KR20150075088A - 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법 - Google Patents

자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

자외광 발생용 타겟은 자외광을 투과시키는 기판과, 기판상에 마련되고 전자선을 받아 자외광을 발생시키는 발광층을 구비한다. 발광층은, 분말상 또는 입상이며 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정(예를 들면 Pr：LPS 결정이나 Pr：LSO 결정)을 포함한다.

Description

자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법{TARGET FOR ULTRAVIOLET LIGHT GENERATION, ELECTRON BEAM-EXCITED ULTRAVIOLET LIGHT SOURCE, AND PRODUCTION METHOD FOR TARGET FOR ULTRAVIOLET LIGHT GENERATION}
본 발명의 일 측면은, 자외광(紫外光) 발생용 타겟, 전자선(電子線) 여기(旅起) 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, PET 장치에 이용되는 신틸레이터의 재료로서, 프라세오디뮴(praseodymium)(Pr)을 포함하는 단결정을 사용하는 것이 기재되어 있다. 또, 특허 문헌 2에는, 발광 다이오드로부터 출사되는 광의 파장을 형광체에 의해서 변환함으로써 백색광을 실현하는, 조명 시스템에 관한 기술이 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 국제 공개 제2006/049284호 팜플렛　　 특허 문헌 2: 일본국 특표 2006－520836호 공보
종래부터, 자외광원으로서, 수은 크세논 램프나 중수소 램프 등의 전자관이 이용되어 왔다. 그러나 이들 자외광원은 발광 효율이 낮고, 대형이며, 또 안정성이나 수명의 점에서 과제가 있다. 또, 수은 크세논 램프를 이용하는 경우, 수은에 의한 환경으로의 영향이 염려된다. 한편, 다른 자외광원으로서, 타겟에 전자선을 조사함으로써 자외광을 여기시키는 구조를 구비하는 전자선 여기 자외광원이 있다. 전자선 여기 자외광원은 높은 안정성을 살린 광계측 분야나, 저소비 전력성을 살린 살균이나 소독용, 혹은 높은 파장 선택성을 이용한 의료용 광원이나 바이오 화학용 광원으로서 기대되고 있다. 또, 전자선 여기 자외광원에는, 수은 램프 등보다도 소비 전력이 작다고 하는 이점도 있다.
또, 근래, 파장 360nm 이하와 같은 자외 영역의 광을 출력할 수 있는 발광 다이오드가 개발되어 있다. 그러나 이러한 발광 다이오드로부터의 출력광 강도는 아직 작고, 또 발광 다이오드에서는 발광면의 대면적화가 곤란하므로, 용도가 한정되어 버린다고 하는 문제가 있다. 이것에 비해, 전자선 여기 자외광원은, 충분한 강도의 자외광을 발생시킬 수 있고, 또 타겟에 조사되는 전자선의 지름을 크게 함으로써, 대면적이면서 또한 균일한 강도를 가지는 자외광을 출력할 수 있다.
그렇지만, 전자선 여기 자외광원에 있어서도, 자외광 발생 효율의 추가적 향상이 요구된다. 본 발명의 일 측면은, 자외광 발생 효율을 높이는 것이 가능한 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟은, 자외광을 투과시키는 기판과, 기판상에 마련되고 전자선을 받아 자외광을 발생시키는 발광층을 구비하고, 발광층이, 분말상(粉末狀) 또는 입상(粒狀)이고 활성제((activator)가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 포함한다.
본 발명자는 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정, 예를 들면(PrxLu1－x)2Si2O7(Pr：LPS, x의 범위는 0＜x＜1)이나, (PrxLu1 －x)2SiO5(Pr：LSO, x의 범위는 0＜x＜1) 등을 자외광 발생용 타겟에 이용하는 것을 생각했다. 그러나 선행 기술 문헌에 기재되어 있는 방법에서는, 충분한 자외광 발생 효율을 얻는 것이 어려운 것이 판명되었다. 이것에 비해, 본 발명자에 의한 시험 및 연구의 결과, 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 분말상 또는 입상으로 하고, 이것을 막상(膜狀)으로 성형함으로써, 자외광 발생 효율을 현저하게 높일 수 있는 것이 발견되었다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟에 따르면, 발광층이, 분말상 또는 입상이며 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 포함하므로, 자외광 발생 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
또, 자외광 발생용 타겟은, 산화물 결정의 표면이, 열처리에 의해서 용융(溶融)되고 다시 고체화된 결정 용융층에 덮여 있어도 좋다. 이것에 의해, 산화물 결정끼리, 및 산화물 결정과 기판이 서로 융착(融着)되므로, 바인더를 이용하는 일 없이 발광층의 충분한 기계적 강도를 얻을 수 있고, 또한 발광층과 기판의 결합 강도를 높여 발광층의 박리(剝離)를 억제할 수 있다. 　
