リン光体

燐光の例
モノクロモニター
絞りグリルCRT蛍光体

蛍光体とは、発光現象示す物質です。つまり、何らかの放射エネルギーにさらされると光を発します。この用語は、紫外線や可視光にさらされると発光する蛍光物質や燐光物質、そして陰極線管内で電子ビーム陰極線が当たると発光する陰極ルミネッセンス物質の両方に用いられます

蛍光体が放射線にさらされると、分子内の軌道電子はより高いエネルギー準位に励起されます。そして、元の準位に戻る際に、そのエネルギーを特定色の光として放出します。蛍光体は、励起放射線が遮断されると即座にエネルギーを放出し、発光を停止する蛍光物質と、遅延後にエネルギーを放出するため放射線を遮断した後も発光し続け、数ミリ秒から数日かけて輝度が減衰する燐光物質の2つのカテゴリーに分類できます。

蛍光体は、蛍光体が連続的に励起される用途に使用されます。例えば、ブラウン管(CRT)やプラズマビデオディスプレイ、蛍光透視装置用スクリーン、蛍光 シンチレーションセンサー、ほとんどの白色LED、ブラックライトアート用の夜光塗料などです。蓄光体は、暗闇で光る時計の文字盤や航空機計器など、持続的な光が必要な用途や、レーダービームが回転しても標的の「ブリップ」を視認し続けるレーダースクリーンにも使用されます。CRT蛍光体は第二次世界大戦頃から標準化され、「P」の文字に数字が続く形式で指定されています。

リンは、リン光体の名前の由来となった発光化学元素であり、リン光ではなく化学発光によって光を発します。[1]

発光プロセス

ヤブロンスキー図は、蛍光体中の蛍光原子のエネルギー準位を示しています。蛍光体中の電子は、照射された放射線から高エネルギー光子を吸収し、より高いエネルギー準位に励起されます。非放射遷移によってエネルギーの一部を失った後、最終的には蛍光によって基底状態のエネルギー準位に戻り、可視光領域でより低エネルギーの光子を放出します。

無機材料におけるシンチレーション現象は、結晶中に見られる電子バンド構造に起因します。入射粒子は、価電子帯から伝導帯または励起子帯(伝導帯のすぐ下に位置し、エネルギーギャップによって価電子帯から隔てられているへ電子を励起します。これにより、価電子帯に正孔が残ります不純物は禁制帯に電子準位を形成します

励起子は緩く結合した電子-正孔対であり、結晶格子中をさまよい、不純物中心に全体として捕捉されます。その後、励起子はシンチレーション光(高速成分)を放出することで急速に脱励起します。

伝導帯では、電子はそれに対応する正孔とは独立しています。これらの電子と正孔は不純物中心に次々と捕獲され、励起子がアクセスできない特定の準安定状態を励起します。これらの準安定不純物状態の励起解除は、低確率禁制機構によって遅くなり、再び発光(低速成分)を引き起こします。無機シンチレータの場合、活性剤不純物は通常、光電子増倍管が有効な可視領域または近紫外領域発光するように選択されます

蛍光体は、多くの場合、様々な種類の遷移金属化合物または希土類化合物です。無機蛍光体では、結晶構造におけるこれらの不均一性は、通常、微量のドーパント(活性剤と呼ばれる不純物)の添加によって生じます。(まれに、転位やその他の結晶欠陥が不純物の役割を果たすこともあります。)発光中心から放出される光の波長は、原子自体と周囲の結晶構造に依存します。

材料

蛍光体は通常、適切な母材に活性剤を添加して作られます。最もよく知られているのは、銅活性硫化亜鉛(ZnS)活性硫化亜鉛(硫化亜鉛)です。

母体材料は、典型的には、亜鉛カドミウムマンガンアルミニウムシリコン、または様々な希土類金属酸化物窒化物、酸窒化物[2] 、 硫化物セレン化物ハロゲン化物、またはケイ酸塩である。活性剤は発光時間(残光)を延長する。一方、他の材料(ニッケルなど)は残光を消光し、蛍光体の発光特性の減衰部分を短縮するために使用することができる。

多くの蛍光体粉末はゾルゲル法などの低温プロセスで製造され、通常約1000℃の温度での後処理が必要となるため、多くの用途では望ましくない。しかし、成長プロセスを適切に最適化することで、製造業者はアニール処理を回避できる。[3]

蛍光ランプに使用される蛍光体は、複数の段階からなる製造プロセスを必要とし、その詳細は個々の蛍光体によって異なる。バルク材料は、所望の粒径範囲を得るために粉砕する必要がある。粒子が大きいとランプコーティングの品質が低下し、粒子が小さいと発光量が少なく劣化が早いためである。蛍光体の焼成中は、蛍光体活性剤の酸化や処理容器からの汚染を防ぐために、プロセス条件を制御する必要がある。粉砕後、蛍光体は洗浄され、わずかに過剰な活性剤元素が除去される場合がある。処理中に揮発性元素が漏れ出してはならず、蛍光体の製造業者は、ベリリウムカドミウムタリウムなど、以前使用されていたいくつかの有毒元素を除去するために、蛍光体の組成を変更した。[ 4]

蛍光体に関して一般的に引用されるパラメータは、発光最大値の波長(ナノメートル、または白色ブレンドの場合はケルビン単位の色温度)、ピーク幅(強度の 50% におけるナノメートル単位)、および減衰時間(単位)です。

