のハロゲン
(X″)が原料混合物中に存在しうる場合もあるが、焼
成の過程で、これら過剰のハロゲン(X″)はNH4X
″として反応系外へ散逸するので、原料混合物中に螢光
体母体結晶の陽イオン成分となるアルカリ土類金属元素
(Ba..MgおよびCa)の量が上記化学量論量含ま
れていれば良い。次に上記原料混合物をアルミナルツボ
、石英ボート等の耐熱性容器に詰めて高温電気炉に入れ
、例えば2%の水素を含む窒素ガス雰囲気や炭素雰囲気
等の還元性雰囲気中で焼成を行なう。焼成温度は600
〜1000℃であば良いが、好ましくは700〜950
℃で行なうのがよい。焼成時間は原料の充填量、焼成温
度等によつても異なるが、1ないし1時間が適当である
。なお、上記の焼成条件で一度焼成した後、一担炉外に
取出し、粉砕してから同一条件で再焼成を行なえば得ら
れる螢光体の発光強度を更に高めることができる。最後
の焼成処理を終えた焼成物は粉砕後、洗浄、乾燥、ふる
い分け等の螢光体製造において一般的に採用されている
各種操作を行なつて本発明の螢光体を得る。ただし本発
明のアルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体は温水で分解
し易いので、これらの洗浄には冷水(15℃以下)、あ
るいはアセトン、酢酸エチル、エチルアルコール等の有
機溶剤で行うのが望ましい。このようにして製造された
本発明のアルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体は2価ユ
ーロピウム付活弗化ハロゲン化バリウム螢光体に比べて
、紫外線、X線等による励起に対してより強い発光を示
し、特に輝尽による発光強度が著しい。
第1図は本発明の螢光体の1つである (BaO.7M&.15Ca0.15)FBr:0.0
01Eu2+螢光体を254nTrLの紫外線で励起し
た時の発光スペクトル分布を示したもので、およそ39
0nrri.に発光スペクトル分布のピークをもつた近
紫外発光を示す。
なお、X線や電子線で励起した場合、および輝尽による
発光のスペクトルもこれとほぼ同様であつた。また本発
明の螢光体組成が前記組成式の範囲内で変化してもその
発光スペクトルはほとんど変化しないことが確認された
。第2図は、本発明の螢光体の1つである (Bal−o−YMg.Cay)FBr:0.001E
u2+螢光体に120KVp(7)X線を照射した後、
分光器(日立分光光度計MPF−ハ型)にセットされた
キセノンランプからの光を回折格子で分光し、スリット
巾40r1m.のスリットを通し得た630n7T1.
の光を照射して輝尽を起こさせた時の螢光体の発光(輝
尽)強度と、螢光体母体構成成分の1つであるバリウム
の一部を置換したマグネシウムの置換量(x値)および
カルシウムの置換量(y値)の総量〔(x+y)値〕と
の関係を示したもので曲線aはマグネシウムの量(x値
)とカルシウムの量(y値)との比(x/y)が3/7
の場合、曲線bは(x/y)比が1/1の場合、曲線c
は(x/y)比が7/3の場合をそれぞれ示す。
第2図から明らかなようにバリウムの一部をマグネシウ
ムとカルシウムで置換することによつて輝尽による発光
強度が著しく増強されその置換総量〔(x+y)値〕が
およそ0.3の時発光強度は最大となるが、置換総量が
0.6以上になると発光強度は逆に著しく低下し、好ま
しくない。またここでバリウムの一部を置換して添加さ
れるマグネシウムとカルシウムの夫々の量の比(x/y
)はほぼ1付近が最も好まきく、マグネシウムまたはカ
ルシウムのいづれが多くなつても発光強度は低下する。
第3図は同じく本発明の螢光体の1つである(Bal−
o−,MgxCay)FBr:0.001Eピ1螢光体
を254nmの紫外線で励起した時の発光強度と、螢光
体母体構成成分の1つであるバリウムの一部を置換した
マグネシウムとカルシウムの総量〔(x+y)値〕との
関係を示したもので、添加されたマグネシウムとカルシ
ウムの量の比(x/y)が1/1の場合について示して
ある。第3図から明らかなようにバリウムの一部をマグ
ネシウムとカルシウムで置換することによつて紫外線励
起による発光強度も増強され、その置換総量〔(x+y
)値〕がおよそ0.3の時、発光強度は最大となり、弗
化臭化バリウムの螢光体のそれの約2倍となるが、置換
総量が0.7を越えると発光強度は著しく低下して好ま