또, 자외광 발생용 타겟은, 산화물 결정이 LPS 및 LSO 중 적어도 하나를 포함해도 좋다. 　
또, 자외광 발생용 타겟은, 활성제가 Pr이어도 좋다. 　
또, 자외광 발생용 타겟은, 기판이 사파이어, 석영 또는 수정으로 이루어져도 좋다. 이것에 의해, 자외광이 기판을 투과하고, 또, 발광층의 열처리를 행하는 경우에는 그 온도에도 견딜 수 있다. 　
또, 본 발명의 일 측면에 따른 전자선 여기 자외광원은, 상기 어느 자외광 발생용 타겟과, 자외광 발생용 타겟에 전자선을 주는 전자원을 구비한다. 이 전자선 여기 자외광원에 의하면, 상기 어느 자외광 발생용 타겟을 구비함으로써, 자외광 발생 효율을 높일 수 있다. 　
또, 본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟의 제조 방법은, 분말상 또는 입상이며 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을, 자외광을 투과시키는 기판상에 퇴적시키고, 산화물 결정에 대해서 열처리를 행함으로써, 결정의 표면을 용융시키고, 다시 고체화시켜 결정 용융층을 형성한다. 이 자외광 발생용 타겟의 제조 방법에 의하면, 결정 용융층에 의해서, 산화물 결정끼리, 및 산화물 결정과 기판이 서로 융착되므로, 바인더를 이용하는 일 없이 발광층의 충분한 기계적 강도를 얻을 수 있고, 또한 발광층과 기판의 결합 강도를 높여 발광층의 박리를 억제할 수 있다. 이 제조 방법에 있어서, 열처리의 온도는 1000℃ 이상 2000℃ 이하로 해도 좋다.
본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법에 의하면, 자외광 발생 효율을 높일 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 전자선 여기 자외광원의 내부 구성을 나타내는 모식도이다. 　　
도 2는 자외광 발생용 타겟의 구성을 나타내는 측면도이다. 　　
도 3은 제1 실시예에 의해 제작된 자외광 발생용 타겟에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 　　
도 4는 표면에 알루미늄막이 증착된 Pr：LuAG 단결정 기판을 나타내는 도면이다. 　　
도 5는 바인더를 이용하여 형성된 발광층의 발광 강도, 및 열처리에 의해 형성된 발광층의 발광 강도의 경시(經時) 변화를 나타내는 그래프이다. 　　
도 6은 발광층의 Pr：LPS 결정입자의 상태를 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 　　
도 7은 발광층의 Pr：LPS 결정입자의 상태를 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 　　
도 8은 발광층의 Pr：LPS 결정입자의 상태를 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 　　
도 9는 발광층의 Pr：LPS 결정입자의 상태를 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 　　
도 10은 발광층을 벗겨낸 후의 사파이어 기판의 표면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 11은 발광층을 벗겨낸 후의 사파이어 기판의 표면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 12는 발광층에 대한 열처리의 조건을 여러가지로 설정하여 제작된 자외광 발생용 타겟에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 　
도 1은 본 실시 형태에 따른 전자선 여기 자외광원(10)의 내부 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 도시되는 것처럼, 이 전자선 여기 자외광원(10)에서는, 진공 배기된 유리 용기(전자관)(11)의 내부의 상단측에, 전자원(12) 및 인출 전극(13)이 배치되어 있다. 그리고 전자원(12)과 인출 전극(13)의 사이에 전원부(16)로부터 적당한 인출 전압이 인가되면, 고전압에 의해서 가속된 전자선 EB가 전자원(12)으로부터 출사된다. 전자원(12)에는, 예를 들면 대면적의 전자선을 출사하는 전자원(예를 들면 카본 나노 튜브 등의 냉(冷)음극, 혹은 열(熱)음극)을 이용할 수 있다.