例:

  • 硫化カルシウム硫化ストロンチウム、そして活性剤としてビスマスを含む化合物(Ca,Sr)S:Bi)は、青色光を発し、最大12時間の発光時間があります。赤色とオレンジ色は硫化亜鉛の化学式を改変したものです。赤色は硫化ストロンチウムから得られます。
  • 約5ppmの銅活性剤を含む硫化亜鉛は、暗闇で光る玩具や製品に最もよく使われる蛍光体です。GS蛍光体とも呼ばれます
  • 硫化亜鉛と硫化カドミウムの混合物は、その比率に応じて色を発します。CdS 含有量が増加すると、出力される色はより長い波長にシフトします。その持続時間は 1 ~ 10 時間です。
  • ユーロピウムまたはジスプロシウムで活性化されたアルミン酸ストロンチウムSrAl 2 O 4 :Eu(II):Dy(III) は、1993 年に根本商事の技術者である青木康光氏によって開発された材料で、輝度が高く、発光持続時間が大幅に長く、緑色と水色の色合いを生成します。緑色が最も輝度が高く、水色が最も発光時間が長くなります。[5] [6] SrAl 2 O 4 :Eu:Dy は ZnS:Cu より約 10 倍明るく、発光時間が 10 倍長く、価格も 10 倍です。[5]アルミン酸ストロンチウムの励起波長は 200 ~ 450 nm です。緑色の処方の波長は 520 nm、青緑色バージョンは 505 nm、青色バージョンは 490 nm で発光します。より長い波長の色もアルミン酸ストロンチウムから得ることができますが、明るさが多少失われます。

リン光体の劣化

多くの蛍光体は、いくつかのメカニズムによって徐々に効率が低下する傾向があります。活性剤の価数変化(通常は酸化)、結晶格子の劣化、原子(多くの場合活性剤)の材料中への拡散、表面が環境と化学反応を起こして効率が低下したり、励起エネルギーや放射エネルギーを吸収する層が形成されたりすることなどが挙げられます。

電界発光素子の劣化は駆動電流の周波数、輝度レベル、温度に依存し、湿気も蛍光体の寿命を著しく低下させます。

より硬く、高融点、非水溶性の材料は、動作中に発光を失う傾向が低い。[7]

例:

アプリケーション

点灯

蛍光体層は蛍光灯の光の大部分を供給し、メタルハライドランプの光のバランスを改善するためにも使用されます。様々なネオンサインは、蛍光体層を用いて様々な色の光を生成します。例えば、航空機の計器盤などに見られる電界発光ディスプレイは、蛍光体層を用いてグレアのない照明を生成したり、数字やグラフィックを表示したりします。ほとんどの白色LEDランプは、青色または紫外線の発光体と、より長波長で発光する蛍光体コーティングで構成されており、可視光の全スペクトルを提供します。焦点がなく偏向のないブラウン管は、 1958年からストロボスコープランプとして使用されています。[15]

リン光温度測定

リン光体温度測定法は、特定のリン光体の温度依存性を利用した温度測定手法です。この方法では、測定対象表面にリン光体コーティングを施し、通常、その減衰時間を温度を示す発光パラメータとして用います。照射光学系と検出光学系を遠隔に設置できるため、この手法は高速モーターの表面など、移動面にも適用できます。また、熱電対の光学的なアナログとして、光ファイバーの先端にリン光体を塗布することもできます。[要出典]

暗闇で光るおもちゃ

これらの用途では、蛍光体は玩具の成形に使用されるプラスチックに直接添加されるか、バインダーと混合されて塗料として使用されます。

ZnS:Cu蛍光体は、ハロウィーンの メイクアップによく使われる暗闇で光る化粧クリームに使用されています。一般的に、蛍光体の持続時間は波長が長くなるにつれて長くなります。化学発光を利用した光る アイテムについては、ライトスティックも参照してください。

酸素検知

デクスターエネルギー移動の結果としての三重項基底状態を持つO 2による三重項状態の消光は、リン光重金属錯体やドープポリマーの溶液中でよく知られています。[16]近年、リン光多孔質材料(金属有機構造体共有結合有機構造体など)は、超低酸素分圧での非線形ガス吸着により、有望な酸素検知能力を示しています。[17] [18]

切手

蛍光体バンド付き切手は、 1959年に郵便物を仕分けするための機械のガイドとして初めて登場しました。[19] 世界中には、バンドの量の異なる多くの種類が存在します。[20] 郵便切手は、蛍光体で「タグ付け」されているかどうか(または蓄光紙に印刷されているかどうか)で収集されることがあります。

放射線発光

硫化亜鉛リン光体は放射性物質とともに使用され、アルファおよびベータ崩壊同位体により励起され、時計や計器の文字盤(ラジウム文字盤)用の発光塗料を作成する。1913年から1950年にかけて、ラジウム228とラジウム226を使用して、 をドープした硫化亜鉛(ZnS:Ag)製のリン光体を活性化し、緑がかった光を発した。このリン光体は、光の自己吸収が問題となるため、25 mg/cm 2より厚い層での使用には適していない。さらに、硫化亜鉛は結晶格子構造の劣化を起こすため、ラジウムの減少よりも大幅に速い速度で輝度が徐々に低下する。ZnS:Agでコーティングされたスピンタリスコープのスクリーンは、アーネスト・ラザフォードが原子核を発見した実験で使用された