しくない。なお図には示していないがX線で励起した時
の発光強度も第3図とほぼ同様の傾向を示すことが確認
された。第2図および第3図には本発明の螢光体の1つ
である2価のユーロピウム付活アルカリ土類弗化臭化物
螢光体(Bal−o−,MgxCa,)FBr:Eu2
+を例として示したが母体構成成分の1つであるハロゲ
ン元素として少なくとも塩素(C1)を含むアルカリ土
類弗化ハロゲン化物螢光体においても、同様に弗化ハロ
ゲン化バリウム螢光体の母体構成成分の1つであるバリ
ウムをマグネシウムとカルシウムで置換することによつ
て輝尽強度および紫外線、X線等で励起した時の発光強
度を増強させうることが確認された。
このように、得られる螢光体の発光強度に着目すると2
価ユーロピウム付活弗化ハロゲン化バリウム螢光体(B
aFX:Eu2+)においては、バリウムの一部を例え
少量であつてもマグネシウムとカルシウムで置換するこ
とが望ましくマグネシウムとカルシウムによる置換総量
〔(x+y)値〕は、0〈x+y≦0.6の範囲にある
ことが好ましいが、0.1≦x+y≦0.5の範囲にあ
ればより好ましい。また本発明の2価のユーロピウム付
活アルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体において付活剤
であるユーロピウムの量(a値)は10−6グラム原子
以下だと得られる螢光体の発光強度が著しく弱く、逆に
5×10−2グラム原子以上であつても発光強度はやは
り著しく低下するところから10−6≦a≦5×10−
2の範囲にあることが好ましいが、10−6≦a≦10
−2の範囲にあればより好ましい。以上述べたように本
発明の2価ユーロピウム付活弗化ハロゲン化物螢光体は
X線を吸収した後、500〜800nrr1.の長波長
可視光および赤外線の一方または両方で励起されると強
い輝尽による発光を示すので輝尽現象を利用した蓄積型
放射線像変換器として利用できる外、紫外線、X線等で
励起した時も高効率の発光を示すところから近紫外線を
発する低圧水銀灯のランプとして、あるいは高感度X線
増感紙としても利用できるなどその工業的利用価値は大
きい。
次に実施例をもつて本発明を説明する。
実施例1 弗化バリウム(BaF2) 0.7モル122.7
y弗化マグネシウム(MgF2) 0.15モル9.
3y弗化カルシウム(CaF2) 0.15モル11
.7V臭化アンモニウム(NH4Rr) 1.0モル9
7.9y酸化ユーロピウム(E1]203)0.000
5モル0.18ダ上記原料をボールミルによつて充分混
合した。
得られた混合物を石英ルツボに詰めて高温電気炉に入れ
2%の水素を含む窒素雰囲気中で850℃の温度で2時
間焼成した。焼成後炉外で取出して冷却し、篩にかけて
粒径をそろえた。このようにして得られた(BaO.7
MgO.l5CaO.l5)FBrO.OOlEu2+
螢光体は120KVp(7)X線を照射した後分光器に
セットされたキセノンランプから発する光を回折格子で
分光して得た630n7TLの光で励起して輝尽を起さ
せた時の発光強度は同一条件で測定した時、公知のBa
FBr:0.001Eu2+螢光体のそれのおよも6倍
であつた。またこの螢光体を254nmの紫外線で励起
した時の発光強度はBaFBr:0.001Eu2+螢
光体のおよそ2倍であつた。実施例2弗化バリウム(B
aF2) 0.7モル122.7y弗化マグネシ
ウム(MgF2) 0.15モル9.3f弗化カルシ
ウム(CaF2) 0.15モル11.7y塩化アン
モニウム(NH4Cl) 1.0モル50.5y硫酸ユ
ーロピウム〔EU2(SO4)3・8H20〕
0.0005モル0.37f上記原
料をボールミルで十分混合し、石英ルツボに詰めて炭素
雰囲気中で焼成する他は実施例1と同様にして製造した
このようにして得られた(BaO.7MgO.l5Ca
O.l5)FCl:0.001EU2+螢光体は120
KVp(7)X線を照射した後、分光器にセットされた
キセノンランプから発する光を回折格子で分光して得た
630r17T1,の光で励起して輝尽を起させた時の
発光強度は同一条件で測定した時、従来公知のBaFC
l:0.001EL12+螢光体のそれのおよそ5.5
倍であつた。またこの螢光体を254nmの紫外線で励
起した時の発光強度はBaFCl:0.001Eu2+
螢光体のおよそ2倍であつた。実施例3 弗化バリウム(BaBr2) 0.35モル61.