또, 용기(11)의 내부의 하단측에는, 자외광 발생용 타겟(20)이 배치되어 있다. 자외광 발생용 타겟(20)은 예를 들면 접지 전위로 설정되고, 전자원(12)에는 전원부(16)로부터 음(negative)의 고전압이 인가된다. 이것에 의해, 전자원(12)으로부터 출사 된 전자선 EB는 자외광 발생용 타겟(20)에 조사된다. 자외광 발생용 타겟(20)은, 이 전자선 EB를 받아 여기되어, 자외광 UV을 발생시킨다. 　
도 2는 자외광 발생용 타겟(20)의 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2에 도시되는 것처럼, 자외광 발생용 타겟(20)은 기판(21)과, 기판(21)상에 마련된 발광층(22)과, 발광층(22)상에 마련된 알루미늄막(23)을 구비하고 있다. 기판(21)은 자외광을 투과하는 재료로 이루어진 판 모양의 부재이고, 일례로는, 사파이어(Al2O3), 석영(SiO2) 또는 수정(산화 규소의 결정, rock crystal)으로 이루어진다. 기판(21)은 주면(主面)(21a) 및 이면(裏面)(21b)을 가진다. 기판(21)의 매우 적합한 두께는, 0.1mm 이상 10mm 이하이다.
발광층(22)은, 도 1에 도시된 전자선 EB를 받아 여기되어, 자외광 UV을 발생시킨다. 발광층(22)은 분말상 또는 입상이며 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 포함한다. 이러한 산화물 결정으로서는, 예를 들면 활성제로서 희토류 원소(일 실시예로는 Pr)가 첨가된 Lu2Si2O7(LPS)나 Lu2SiO5(LSO)가 매우 적합하다. 후술하는 실시예로부터 분명한 것처럼, 본 실시 형태의 발광층(22)에서는, 상기 산화물 결정의 표면이, 열처리에 의해서 용융되고 다시 고체화된 결정 용융층에 덮여 있다. 또한, 발광층(22)에 포함되는 상기 산화물 결정은, 단결정 또는 다결정 중 어느 것이어도 좋고, 양쪽이 혼재되어도 좋다. 또, 이종(異種)의 상기 산화물 결정(예를 들면 LPS와 LSO)이 혼재되어도 좋다.
본 실시 형태에 의해서 얻어지는 효과에 대해 설명한다. 종래, 전자선 여기 자외광원용의 타겟으로서 Pr：LPS 결정이나 Pr：LSO 결정과 같은 Lu 및 Si 함유의 산화물 결정을 이용하는 경우, 다결정판의 상태에서는, 자외광의 투과율이 너무 작고, 또 고비용 때문에, 실용적이지 않았다. 이것에 비해, 후술하는 각 실시예로부터 분명한 것처럼, 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정(일례로는 Pr：LPS 또는 Pr：LSO)을 분말상 또는 입상으로 하고, 이것을 막상으로 성형함으로써, 판 모양의 상기 산화물 결정을 이용하는 경우보다도 현저하게 자외광 발생 효율을 높일 수 있는 것이 발견되었다. 또, 재료의 사용량이 적어도 되므로, 저비용화도 실현할 수 있다. 따라서 살균이나 분석의 용도에 유용한 260nm 대역의 파장 대역에 있어서 고출력·고안정된 자외광원으로서, 또, 대면적의 자외광원으로서도 이용 가능한 자외광 발생용 타겟을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 작용은, 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 분말상 또는 입상으로 함으로써, 그 산화물 결정과 전자선의 반응 면적이 증대하는 것과 광취출 효율이 증대하는 것에 기인한다고 생각된다. 　
또, 본 실시 형태와 같이, 상기 산화물 결정의 표면은, 열처리에 의해서 용융되고 다시 고체화된 결정 용융층에 덮여 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 후술하는 실시예로부터 분명한 것처럼, 산화물 결정끼리, 및 산화물 결정과 기판(21)이 서로 융착되므로, 바인더를 이용하는 일 없이 발광층(22)의 충분한 기계적 강도를 얻을 수 있고, 또한 발광층(22)과 기판(21)의 결합 강도를 높여 발광층(22)의 박리를 억제할 수 있다. 　