をドープした硫化亜鉛(ZnS:Cu)は最も一般的に使用される蛍光体で、青緑色の光を発します。銅とマグネシウムをドープした硫化亜鉛(ZnS:Cu,Mg)は黄橙色の光を発します。

トリチウムは、トリチウム照明を利用したさまざまな製品の放射線源としても使用されています

エレクトロルミネッセンス

エレクトロルミネッセンスは光源として利用できます。このような光源は通常、広い面積から発光するため、液晶ディスプレイのバックライトに適しています。蛍光体の励起は通常、適切な周波数で高強度の電界を印加することによって行われます。現在のエレクトロルミネッセンス光源は使用とともに劣化する傾向があり、その結果、動作寿命が比較的短くなっています。

ZnS:Cu は、1936 年にジョルジュ・デストリオーがパリのマリー・キュリー夫人の研究所でテストし、電気発光をうまく表示した最初の配合でした。

粉末または交流によるELは、様々なバックライトや夜間照明の用途に使用されています。いくつかのグループがELブランド製品(例えば、一部のTimex腕時計に使用されているIndiGlo)や、ELライトストリップに使用されるEL材料の別の商標である「Lighttape」を提供しています。アポロ宇宙計画は、ELがバックライトや照明に初めて本格的に使用されたとよく言われています。[21]

白色LED

白色発光ダイオードは、通常、適切な材料でコーティングされた青色InGaN LEDです。セリウム(III)ドープYAGYAG:Ce 3+、またはY 3 Al 5 O 12 :Ce 3+)がよく使用されます。このYAGは青色LEDからの光を吸収し、緑がかった色から赤みがかった色まで広い範囲で発光しますが、その出力の大部分は黄色です。この黄色の発光と残りの青色の発光を組み合わせることで「白色」光が得られ、色温度を暖色(黄色がかった)または寒色(青みがかった)の白色に調整できます。Ce 3+ :YAGの淡黄色の発光は、セリウムをテルビウムガドリニウムなどの他の希土類元素に置き換えることで調整でき、さらにYAG中のアルミニウムの一部または全部をガリウムに置き換えることで調整できます。ただし、このプロセスはリン光ではありません。黄色の光はシンチレーションと呼ばれるプロセスによって生成され、残光がまったくないことがそのプロセスの特徴の 1 つです。

希土類元素をドープした サイアロンの中には、蓄光性があり、蛍光体として利用できるものがあります。ユーロピウム(II)ドープβ-サイアロンは、紫外線および可視光スペクトルを吸収し、強力な広帯域可視光を発します。温度安定性のある結晶構造のため、輝度と色は温度によって大きく変化しません。白色LED用の緑色ダウンコンバージョン蛍光体として大きな可能性を秘めています。また、黄色の変種(α-サイアロン[22] )も存在します。白色LEDの場合、青色LEDに黄色蛍光体、または緑と黄色のサイアロン蛍光体と赤色CaAlSiN 3ベース(CASN)蛍光体を組み合わせて使用​​されます[23] [24] [25]

白色LEDは、近紫外線LEDに、高効率ユーロピウムベースの赤色および青色発光蛍光体と、緑色発光の銅およびアルミニウム添加硫化亜鉛(ZnS:Cu,Al)の混合物を塗布することによっても作製できます。これは蛍光灯の仕組みに類似した方法です

新しい白色 LED の中には、白色に近づけるために黄色と青色のエミッターを直列に使用したものがあります。この技術は、Blackberry などの一部の Motorola 製携帯電話や LED 照明、および GaN と SiC と InGaP を使用したエミッターを積み重ねたオリジナル バージョンで使用されていますが、後に、より高い駆動電流で破損することが判明しました。

一般照明システムで使用されている多くの白色LEDは、例えばLEDを変調してビーコンとして機能するシステムなど、データ転送にも使用できます。[26]

白色LEDでは、Ce:YAG以外の蛍光体、あるいは2種類または3種類の蛍光体を用いてより高い演色性(CRI)を実現することも一般的ですが、多くの場合、効率は犠牲になります。追加の蛍光体の例としては、飽和赤色を生成するR9、赤色を生成する窒化物、緑色を生成するルテチウムアルミニウムガーネットなどのアルミン酸塩などがあります。ケイ酸塩蛍光体はより明るいものの、褪色速度が速いため、モバイル機器のLCD LEDバックライトに使用されています。LED蛍光体は、ダイの上に直接配置することも、ドーム状にしてLEDの上に配置することもできます。この方法はリモート蛍光体と呼ばれています。[27]一部のカラーLEDでは、カラーLEDの代わりに青色LEDとカラー蛍光体を組み合わせて使用​​します。これは、カラーLEDよりも効率が高いためです。酸窒化物蛍光体もLEDに使用できます。蛍光体の製造に使用される前駆体は、空気にさらされると劣化する可能性があります。[28]