4y臭化バリウム(BaBr2) 0.35モル10
4.0y弗化マグネシウム(MgF2) 0.075モ
ル4.7f臭化マグネシウム(MgBr2)0.075
モル13.8g弗化カルシウム(CaF2) 0.0
75モル5.9f臭化カルシウム(CaBr2●6H2
0) 0.075モル23
.1f酸化ユーロピウム(EU2O3)0.0005モ
ル0.18V上記原料をボールミルで十分に混合した後
、石英ルツボに詰めて750℃で焼成する他は実施例2
と同様の方法で製造した。
このようにして得られた(BaO.7MgO.l5Ca
O.l5)FBr:0.001EU2+螢光体は120
KVp(7)X線を照射した後、分光器にセットされた
キセノンランプから発する光を回折格子で分光して得た
630r1mの光で励起して輝尽を起させた時の発光強
度は同一条件で測定した時、従来公知のBaFBr:0
.001Eu2+螢光体のそれのおよそ5倍であつた。
またこの螢光体を254nTrLの紫外線で励起した時
の発光強度がBaFBr:0.001Eu2+螢光体の
それのおよそ1.8倍であつた。実施例4臭化バリウム
(BaBr2) 0.5モル148.6y弗化マグ
ネシウム(MgF2) 0.25モル15.5y弗化カ
ルシウム(CaF2) 0.25モル19.5f弗化
ユーロピウム(EuF′3) 0.0030.63
y上記原料をボールミルで十分に混合した後、アルミナ
ルツボに詰めて実施例1と同様にして製造した。
このようにして得られた(BaO.5MgO.25Ca
O.25)FBr:0.003Eu2+螢光体は120
KVpのX線を照射した後、分光器にセットされたキセ
ノンランプから発する光を回折格子で分光して得た63
0r1Tr1,の光で励起して輝尽を起させた時の発光
強度が同一条件で測定した時、従来公知のBaFBr:
0.003Eu2+螢光体のそれのおよそ3倍であつた
またこの螢光体を254n7TLの紫外線で励起した時
の発光強度はBaFBr:0.003EL12+螢“光
体のそれのおよそ1市倍であつた。実施例5 臭化バリウム(BaFr2) 0.35モル104.
0V弗化バリウム(BaF2) 0.35モル61
.4V弗化マグネシウム(MgF2) 0.15モル
9.3g塩化カルシウム(CaCl2●2H20)
0.15モル16.6f酸
化ユーロピウム(EL]203)0.001モル0.3
6y上記原料をボールミルで十分混合した後石英ルツボ
に詰めて実施例1と同様にして製造した。
こ゜のようにして得られた(BaO.7MgO.l5C
aO.l5)FBr:。.7C10.3:0.002E
U2+螢光体は、120KVp(7)X線を照射した後
、分光器にセットされたキセノンランプから発する光を
回折格子で分光して得た630nTr1,の光で励起し
て輝尽を起こさせた時の発光強度が、同一条件で測定し
た時、従来公知のBaFBr:0.002Eu2+螢光
体のそれのおよそ4.8倍であつた。またこの螢光体を
254n7n,の紫外線で励起した時の発光強度がBa
FBr:0.002Eu2+螢光体のそれのおよそ1.
8倍であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の(BaO.7MgO.l5CaO.l
5)FBr:0.001Eu2+螢光体を254n7T
L,の紫外線で励起した時の発光スペクトルである。 第2図は本発明の(Bal−o−YMg.Cay)FB
r:0.001Eu2+螢光体におけるマグネシウムと
カルシウムの総量〔(x+y)値〕と、X線照射後、6
30r]7n,の光で励起した時の輝尽強度との関係を
示すもので曲線aは螢光体中のマグネシウムとカルシウ
ムの添加量の比(x/y)が3/7の場合、曲線bは(
x/y)比が1/1の場合、曲線cは(x/y)比が7
/3の場合を夫々示す。第3図は本発明の(Bal−o
−,MgxCa,)BFr:0.001Eu2+螢光体
におけるマグネシウムとカルシウムの総量〔(x+y)
値〕と、この螢光体を254n7TLの紫外線で励起し
た時の発光強度との関係を示すものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 組成式が (Ba_1_−_x_−_yMg_xCa_y)FX:
    aEu^2^+(但しXはBrおよびClの中の少なく
    とも1つであり、x、yおよびaはそれぞれ0<x+y
    ≦0.6、xy≠0および10^−^6≦a≦5×10
    ^−^2なる条件を満たす数である。 )で表わされるアルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体。 2 前記組成式のx、yおよびaがそれぞれ0.1≦x
    +y≦0.5および10^−^5≦a≦10^−^2な
    る条件を満たす数であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のアルカリ土類弗化ハロゲン化物螢光体。
JP8474278A 1978-07-12 1978-07-12 螢光体 Expired JPS6042837B2 (ja)

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