또, 본 실시 형태의 발광층(22)은, 분말상 또는 입상의 산화물 결정을 기판(21)상에 퇴적하는 등의 방법에 의해서 형성될 수 있으므로, 큰 면적을 가지는 자외광 발생용 타겟(20)을 용이하게 제작할 수 있다. 　
또, 본 실시 형태와 같이, 기판(22)은 사파이어, 석영 또는 수정으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 자외광이 기판(21)을 투과하고, 또 발광층(22)의 열처리를 행하는 경우에는, 기판(21)이 그 온도에서 견딜 수 있다. 　
(제1 실시예)
이어서, 상기 실시 형태의 제1 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 우선, 직경 12mm, 두께 2mm의 사파이어 기판을 준비했다. 다음으로, Pr：LPS 다결정 기판을 준비하고, 유발(乳鉢)을 이용하여 이 다결정 기판을 분쇄함으로써, Pr：LPS 다결정을 분말상 또는 입상으로 했다. 이어서, 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정을 침강법에 의해 사파이어 기판상에 퇴적시킴으로써, 발광층을 형성했다. 그 후, 이들 발광층의 위에 유기막(니트로셀룰로오스(nitrocellulose))을 형성하고, 그 유기막상에 알루미늄막을 증착했다. 마지막으로, 이들 발광층을 소성함으로써, 유기막을 분해하여 기화시켜서, 발광층에 알루미늄막이 접하는 구조로 했다. 소성 후에 있어서의 발광층의 두께는 10㎛이었다.
도 3의 그래프 G11는, 본 실시예에 의해 제작된 자외광 발생용 타겟에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 또, 도 3에는, 비교를 위해 그래프 G12가 함께 도시되어 있다. 그래프 G12는, 도 4에 도시되는 것처럼 표면에 알루미늄막(101)이 증착된 Pr：LPS 다결정 기판(102)에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼이다. 이들 그래프 G11 및 G12에서는, 전자선의 가속 전압을 10kV로 하고, 전자선의 세기(전류량)를 200㎂로 하고, 전자선의 지름을 5mm로 했다. 도 3으로부터 분명한 것처럼, 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정을 포함하는 본 실시 형태의 발광층에서는, Pr：LPS 다결정 기판과 비교하여, 전자선의 조사에 의해 발생하는 자외광의 피크 강도가 현격히 커진다(즉 발광 효율이 현격히 높아진다). 또한 도 3에 있어서, Pr：LPS 다결정 기판의 발광 강도가 전파장 대역에 걸쳐서 거의 제로로 되어 있는 것은, 발광층이 백탁되어 있어 자외광이 투과되고 있지 않기 때문이다. Pr：LPS 다결정은 그 결정 구조가 단사정계(單斜晶系)이기 때문에, 자외광을 투과하는 다결정 기판의 제작은 어렵다. 　
또한, 상술한 것처럼 다결정을 분말상 또는 입상으로 하는 것에 따른 효과는, Pr：LPS 다결정과 유사한 조성을 가지는 활성제 첨가의 Lu 및 Si 함유 산화물 결정, 예를 들면 Pr：LSO 다결정에 있어서도 마찬가지로 얻어지고, 또 다결정으로 한정하지 않고 단결정인 경우에 있어서도 마찬가지로 얻을 수 있다고 생각된다. 　
(제2 실시예)
이어서, 상기 실시 형태의 제2 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 바인더를 이용한 발광층의 형성과, 바인더를 이용하지 않는, 열처리에 의한 발광층의 형성을 설명한다. 　
＜바인더를 이용한 발광층의 형성＞
먼저, 직경 12mm, 두께 2mm의 사파이어 기판을 준비했다. 다음으로, Pr：LPS 다결정 기판을 준비하고, 유발을 이용하여 이 Pr：LPS 다결정 기판을 분쇄함으로써, 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정을 제작했다. 　