ブラウン管

一般的なブラウン管を構成する青、緑、赤の蛍光体のスペクトル

ブラウン管は、信号によって生成された光パターンを(典型的には)円形または長方形の形で生成します。大型のCRTは、1950年代に普及した白黒テレビ(TV)に使用され、1960年代後半にはカラーCRTへと発展し、2000年代半ばまでほぼすべてのカラーテレビやコンピュータモニターに使用されました。20世紀後半には、高度な電子機器の進歩により、偏向角の広い「短管」CRT技術が実用化され、CRTはより小型になりましたが、依然として大きく重いという欠点がありました。ビデオディスプレイ技術の原型として、40年以上も競合製品がなく、50年以上も独占状態にあったCRTは、2010年頃にようやく主流のビデオディスプレイではなくなりました。直視型CRTに加えて、少なくとも1990年代後半までは、CRT投写管はすべてのプロジェクションテレビと、フロントプロジェクション型とリアプロジェクション型の両方のほとんどのコンピュータビデオプロジェクターの基盤でした。

CRTは、オシロスコープなどの科学技術機器にも広く利用されており、通常は単色の蛍光体(典型的には緑色)が使用されています。このような用途の蛍光体は、画像の残光性を高めるために、残光時間が長い場合があります。1980年代以前に使用されていたディスプレイCRTの派生形として、CRTストレージチューブがありました。これはデジタル記憶装置であり、(後の形態では)同じ電子ビーム励起蛍光体技術の派生形を用いて、保存データの可視表示も提供していました。

CRT内で電子ビーム励起リン光によって光を生成するプロセスは、現代の(2020年代の)LCDよりもはるかに高速な信号応答時間を実現します。そのため、 CRTではライトペンやライトガンゲームが可能ですが、LCDでは不可能です。また、他のほとんどのビデオディスプレイとは異なり、CRT技術は電子ビーム(または3本のビームの集合体)を蛍光体表面上で走査することで画像を描画するため、CRTには固有の「ネイティブ解像度」がなく、異なる解像度のラスター画像を表示するためにスケーリングする必要はありません。CRTは、電子ビームのスポットサイズと、カラーCRTの場合は蛍光体のドットピッチによって定義される範囲内で、あらゆるラスター形式をネイティブに表示できます。この動作原理により、CRTはラスターイメージング方式とベクターイメージング方式のどちらでも画像を生成できます。ベクターディスプレイは、すべてのLCD、プラズマディスプレイパネルDMDプロジェクター、OLED(LEDマトリックス、例:TFT OLED)パネルなど、永続的な離散ピクセルを持つディスプレイ技術では不可能です。

蛍光体は薄膜、または表面に結合した粉末状の離散粒子として堆積されます。薄膜は寿命が長く解像度も優れていますが、粉末に比べて輝度が低く、画像効率も低くなります。これは薄膜内での多重反射によって発光光が散乱するためです。

(白黒):硫化亜鉛カドミウムと硫化亜鉛銀の混合物であるZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Agは、白黒テレビのブラウン管に使用される白色P4蛍光体です。黄色と青色の蛍光体の混合物が一般的ですが、赤、緑、青の混合、または白色蛍光体単独のものもあります。

赤色:ユーロピウムで活性化された 硫化イットリウム 酸化物は、カラーブラウン管の赤色蛍光体として使用されています。赤色蛍光体の探索のため、カラーテレビの開発には長い時間がかかりました。最初の赤色発光希土類蛍光体であるYVO 4 :Eu 3+は、1964年にレヴィンとパリラによってテレビの原色として導入されました。[29]単結晶の状態では、優れた偏光板やレーザー材料として利用されました。[30]

黄色:硫化カドミウムと混合すると硫化亜鉛カドミウム (Zn,Cd)S:Agとなり、強い黄色の光を発します。

緑色:硫化亜鉛と銅を組み合わせたP31蛍光体、またはZnS:Cu は、531 nm でピークに達し、長時間発光する緑色光を生成します。

青色:硫化亜鉛と数ppmのを組み合わせたZnS:Agは、電子励起により450nmで最大となる強い青色発光を示し、残光は200ナノ秒と短い。P22B蛍光体として知られている。この硫化亜鉛銀は、ブラウン管において現在でも最も効率の高い蛍光体の一つであり、カラーブラウン管の青色蛍光体として使用されている。

蛍光体は通常、電気伝導性が低いため、スクリーン上に残留電荷が蓄積し、静電反発力によって衝突電子のエネルギーが実質的に低下することがあります(「スティッキング」と呼ばれる現象)。これを防ぐため、通常は真空蒸着法によって蛍光体上に約100nmの薄いアルミニウム層を蒸着し、管内の導電層に接続します。この層は蛍光体の光を目的の方向に反射するとともに、真空度の不完全さに起因するイオン衝撃から蛍光体を保護し、蛍光体を保護する役割も担います。

周囲光の反射による画質劣化を軽減するために、コントラストを高める方法はいくつかあります。画面の未使用部分を黒く覆うだけでなく、カラー画面の蛍光体粒子に色を合わせた顔料を塗布する方法もあります。例えば、赤色蛍光体は酸化鉄(カドミウムの毒性のため、従来のCd(S,Se)に代わる)でコーティングされ、青色蛍光体はマリンブルー( CoO · n Al)でコーティングされます。
2

3
)またはウルトラマリンNa
8
アル
6

6

24
S
2
)。ZnS:Cuをベースとした緑色蛍光体は、その黄色みがかった色のためコーティングを必要としない。[7]

白黒テレビのブラウン管

白黒テレビ画面では、白色に近い発光色が必要です。通常、複数の蛍光体を組み合わせて使用​​します。

最も一般的な組み合わせは、ZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Cu,Al(青 + 黄)です。他には、ZnS:Ag + (Zn,Cd)S:Ag(青 + 黄)、ZnS:Ag + ZnS:Cu,Al + Y 2 O 2 S:Eu 3+(青 + 緑 + 赤 – カドミウムを含まないため効率が低い)などがあります。色調は成分の比率によって調整できます。

