紫外光產生用靶、電子束激發紫外光源、以及紫外光產生用靶的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的一個方面涉及紫外光產生用靶、電子束激發紫外光源以及紫外光產生用靶的制造方法。
【背景技術】
[0002]專利文獻I記載了作為PET裝置所使用的閃爍體的材料，使用含有鐠(Pr)的單晶。另外，專利文獻2記載了有關照明系統的技術，該照明系統將從發光二極管射出的光的波長通過熒光體進行變換而實現白色光。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:國際公開第2006/049284號小冊子
[0006]專利文獻2:日本特表2006 - 520836號公報
【發明內容】
[0007]發明所要解決的課題
[0008]一直以來，作為紫外光源，使用水銀氙氣燈或氘燈等的電子管。但是，這些紫外光源的發光效率低，為大型、另外在穩定性和壽命方面還存在問題。另外，使用水銀氙氣燈的情況下，擔心由于水銀而對環境的影響。另一方面，作為其他的紫外光源，有具有通過對靶照射電子束而激發紫外光的結構的電子束激發紫外光源。電子束激發紫外光源被期待作為活用高的穩定性的光測量領域、活用低耗電性的殺菌或消毒用、或者利用高的波長選擇性的醫療用光源或生物化學用光源。另外，電子束激發紫外光源還具有比水銀燈等的消耗電力小的優點。
[0009]另外，近年來，開發出了能夠輸出波長360nm以下的紫外區域的光的發光二極管。但是，從這樣的發光二極管的輸出光強度仍舊小，而且在發光二極管難以進行發光面的大面積化，因此存在用途受限的問題。相對于此，電子束激發紫外光源能夠產生足夠強度的紫外光，另外，通過增大照射到靶的電子束的直徑，能夠輸出大面積且具有均勻的強度的紫外光。
[0010]然而，在電子束激發紫外光源中，也要求紫外光產生效率的進一步的提高。本發明的一個方面的目的在于提供能夠提高紫外光產生效率的紫外光產生用靶、電子束激發紫外光源以及紫外光產生用靶的制造方法。
[0011]用于解決課題的方法
[0012]為了解決上述課題，本發明的一個方面涉及的紫外光產生用靶具備透射紫外光的基板、和設置在基板上接受電子束而產生紫外光的發光層，發光層包含為粉末狀或粒狀的、且添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體，該發光層的紫外發光峰值波長為300nm以下。
[0013]本發明人考慮在紫外光產生用靶中使用添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體。但是在如現有技術文獻所記載的方法下，判明了難以得到足夠的紫外光產生效率。相對于此，由本發明人進行的試驗和研宄的結果發現，將添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體制成粉末狀或粒狀，將其成型為膜狀，由此能夠顯著提高紫外光產生效率。即，根據本發明的一個方面涉及的紫外光產生用靶，由于發光層包含為粉末狀或粒狀、且添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體，所以能夠有效地提高紫外光產生效率。
[0014]另外，紫外光產生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體的表面也可以被通過熱處理而熔融且再固化后的結晶熔融層覆蓋。由此，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板互相熔接，因此不使用粘合劑也能夠得到發光層的足夠的機械的強度，且能夠提高發光層與基板的結合強度，抑制發光層的剝離。
[0015]另外，紫外光產生用靶的活化劑可以為稀土元素。另外，紫外光產生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體可以為LuAG，活化劑為鈧(Sc)、鑭(La)和鉍(Bi)中的至少一種。另外，紫外光產生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體可以為YAG，活化劑為Sc和La中的至少一種。通過這些中的任意一個，能夠合適地實現紫外發光峰值波長為300nm以下的發光層。
[0016]另外，紫外光產生用靶的發光層的厚度可以為0.5 μπι以上30 μπι以下。根據由本發明人進行的試驗和研宄，在上述發光層具有這樣的厚度的情況下，能夠更加有效地提高紫外光產生效率。
[0017]另外，紫外光產生用靶的含稀土類的鋁石榴石晶體的中位徑可以為0.5 μπι以上30 μπι以下。根據由本發明人進行的試驗和研宄，在上述發光層具有這樣的粒徑的情況下，能夠更加有效地提高紫外光產生效率。
[0018]另外，紫外光產生用靶可以通過結晶熔融層，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板被相互熔接。
[0019]另外，紫外光產生用靶的基板可以由藍寶石、石英或水晶構成。由此，紫外光能夠透射基板，且還能夠耐受發光層的熱處理時的溫度。
[0020]另外，本發明的一個方面涉及的電子束激發紫外光源具備上述任意一種紫外光產生用靶、和對紫外光產生用靶施加電子束的電子源。根據該電子束激發紫外光源，通過具備上述任意一種紫外光產生用靶，能夠提高紫外光產生效率。