그리고 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정, 순수(純水) 및 바인더 재료로서의 규산 칼륨(K2SiO3) 수용액 및 초산 바륨 수용액을 혼합하고, 그 혼합액을 사파이어 기판상에 도포하고, 침강법에 의해 Pr：LPS 다결정 및 바인더 재료를 사파이어 기판상에 퇴적시켜서, 발광층을 형성했다. 이어서, 발광층의 위에 유기막(니트로셀룰로오스)을 형성하고, 그 유기막상에 알루미늄막을 진공 증착에 의해 형성했다. 마지막으로, 발광층을 대기 중에 있어서 350℃로 소성함으로써 유기막을 분해하여 기화시켜서, 발광층에 알루미늄막이 접하는 구조로 했다. 　
＜열처리에 의한 발광층의 형성＞
먼저, 직경 12mm, 두께 2mm의 사파이어 기판을 준비했다. 다음으로, Pr：LPS 다결정 기판을 준비하고, 유발을 이용하여 이 Pr：LPS 다결정 기판을 분쇄함으로써, 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정을 제작했다. 　
그리고 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정 및 용매(에탄올)를 혼합하고, 그 혼합액을 사파이어 기판상에 도포한 후 용매를 건조시켰다. 이렇게 하여 Pr：LPS 다결정을 사파이어 기판상에 퇴적시켜서, 발광층을 형성했다. 이어서, 감압된 분위기 중에 있어서 그 발광층의 열처리를 행했다. 이 열처리는, 분말상 또는 입상의 Pr：LPS 다결정의 표면을 용융시키고, 결정입자끼리, 및 결정입자와 사파이어 기판의 표면을 서로 융착시킨 구조로 함으로써, 발광층의 부착력을 강하게 하기 위해 행해졌다. 그 후, 발광층의 위에 유기막(니트로셀룰로오스)을 형성하고, 그 유기막상에 알루미늄막을 진공 증착에 의해 형성했다. 마지막으로, 발광층을 대기 중에 있어서 350℃로 소성함으로써 유기막을 분해하여 기화시켜서, 발광층에 알루미늄막이 접하는 구조로 했다. 　
도 5는 바인더를 이용하여 형성된 발광층의 발광 강도, 및 열처리에 의해 형성된 발광층의 발광 강도의 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5에 있어서, 세로축은 규격화된 발광 강도(초기치는 1.0)을 나타내고 있고, 가로축은 전자선 조사 시간(단위：시간)을 로그 눈금으로 나타내고 있다. 또, 그래프 G21는 바인더를 이용하여 형성된 발광층의 그래프를 나타내고 있고, 그래프 G22는 열처리(1000℃, 2시간)에 의해 형성된 발광층의 그래프를 나타내고 있다. 또한, 그래프 G21 및 G22에서는, 전자선의 가속 전압을 10kV로 하고, 전자선의 세기(전류량)를 20㎂로 했다. 　
도 5에 도시되는 것처럼, 바인더를 이용하지 않고 열처리에 의해서 발광층을 형성했을 경우(그래프 G22), 바인더를 이용했을 경우(그래프 G21)보다도 발광 강도의 경시 변화(발광 강도 저하)가 작아졌다. 구체적으로는, 10시간 후의 광 출력 유지율(개시 직후의 광 출력 강도에 대한, 10시간 후의 광 출력 강도의 비율)이, 열처리된 발광층에서는 91.1%인 것에 비해, 바인더를 이용한 발광층에서는 79.4%였다. 이것은, 다음과 같은 이유에 기인한다고 생각된다. 즉, 바인더를 이용하여 발광층을 형성했을 경우, 완성된 발광층 중에는, Pr：LPS 결정에 더하여 바인더 재료가 포함된다. 이 발광층에 강한 에너지의 전자선을 조사하면 온도의 상승이나 X선의 발생이 일어나, 고온이나 X선의 영향에 의해 바인더재의 변질이나 분해가 일어난다. 결정 표면에 부착된 변질된 바인더재가 결정으로부터의 자외광을 흡수하기 때문에 외부에 방사되는 광량이 저하한다고 생각된다.
