タンタル酸ルテチウム

LuTaO 4のM'構造。原子はO（赤）、Ta（青）、Lu（緑）である。

タンタル酸ルテチウムは、ルテチウム、タンタル、酸素からなる化合物で、化学式はLuTaO 4です。密度は9.81 g/cm 3 [1]で、この混合酸化物は既知の白色安定物質の中で最も高密度です。（二酸化トリウムThO 2も白色で、密度は10 g/cm 3とより高くなりますが、放射能に対して不安定です。物質として不安定になるほど放射能は高くありませんが、減衰率が低いため、電離放射線検出用の蛍光体などの特定の用途には適していません。）LuTaO 4は白色で高密度であるため、蛍光体用途に最適ですが、ルテチウムの高コストがネックとなっています。[2] [3]

プロパティ

標準条件下では、LuTaO 4は単斜晶系（M'と表記、ピアソン記号mP12、空間群=P2/a、No.13）のフェルグソナイト型結晶構造をとる。これは1,600℃でアニール処理することでI2/a（M）構造に変化させることができる。どちらの構造も標準条件下では安定である。 [4] M'構造では、ルテチウム原子は酸素と8配位し、C 2サイト対称性を持つ歪んだ逆プリズムを形成する。タンタル酸ルテチウムの構造は、タンタル酸イットリウム（YTaO 4）およびタンタル酸ガドリニウム（GdTaO 4 ）の構造と同一である。[5]

タンタル酸ルテチウム自体は弱い蛍光を発する。明るい発光は、結晶成長過程で少量（約1%）の各種希土類元素をドーパントとして組み込むことで実現される。ドーパントとしては、ユーロピウム（610 nmの鋭い赤色線）、サマリウム（赤色：610 nm）、テルビウム（緑がかった黄色：495および545 nmの線）、プラセオジム（赤色：615 nm）、ツリウム（青色：455 nm）、ジスプロシウム（オレンジ色：580 nm）、ニオブ（青色：400 nm、ブロードピーク）などがある。発光は、電子、X線、または220 nmの紫外線によって最もよく励起される。LuTaO 4は高密度であるためX線励起に有利であり、他の材料と比較して、LuTaO 4ではX線による吸収が比較的効率的で強い。LuTaO 4は熱ルミネセンスも示す。つまり、照明後に加熱すると暗闇で光る。[1]

準備

ルテチウムタンタル酸塩の試料を調製するには、ルテチウム酸化物とタンタル酸化物（Lu 2 O 3とTa 2 O 5）の粉末を混合し、1,200℃以上の温度で数時間焼鈍する。蛍光体を調製するには、焼鈍前に他の希土類金属の酸化物などの適切な材料を少量混合物に加える。冷却後、生成物を水で浸出させ、洗浄、濾過、乾燥することで、マイクロメートルサイズのLuTaO 4粒子からなる白色粉末が得られる。[1]

参考文献

  1. ^ abc Blasse, G. ; Dirksen, G.; Brixner, L.; Crawford, M. (1994). 「LuTaO4をベースとした材料の発光」. Journal of Alloys and Compounds . 209 ( 1–2 ): 1–2 . doi :10.1016/0925-8388(94)91069-3.
  2. ^ 塩谷茂雄 (1998). リン光体ハンドブック. CRC Press. p. 846. ISBN 0-8493-7560-6。
  3. ^ CK Gupta, Nagaiyar Krishnamurthy (2004). 希土類元素の抽出冶金学. CRC Press. p. 32. ISBN 0-415-33340-7。
  4. ^ Liu, W.; Zhang, Q.; Ding, L.; Sun, D.; Luo, J.; Yin, S. (2009). 「M′型構造を持つLuTaO 4 :RE 3+ (RE 3+ = Eu 3+ , Tb 3+ )のフォトルミネッセンス特性」. Journal of Alloys and Compounds . 474 ( 1– 2): 226– 228. doi :10.1016/j.jallcom.2008.06.059.
  5. ^ Guokui Liu, Bernard Jacquier (2005). 光学材料における希土類元素の分光学的特性. Springer. p. 505. ISBN 3-540-23886-7。
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