異なる蛍光体の粒子が個別に含まれた組成物であるため、生成される画像が完全に滑らかではない場合があります。この欠点を克服するのが、(Zn,Cd)S:Ag,Au,Alという単一の白色発光蛍光体です。効率が低いため、非常に小さな画面にしか使用されません。

スクリーンは通常、沈降コーティングを使用してリン光体で覆われており、溶液中に浮遊した粒子が表面に沈殿します。[31]

縮小パレットカラーCRT

限られた色のパレットを表示するには、いくつかのオプションがあります。

ビーム透過管では、異なる色の蛍光体が層状に積層され、誘電体で分離されています。加速電圧によって電子のエネルギーが決定されます。低エネルギーの電子は蛍光体の最上層で吸収され、高エネルギーの電子の一部は透過して下層に吸収されます。そのため、最初の色、または最初の色と2番目の色の混合が表示されます。赤色の外層と緑色の内層を持つディスプレイでは、加速電圧を調整することで、赤からオレンジ、黄色、そして緑へと続く連続した色を作り出すことができます。

もう一つの方法は、特性の異なる2種類の蛍光体を混合して用いる方法です。一方の蛍光体の輝度は電子流束に比例しますが、もう一方の蛍光体は電子流束が高いほど輝度が飽和します。つまり、蛍光体はどれだけ多くの電子が衝突してもそれ以上発光しなくなります。電子流束が低い場合、両方の蛍光体は同時に発光しますが、電子流束が高い場合、飽和しない蛍光体の発光が優勢となり、合成された色が変化します。[31]

このようなディスプレイは、RGB CRT蛍光体の2次元構造がないため、高解像度を実現できます。ただし、カラーパレットは非常に限られています。例えば、一部の旧式の軍用レーダーディスプレイに使用されていました。

カラーテレビのブラウン管

カラーCRTの蛍光体には、白黒CRTよりも高いコントラストと解像度が求められます。電子ビームのエネルギー密度は白黒CRTの約100倍であり、電子スポットの直径は白黒CRTの約0.6mmであるのに対し、カラーCRTでは約0.2mmに収束します。そのため、電子照射による劣化の影響がより顕著になります。

カラーCRTには、赤、緑、青の3種類の蛍光体が必要で、画面上にパターン状に発光します。カラー画像を生成するために、3つの独立した電子銃が用いられます(ビームインデックス管技術を採用したディスプレイは例外で、これは稀です)。赤色蛍光体は3種類の中で最も暗く、常に問題となっていました。そのため、赤色蛍光体の低い輝度と同等になるように、より明るい緑と青の電子ビーム電流を調整する必要がありました。そのため、初期のカラーテレビは明るい光の下では暗い画像が見えにくく、屋内でしか使用できませんでした。一方、屋外の太陽光の下でも視聴可能なポータブル白黒テレビは既に普及していました。

より優れた蛍光体が開発され、環境への配慮からカドミウム含有量が低減され、後に完全に廃止されるにつれて、蛍光体の組成は時代とともに変化しました。(Zn,Cd)S:Ag,Clは、カドミウム/亜鉛比が低い(Zn,Cd)S:Cu,Alに置き換えられ、その後、カドミウムを含まないZnS:Cu,Alに置き換えられました。

青色蛍光体は概ね変化がなく、銀添加硫化亜鉛でした。緑色蛍光体は当初マンガン添加ケイ酸亜鉛が使用されていましたが、その後、銀活性化カドミウム-亜鉛硫化物、さらに低カドミウム銅-アルミニウム活性化配合へと進化し、さらにカドミウムを含まない同種の蛍光体へと進化しました。赤色蛍光体には最も大きな変化が見られました。当初はマンガン活性化リン酸亜鉛でしたが、その後銀活性化カドミウム-亜鉛硫化物となり、さらにユーロピウム(III)活性化蛍光体が登場しました。最初はイットリウムバナデートマトリックス、次にイットリウム酸化物、そして現在はイットリウムオキシ硫化物です。したがって、蛍光体の進化は以下のとおりです(BGR順)。

  • ZnS:Ag  –  Zn 2 SiO 4 :Mn  –  Zn 3 (PO 4 ) 2 :Mn
  • ZnS:Ag  –  (Zn,Cd)S:Ag  –  (Zn,Cd)S:Ag
  • ZnS:Ag  –  (Zn,Cd)S:Ag  –  YVO 4 :Eu 3+ (1964–?)
  • ZnS:Ag  –  (Zn,Cd)S:Cu,Al  –  Y 2 O 2 S:Eu 3+またはY 2 O 3 :Eu 3+
  • ZnS:Ag  –  ZnS:Cu,AlまたはZnS:Au,Cu,Al  –  Y 2 O 2 S:Eu 3+ [31]

プロジェクションテレビ

プロジェクションテレビではビーム電力密度が従来の CRT よりも 2 桁高くなることがあるため、いくつかの異なる蛍光体を使用する必要があります。

青色発光にはZnS:Ag,Clが用いられますが、飽和してしまいます。高エネルギー密度においてより直線性の良い代替として、(La,Gd)OBr:Ce,Tb 3+が用い​​られます。