이것에 비해, 열처리에 의해서 발광층을 형성했을 경우, 발광층에 바인더 재료가 포함되지 않기 때문에, 바인더재의 변질이나 분해는 일어나지 않고, 자외광의 투과율이 비교적 장시간에 걸쳐서 유지된다고 생각된다. 따라서 열처리에 의해서 발광층을 형성하는 것이 바람직하다. 　
여기서, 도 6~도 9는, 발광층의 Pr：LPS 다결정 입자의 상태를 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 이들 도면에 있어서, (a)는 열처리 전의 상태를 나타내고 있고, (b)는 (a)와 동일한 위치에 있어서의 열처리(1500℃, 2시간) 후의 상태를 나타내고 있다. 　
도 6~도 9를 참조하면, 열처리 후의 Pr：LPS 다결정 입자에서는, 열처리 전과 비교하여, 표면이 용융되고 다시 고체화되어 있는 것을 알 수 있다. 환언하면, 열처리 후의 발광층에서는, 열처리에 의해 용융되고 다시 고체화된 결정 용융층이 Pr：LPS 다결정 입자의 표면을 덮고 있다. 그리고 서로 이웃하는 Pr：LPS 다결정 입자의 결정 용융층끼리가 서로 융착됨으로써, Pr：LPS 다결정 입자끼리가 서로 강고(强固)하게 결합되므로, 상술한 바인더를 이용하는 일 없이, 발광층의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 　
또, 상술한 결정 용융층은, Pr：LPS 다결정 입자와 기판의 결합에도 기여한다. 여기서, 도 10 및 도 11은, 발광층을 벗겨낸 후의 사파이어 기판의 표면을 촬영한 전자 현미경(SEM) 사진이다. 이들 도면에 있어서, (a)는 열처리에 의해 형성된 발광층을 벗겨낸 경우를 나타내고 있고, (b)는 바인더를 이용하여 형성된(열처리가 되어 있지 않은) 발광층을 벗겨낸 경우를 나타내고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 벤콧(등록상표)을 이용하여 발광층을 강하게 문지름으로써, 발광층을 제거했다. 　
도 10(a) 및 도 11(a)을 참조하면, 열처리에 의해 형성된 발광층을 벗겨낸 경우, Pr：LPS 다결정을 완전하게는 제거하지 못하고, 사파이어 기판의 표면에 Pr：LPS 다결정의 결정 용융층이 남아 있다. 한편, 도 10(b) 및 도 11(b)을 참조하면, 바인더를 이용하여 형성된(열처리가 되어 있지 않은) 발광층을 벗겨낸 경우, Pr：LPS 다결정을 완전하게 제거할 수 있어, 사파이어 기판의 표면만 찍혀 있다. 이들 SEM 사진으로부터, 열처리에 의해 형성된 발광층에서는, 결정 용융층이 기판 표면에 융착됨으로써, Pr：LPS 다결정 입자와 기판이 보다 강고하게 결합되어, 발광층의 박리가 억제되어 있다고 생각된다. 　
또한, 상술한 것과 같은 분말상 또는 입상의 다결정을 열처리하는 것에 따른 효과는, Pr：LPS 다결정과 유사한 조성을 가지는 활성제 첨가의 Lu 및 Si 함유 산화물 결정, 예를 들면 Pr：LSO 다결정에 있어서도 마찬가지로 얻어지고, 또, 다결정으로 한정하지 않고 단결정의 경우에 있어서도 마찬가지로 얻어지는 것으로 생각된다. 　
또, 본 실시예에서는 발광층에 대한 열처리의 온도를 1500℃로 했지만, 열처리의 온도는 1000℃ 이상인 것이 바람직하고, 또 2000℃ 이하인 것이 바람직하다. 열처리의 온도가 1000℃ 이상인 것에 의해서, 결정입자 표면의 결정 용융층을 충분한 두께로 형성하여, 결정입자끼리, 및 결정입자와 기판의 부착력을 높여. 전자선 조사때의 발광층의 박리를 효과적으로 막을 수 있다. 또, 열처리의 온도가 2000℃ 이하인 것에 의해서, 결정 구조의 변화를 억제하여, 발광 효율의 저하를 막을 수 있다. 또, 기판(특히 사파이어 기판)의 변형을 막을 수 있다. 　