[0021]另外，本發明的一個方面涉及的紫外光產生用靶的制造方法，使為粉末狀或粒狀的添加活化劑且紫外發光峰值波長為300nm以下的含稀土類的鋁石榴石晶體沉積在透射紫外光的基板上，對含稀土類的鋁石榴石晶體進行熱處理，由此將含稀土類的鋁石榴石晶體的表面熔融，使其再固化而形成結晶熔融層。根據該紫外光產生用靶的制造方法，通過結晶熔融層，含稀土類的鋁石榴石晶體彼此、以及含稀土類的鋁石榴石晶體與基板被相互熔接，因此不使用粘合劑也能夠得到發光層的足夠的機械的強度，且能夠提高發光層與基板的結合強度，抑制發光層的剝離。在該制造方法中，可以將熱處理的溫度設在1400°C以上2000°C 以下。
[0022]發明的效果
[0023]根據本發明的一個方面涉及的紫外光產生用靶、電子束激發紫外光源和紫外光產生用靶的制造方法，能夠提高紫外光產生效率。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示一個實施方式涉及的電子束激發紫外光源的內部構成的示意圖。
[0025]圖2是表示紫外光產生用靶的構成的側面圖。
[0026]圖3是表示本實施方式的發光層22所能夠使用的、添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體的具體例的圖表。
[0027]圖4是表示對由本實施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的La= LuAG單晶的發光層的紫外光產生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0028]圖5是表示對由本實施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的Sc= LuAG單晶的發光層的紫外光產生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0029]圖6是重疊表示包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發光層的發光光譜和該發光層的殺菌效果曲線的圖。
[0030]圖7是表示利用粘合劑形成的發光層的發光強度、以及通過熱處理形成的發光層(PriLuAG)的發光強度的經時變化的圖。
[0031]圖8是表示將包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發光層與上述同樣地進行了熱處理時的發光強度的經時變化的圖。
[0032]圖9是拍攝活化劑為Sc時的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0033]圖10是拍攝活化劑為Sc時的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0034]圖11是拍攝活化劑為Sc時的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0035]圖12是拍攝活化劑為Sc時的、熱處理后的活性層的晶粒(Sc:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0036]圖13是拍攝活化劑為La時的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0037]圖14是拍攝活化劑為La時的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0038]圖15是拍攝活化劑為La時的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0039]圖16是拍攝活化劑為La時的、熱處理后的活性層的晶粒(La:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0040]圖17是拍攝活化劑為Bi時的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0041]圖18是拍攝活化劑為Bi時的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0042]圖19是拍攝活化劑為Bi時的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0043]圖20是拍攝活化劑為Bi時的、熱處理后的活性層的晶粒(Bi:LaAG晶粒)的狀態的SEM照片。
[0044]圖21是拍攝將包含Pr = LuAG晶粒的發光層剝離后的藍寶石基板的表面的SEM照片。
[0045]圖22是拍攝將包含Pr = LuAG晶粒的發光層剝離后的藍寶石基板的表面的SEM照片。
[0046]圖23是表示第三實施例中、對在各基板上制作的發光層照射電子束時的、電流量與紫外光的峰值強度的關系的圖。
[0047]圖24是表示第四實施例中的發光層的厚度與紫外光的峰值強度的關系的圖。
[0048]圖25是表示第五實施例中的Pr= LuAG晶體的中位徑與紫外光的峰值強度的關系的圖。
[0049]圖26是表示對由第六實施例制作的紫外光產生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。
[0050]圖27在縱軸表示峰值強度、橫軸表示發光層厚度(對數刻度)的圖上繪制測定結果得到的圖。
[0051]圖28是橫軸(對數刻度)表示用膜厚除以中位徑得到的值的圖。
[0052]圖29是示意性地表示在基板上沉積的Pr: LuAG晶粒的圖。
[0053]圖30是第七實施例中的Pr: LuAG晶體