緑色には、テルビウム賦活Gd 2 O 2 Tb 3+が用い​​られます。低励起密度における色純度と輝度は硫化亜鉛系よりも劣りますが、高励起エネルギー密度では線形特性を示します。一方、硫化亜鉛は飽和します。しかし、これも飽和するため、Y 3 Al 5 O 12 :Tb 3+またはY 2 SiO 5 :Tb 3+で代替可能です。LaOBr :Tb 3+は輝度は高いものの、水に弱く劣化しやすいという欠点があり、結晶が板状であるという欠点がありました。これらの問題は解決され、高い線形特性を持つLaOBr:Tb 3+が広く利用されるようになりました。

Y 2 O 2 S:Eu 3+は赤色発光に使用されます。[31]

標準蛍光体タイプ

標準蛍光体の種類[32] [33]
リン光体構成波長ピーク幅粘り強さ使用法注記
P1、GJZn 2 SiO 4 :Mn (ウィレマイト)525 nm40 nm [34]1~100ミリ秒CRT、ランプオシロスコープとモノクロモニター
P2ZnS:Cu(Ag)(B*)青緑543 nm長さブラウン管オシロスコープ
P3Zn 8 :BeSi 5 O 19 :Mn黄色602 nm中/13ミリ秒ブラウン管アンバーモノクロモニター
P4ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Ag565,540 nm短いブラウン管白黒テレビの CRT とディスプレイ チューブ。
P4(CDフリー)ZnS:Ag+ZnS:Cu+Y2O2S:Eu短いブラウン管白黒テレビの CRT とディスプレイ チューブ、CD フリー。
P5CaWO 4 :W430 nm非常に短いブラウン管
P6ZnS:Ag+ZnS:CdS:Ag565,460 nm短いブラウン管
P7(Zn,Cd)S:Cu黄色の持続性のある青558,440 nm長さブラウン管レーダー PPI、古い心電図モニター、初期のオシロスコープ
P10塩化カリウム緑色吸収スコトフォア長さダークトレースCRTレーダースクリーン。半透明の白から濃いマゼンタに変化し、加熱または赤外線で消去されるまで変化したままになります。
P11、BEZnS:Ag,ClまたはZnS:Zn460 nm0.01~1ミリ秒ブラウン管、蛍光表示管表示管とVFD;オシロスコープ(高速写真記録用)[35]
P12Zn(Mg)F 2 :Mnオレンジ590 nm中/長ブラウン管レーダー
P13MgSi 2 O 6 :Mn赤みがかったオレンジ640 nm中くらいブラウン管飛行スポットスキャンシステムと写真撮影アプリケーション
P14ZnS:Ag と ZnS:CdS:Cuオレンジの持続性のある青中/長ブラウン管レーダー PPI、古い心電図モニター
P15酸化亜鉛:亜鉛青緑504,391 nm非常に短いブラウン管フライングスポットスキャンによるテレビ受信
P16CaMgSi 2 O 6 :Ce青紫380 nm非常に短いブラウン管飛行スポットスキャンシステムと写真撮影アプリケーション
P17ZnO、ZnCdS:Cu青黄504,391 nm青-ショート、黄-ロングブラウン管
P18CaMgSi 2 O 6 :Ti、BeSi 2 O 6 :Mn545,405 nm中~短期ブラウン管
P19、LF(KF,MgF 2 ):Mnオレンジイエロー590 nm長さブラウン管レーダースクリーン
P20、KA(Zn,Cd)S:Ag または (Zn,Cd)S:Cu黄緑555 nm1~100ミリ秒ブラウン管表示管
P21MgF 2 :Mn 2+赤みがかった605 nmCRT、レーダーAllen B DuMont Laboratories により登録
P22RY 2 O 2 S:Eu+Fe 2 O 3611 nm短いブラウン管テレビ画面用赤色蛍光体
P22G(Zn,Cd)S:Cu,Al530 nm短いブラウン管テレビ画面用緑色蛍光体
P22BZnS:Ag+ Co -on- Al 2 O 3短いブラウン管テレビ画面用青色蛍光体
P23ZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Ag575,460 nm短いCRT、直視型テレビ米国ラジウム社により登録。
P24、GEZnO :Zn505 nm1~10μsVFD真空蛍光ディスプレイで最も一般的な蛍光体[36]
P25CaSi 2 O 6 :Pb:Mnオレンジ610 nm中くらいブラウン管ミリタリーディスプレイ - 7UP25 CRT
P26、LC(KF,MgF 2 ):Mnオレンジ595 nm長さブラウン管レーダースクリーン
P27ZnPO4 : Mn赤みがかったオレンジ635 nm中くらいブラウン管カラーテレビモニターサービス
P28、KE(Zn,Cd)S:Cu,Cl黄色中くらいブラウン管表示管
P29P2とP25のストライプが交互に並ぶ青緑/オレンジのストライプ中くらいブラウン管レーダースクリーン
P31、GHZnS:CuまたはZnS:Cu,Ag黄緑色0.01~1ミリ秒ブラウン管オシロスコープとモノクロモニター
P33、LDMgF 2 :Mnオレンジ590 nm> 1秒ブラウン管レーダースクリーン
P34青緑黄緑非常に長いブラウン管
P35ZnS、ZnSe:Ag青白455 nmミディアムショートブラウン管オルソクロマティックフィルム材料への写真登録
P38、LK(Zn,Mg)F 2 :Mnオレンジイエロー590 nm長さブラウン管レーダースクリーン
P39、GRZn 2 SiO 4 :Mn、As525 nm長さブラウン管表示管
P40、GAZnS:Ag+(Zn,Cd)S:Cu長さブラウン管表示管
P43、GYGd 2 O 2 S :Tb黄緑545 nm中くらいブラウン管がん治療用の放射線治療用直線加速装置で使用されるディスプレイ管、電子ポータル画像装置(EPID)
P45、西海岸Y 2 O 2 S:Tb545 nm短いブラウン管ビューファインダー
P46、KGY 3 Al 5 O 12 :Ce530 nm非常に短い(70ns)ブラウン管ビームインデックスチューブ
P47、BHY2SiO5:Ce400 nmとても短いブラウン管ビームインデックスチューブ
P53、KJY 3 Al 5 O 12 :Tb黄緑544 nm短いブラウン管投射管