도 12에 도시되는 그래프 G31~G34는, 발광층에 대한 열처리의 조건을 이하와 같이 설정하여 제작된 자외광 발생용 타겟에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
그래프 G31：진공 중, 1000℃, 2시간
그래프 G32：진공 중, 1400℃, 2시간
그래프 G33：진공 중, 1500℃, 2시간
그래프 G34：대기 중, 1400℃, 2시간
또, 도 12에는, 비교를 위해 그래프 G35가 함께 도시되어 있다. 그래프 G35는, 바인더를 이용하여 형성된 발광층을 가지는 자외광 발생용 타겟에 전자선을 조사하여 얻어진 자외광의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 이들 그래프 G31~G35에서는, 전자선의 가속 전압을 10kV로 하고, 전자선의 세기(전류량)를 200㎂로 하고, 전자선의 지름을 5mm로 했다. 도 12에 있어서, 세로축은 자외 발광 피크 강도를 1.0으로서 규격화된 발광 강도를 나타내고 있고, 가로축은 파장(단위：nm)을 나타내고 있다. 도 12를 참조하면, 열처리시의 온도나 분위기에 의해서, 자외 발광의 피크 파장이 변화하는 것을 알 수 있다.
즉, 바인더 있음(열처리 없음)의 경우에는, 발광 스펙트럼이 1 종류뿐으로 바꿀 수 없지만, 바인더 없음(열처리 있음)의 경우에는, 열처리시의 분위기·온도를 바꿈으로써 발광 파장을 변화시킬 수 있다. 즉, 열처리 조건을 바꿈으로써 용도에 적합한 최적인 파장을 선택하는 것이 가능해진다. 　
본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법은, 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 그 밖에 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태 및 각 실시예에서는 발광층의 위에 알루미늄막을 증착하고 있지만, 상기 실시 형태 및 각 실시예에서는 알루미늄막은 생략되어도 좋다. 또한, 알루미늄막은 대전(帶電) 방지용의 도전막으로서 기능하고 있고, 알루미늄 이외의 도전막으로 해도 좋다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 일 측면에 따른 자외광 발생용 타겟, 전자선 여기 자외광원 및 자외광 발생용 타겟의 제조 방법에 의하면, 자외광 발생 효율을 높일 수 있다.
10: 전자선 여기 자외광원, 11: 용기,
12: 전자원, 13: 인출 전극,
16: 전원부, 20: 자외광 발생용 타겟,
21: 기판, 21a: 주면,
21b: 이면, 22: 발광층,
23: 알루미늄막, EB: 전자선,
UV: 자외광.

Claims (9)

  1. 자외광을 투과시키는 기판과,
    상기 기판상에 마련되고 전자선을 받아 자외광을 발생시키는 발광층을 구비하고,
    상기 발광층이, 분말상(粉末狀) 또는 입상(粒狀)이고 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을 포함하는 자외광 발생용 타겟.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화물 결정의 표면이, 열처리에 의해서 용융되고 다시 고체화된 결정 용융층에 덮여 있는 자외광 발생용 타겟.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 결정 용융층에 의해서, 상기 산화물 결정끼리, 및 상기 산화물 결정과 상기 기판이 서로 융착되어 있는 자외광 발생용 타겟.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화물 결정이 LPS 및 LSO 중 적어도 하나를 포함하는 자외광 발생용 타겟.
  5. 청구항 4에 있어서,　
    상기 활성제가 Pr인 자외광 발생용 타겟.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판이 사파이어, 석영 또는 수정으로 이루어진 자외광 발생용 타겟.
  7. 　청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 자외광 발생용 타겟과,
    　상기 자외광 발생용 타겟에 전자선을 주는 전자원을 구비하는 전자선 여기 자외광원.
  8. 분말상 또는 입상이며 활성제가 첨가된, Lu 및 Si를 함유하는 산화물 결정을, 자외광을 투과시키는 기판상에 퇴적시키고, 상기 산화물 결정에 대해서 열처리를 행함으로써, 상기 산화물 결정의 표면을 용융시키고, 다시 고체화시켜 결정 용융층을 형성하는 자외광 발생용 타겟의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,　
    상기 열처리의 온도가 1000℃ 이상 2000℃ 이하인 자외광 발생용 타겟의 제조 방법.
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