可視光から近赤外光の波長可変励起による微弱光検出を利用した蓄光蛍光体の研究

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ユーロピウムを添加した硫化カルシウム蛍光体において、生じる赤色の蓄光現象について詳細に調べた。そして、赤色の光刺激発光が生じることを見い出した。波長940nmの近赤外光をあてることによって、波長650nmの赤色光が生じた。通常は波長の短い光をあてて波長の長い発光を生じさせるが、逆に、あてる光よりも短い波長の光が生じている。エネルギー上方変換に相当し、ふつうはおきない現象である。蓄光蛍光体のトラップ準位にうまく蓄積されたエネルギーを、近赤外光で解放させてユーロピウムまで移送させ、赤色発光を生じさせている。この光刺激発光は、通常は近赤外レーザー光といった強い光をあてて研究されているが、テレビのリモコンに使われている弱い近赤外LEDの光で赤色発光を生じさせることができた。ジスプロシウムイオンやアルカリ金属イオンなどにより形成されるトラップ準位によって、蓄光や光刺激発光が生じた。ジスプロシウムイオンとアルカリ金属イオンは、独立に異なるエネルギー深さのトラップ準位を形成することがわかった。そして、光刺激発光の増大にもっとも大きく寄与するのは塩素イオンであった。近赤外光を10秒あてて消した後の蓄光減衰曲線は、近赤外光をまったくあてない場合の減衰曲線と同じであった。すなわち、蓄光に寄与するトラップ準位と、光刺激発光に寄与するトラップ準位とは異なることを明瞭に示す結果となった。暗所で60分放置した後に近赤外光をあてて生じた光刺激発光の強さは、すぐに光刺激発光をえた場合の68%の強さであった。暗所での保持によりトラップ準位に蓄積されたエネルギーの散逸はすくないことが確認された。以上の結果は、LEDという弱い光で光刺激発光が生じることを実証するものである。今後、あてる光の波長を変えることによってトラップ準位のエネルギー深さを調べることが可能であることを示している。