P55、BMZnS:Ag、Al450 nm短いブラウン管投射管
硫化亜鉛:銀450 nmブラウン管
ZnS:Cu,Al または ZnS:Cu,Au,Al530 nmブラウン管
(Zn,Cd)S:Cu,Cl+(Zn,Cd)S:Ag,Clブラウン管
Y2SiO5:Tb545 nmブラウン管投射管
Y 2 OS:Tb545 nmブラウン管表示管
Y 3 (Al,Ga) 5 O 12 :Ce520 nm短いブラウン管ビームインデックスチューブ
Y 3 (Al,Ga) 5 O 12 :Tb黄緑544 nm短いブラウン管投射管
InBO3:Tb黄緑550 nmブラウン管
InBO 3 :Eu黄色588 nmブラウン管
InBO 3 :Tb+InBO 3 :Eu琥珀色ブラウン管コンピューターディスプレイ
InBO 3 :Tb+InBO 3 :Eu+ZnS:Agブラウン管
(Ba,Eu)Mg 2 Al 16 O 27ランプ三色蛍光灯
(Ce,Tb)MgAl 11 O 19546 nm9 nmランプ三色蛍光灯[34]
バムBaMgAl 10 O 17 :Eu,Mn450 nmランプ、ディスプレイ三色蛍光灯
BaMg 2 Al 16 O 27 :Eu(II)450 nm52 nmランプ三色蛍光灯[34]
バムBaMgAl 10 O 17 :Eu,Mn青緑456 nm、514 nmランプ
BaMg 2 Al 16 O 27 :Eu(II)、Mn(II)青緑456 nm、514 nm50 nm 50% [34]ランプ
Ce 0.67 Tb 0.33 MgAl 11 O 19 :Ce,Tb543 nmランプ三色蛍光灯
Zn 2 SiO 4 :Mn、Sb 2 O 3528 nmランプ
CaSiO 3 :Pb、Mnオレンジピンク615 nm83 nm [34]ランプ
CaWO 4 (灰重石)417 nmランプ
CaWO 4 :Pb433 nm/466 nm111 nmランプ広帯域[34]
マグネシウムWO4ペールブルー473 nm118 nmランプ広帯域、デラックスブレンドコンポーネント[34]
(Sr,Eu,Ba,Ca) 5 (PO 4 ) 3 Clランプ三色蛍光灯
Sr 5 Cl(PO 4 ) 3 :Eu(II)447 nm32 nm [34]ランプ
(Ca,Sr,Ba) 3 (PO 4 ) 2 Cl 2 :Eu452 nmランプ
(Sr,Ca,Ba) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 :Eu453 nmランプ三色蛍光灯
Sr 2 P 2 O 7 :Sn(II)460 nm98 nmランプ広帯域、デラックスブレンドコンポーネント[34]
Sr 6 P 5 BO 20 :Eu青緑480 nm82 nm [34]ランプ
Ca 5 F(PO 4 ) 3 :Sb482 nm117 nmランプ広帯域[34]
(Ba,Ti) 2 P 2 O 7 :Ti青緑494 nm143 nmランプ広帯域、デラックスブレンドコンポーネント[34]
Sr(POSrF2 :Sb, Mn502 nmランプ
Sr 5 F(PO 4 ) 3 :Sb,Mn青緑509 nm127 nmランプ広帯域[34]
Sr 5 F(PO 4 ) 3 :Sb,Mn青緑509 nm127 nmランプ広帯域[34]
LaPO4:Ce,Tb544 nmランプ三色蛍光灯
(La,Ce,Tb)PO 4ランプ三色蛍光灯
(La,Ce,Tb)PO 4 :Ce,Tb546 nm6 nmランプ三色蛍光灯[34]
Ca 3 (PO 4 ) 2 . CaF 2 :Ce,Mn黄色568 nmランプ
(Ca,Zn,Mg) 3 (PO 4 ) 2 :Snオレンジピンク610 nm146 nmランプ広帯域、ブレンド成分[34]
(Zn,Sr) 3 (PO 4 ) 2 :Mnオレンジレッド625 nmランプ
(Sr,Mg) 3 (PO 4 ) 2 :Snライトオレンジピンク626 nm120 nm蛍光灯広帯域、デラックスブレンドコンポーネント[34]
(Sr,Mg) 3 (PO 4 ) 2 :Sn(II)オレンジレッド630 nm蛍光灯
Ca 5 F(PO 4 ) 3 :Sb,Mn3800K蛍光灯ライトホワイトブレンド[34]
Ca 5 (F,Cl)(PO 4 ) 3 :Sb,Mn白 - 冷たい/暖かい蛍光灯2600~9900 K、超高出力ランプの場合[34]
イットリウム、ユウロピウム)2O3ランプ三色蛍光灯
Y 2 O 3 :Eu(III)611 nm4 nmランプ三色蛍光灯[34]
Mg 4 (F)GeO 6 :Mn658 nm17 nm高圧水銀ランプ[34]
Mg 4 (F)(Ge,Sn)O 6 :Mn658 nmランプ
Y(P,V)O 4 :ユウロピウムオレンジレッド619 nmランプ
YVO 4 :Euオレンジレッド619 nm高圧水銀ランプおよびメタルハライドランプ
Y 2 O 2 S:ユウロピウム626 nmランプ
3.5  MgO  · 0.5 MgF 2  · GeO 2  :Mn655 nmランプ3.5  MgO  · 0.5  MgF 2  ·  GeO 2  :Mn
Mg 5 As 2 O 11 :Mn660 nm高圧水銀ランプ、1960年代
SrAl 2 O 7 :Pb紫外線313 nm医療用特殊蛍光灯紫外線
カムLaMgAl 11 O 19 :Ce紫外線340 nm52 nmブラックライト蛍光灯紫外線
ラップラPO 4 :Ce紫外線320 nm38 nm医療用および科学用UVランプ紫外線
SACSrAl 12 O 19 :Ce紫外線295 nm34 nmランプ紫外線
SrAl 11 Si 0.75 O 19 :Ce 0.15 Mn 0.15515 nm22 nmランプコピー機用単色ランプ[37]
BSPBaSi 2 O 5 :Pb紫外線350 nm40 nmランプ紫外線
SrFB 2 O 3 :Eu(II)紫外線366 nmランプ紫外線
SBESrB 4 O 7 :Eu紫外線368 nm15 nmランプ紫外線
SMSSr 2 MgSi 2 O 7 :Pb紫外線365 nm68 nmランプ紫外線
MgGa 2 O 4 :Mn(II)青緑ランプブラックライトディスプレイ

様々な

X 線スクリーン、中性子検出器アルファ粒子 シンチレーターなどとして使用するために市販されているその他の蛍光体は次のとおりです。

リン光体構成波長減衰残光X線吸収使用法
Gd 2 O 2 S:Eu627 nm850μsはい高いX線、中性子、ガンマ線
Gd 2 O 2 S:Pr513 nm4μsいいえ高いX線、中性子、ガンマ線
Gd 2 O 2 S:Pr,Ce,F513 nm7μsいいえ高いX線、中性子、ガンマ線
Y 2 O 2 S:Pr513 nm7μsいいえ低エネルギーX線
HS亜鉛
0.5
CD
0.4
S:Ag
560 nm80μsはい効率的だが解像度が低いX線
HSr亜鉛
0.4
CD
0.6
S:Ag
630 nm80μsはい効率的だが解像度が低いX線
CdWO 4475 nm28μsいいえX線およびガンマ線用の増感リン光体
CaWO 4410 nm20μsいいえX線およびガンマ線用の増感リン光体
マグネシウムWO 4500 nm80μsいいえ増感リン光体
ヤップYAlO 3 :Ce370 nm25ナノ秒いいえ電子用、光電子増倍管に最適
ヤグY 3 Al 5 O 12 :Ce550 nm70ナノ秒いいえ電子用、光電子増倍管に最適
YGGY 3 (Al,Ga) 5 O 12 :Ce530 nm250ナノ秒低い電子用、光電子増倍管に最適
CdS:インジウム525 nm<1 ナノ秒いいえ超高速、電子用
ZnO:Ga390 nm<5 nsいいえ超高速、電子用
アントラセン447 nm32ナノ秒いいえアルファ粒子と電子の場合
プラスチック(EJ-212400 nm2.4ナノ秒いいえアルファ粒子と電子の場合
P1Zn 2 SiO 4 :Mn530 nm11ナノ秒低い電子の場合
GS硫化亜鉛:銅520 nm長さX線検査の場合
NaI :TlX線、アルファ線、電子線の場合
CsI :Tl545 nm5μsはいX線、アルファ線、電子線の場合
ND6 LiF /ZnS:Ag455 nm80μs熱中性子の場合
NDg6 LiF/ZnS:Cu、Al、Au565 nm35μs中性子の場合
セリウムドープYAG蛍光体黄色

参照

参考文献

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参考文献

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  • 蛍光、リン光
  • CRT蛍光体特性(P番号)
  • CRT蛍光体の組成
  • 白色LED用シリコン系酸窒化物および窒化物蛍光体 - レビュー
  • [1] 2023年4月10日アーカイブ、Wayback Machineより[2] 2023年4月10日アーカイブ– RCAマニュアル、蛍光スクリーン(P1~P24)
  • 無機リン光体の組成、調製および光学的性質、ウィリアム・M・イェンおよびマーヴィン・J・ウェーバー 2016年3月6日アーカイブ、Wayback Machineにて
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