JPH0412910B2 - - Google Patents
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- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
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Description
本発明は蛍光体およびその製造方法に関する。
さらに詳しくは本発明は、希土類元素付活2価金
属フルオロハライド蛍光体およびその製造方法に
関する。
従来、フルオロハライド系蛍光体の1種とし
て、主としてアルカリ土類金属である2価金属の
フルオロハライド化合物を母体とし、希土類元素
を付活剤とする希土類元素付活2価金属フルオロ
ハライド蛍光体が知られている。例えば、特公昭
51−28591号公報には、その組成式が
(Ba1-x-y、Srx、Cay、Eu2+ p)
F(Cl1-a-b、Bra、Ib)
(但x,y,p,aおよびbはx+y+p≦
1、y≦0.20、0.001≦p≦0.20およびa+b≦1
なる条件を満たす数である)
で表わされる2価のユーロピウム付活2価金属フ
ルオロハライド蛍光体が開示されている。この蛍
光体はX線、紫外線、電子線等で励起すると
390nm付均に発光スペクトル分布のピークをもつ
た近紫外発光を示す。特に、この蛍光体はX線に
対する吸収効率が高く、また上記近紫外発光がX
線フイルムの分光感度に合致しているところか
ら、X線増感紙用の蛍光体として実用されてい
る。
上述の特公昭51−28591号公報に開示されてい
るような希土類元素付活2価金属フルオロハライ
ド蛍光体は、蛍光体原料を600乃至1000℃の温度
で適当な時間焼成することによつて得ることがで
きるが、この蛍光体は焼成過程で焼結を起こし易
いという性質を有している。従つて、この蛍光体
の製造においてはは一般に焼成の後に粉砕作業お
よびそれに伴う分級作業を行なわねばならず、こ
のために製造工程が複雑となるのみならず蛍光体
の収率は著しく低くなる。また焼結現象は蛍光体
の発光特性、特に発光効率にマイナスの効果しか
与えないというのが蛍光体技術分野における通説
であり、従つてこの希土類元素付活2価金属フル
オロハライド蛍光体においても、焼成過程におけ
る焼結現象にはこの蛍光体の発光効率に悪影響を
及ぼしているものと考えられる。
米国特許第4080306号に述べられているように、
上記焼結現象は蛍光体原料中にKCl、NaCl、
LiCl、BaCl2、MgCl2等の融剤を添加することに
よつて緩和することができるが、溶剤を使用した
場合には焼成工程の後に融剤除去のための水洗工
程を設けねばならず、粉砕工程およびそれに伴う
分級工程は不必要となるがその代わりに新たにこ
の水洗工程が必要となり、従つて融剤を使用する
方法は処理時間を多少短縮できるとは言うものの
製造工程を簡略化したものとは言い難い。さらに
希土類元素付活2価金属フルオロハライド蛍光体
は水に対して比較的高い溶解度を有していること
から、水洗処理中に融剤と共に蛍光体も流出して
しまい、このために蛍光体の収率が低下し、この
点からも融剤の使用は好ましくない。
また、希土類元素付活2価金属フルオロハライ
ド蛍光体は吸湿性を有するものであり、このため
に粉体としての流動性に乏しく凝集を起こし易い
という欠点を有している。従つてこの蛍光体を実
用するにあたつて凝集のためにその取扱いに支障
をきたすことがしばしば生じる。
さらに、希土類元素付活2価金属フルオロハラ
イド蛍光体の残光特性は必ずしも満足のゆくもの
ではない。たとえば、米国特許第3951848号には、
発光輝度の向上のために2価のユーロピウム付活
バリウムフルオロクロライド蛍光体原料にアルミ
ニウム、鉛、タリウムの各金属酸化物を添加した
蛍光体が述べられているが、この蛍光体の残光の
減衰は比較的遅く、残光特性の面からは充分満足
のいくものとはいえない。
先に述べたように希土類元素付活2価金属フル
オロハライド蛍光体がX線増感紙、蓄積型放射線
像変換器等に大量に使用されている、あるいは使
用されつつある今日、この蛍光体における上記の
ような欠点はコストおよび蛍光体特性の両面にお
ける重大な問題であり、)焼成過程で焼結を起
さず、かつ、)発光輝度が高く、かつ、)粉
体流動性が良好で、さらに、)残光特性のよ
い、という従来の問題点をすべて解決した蛍光体
が切望されている。
本発明は上述のような状況の下でなされたもの
であり、焼成過程で焼結を起こさず、従つて焼成
後の粉砕工程およびそれに伴う分級工程が不用で
あり、このために経済的にかつ高収率で得ること
ができる希土類元素付活2価金属フルオロハライ
ド蛍光体およびその製造法を提供することを目的
とするものである。
また、本発明は発光輝度の向上した希土類元素
付活2価金属フルオロハライド蛍光体およびその
製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
さらに本発明は、粉体流動性の良好な希土類元
素付活2価金属フルオロハライド蛍光体およびそ
の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
さらに本発明は、残光特性の良好な希土類元素
付活2価金属フルオロハライド蛍光体およびその
製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
本発明者等は上記目的を達成するため、前述の
特公昭51−28591号公報に開示されている2価の
ユーロピウム付活2価金属フルオロハライド蛍光
体、および組成式が
M〓FX・xA:yLn
(但しM〓はBa、CaおよびSrのうちの少なく
とも1種、LnはEuおよびSmのうちの少なくとも
1種、XはBrおよびIのうちの少なくとも1種
であり、yは0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある)
で表わされる希土類元素付活2価金属フルオロハ
ライド蛍光体について種々の研究を行なつてき
た。その結果、これらの希土類元素付活2価金属
フルオロハライド蛍光体を製造するにあたつて蛍
光体原料に特定の化合物を添加混合して焼成を行
ない、蛍光体中に特定の金属酸化物を含有せしめ
た場合には、焼成過程で焼結が起こらず、従つて
焼成後粉砕およびそれに伴う分級を行なう必要が
なく、このために収率よく蛍光体を製造すること
ができること、また得られた蛍光体は従来のもの
に比較して高輝度の発光を示し、かつ粉体流動性
および残光特性も良好であることを見出し、本発
明を完成するに至つた。
本発明の希土類元素付活2価金属フルオロハラ
イド蛍光体は、その組成式が
M〓FX・xA:yLn
(但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある)
で表わされるのものである。ただし、M〓のBaあ
るいはSrは、前述の特公昭51−28591号公報に開
示されている2価のユーロピウム付活2価金属フ
ルオロハライド蛍光体の場合と同様に少量(20原
子%以内)のCaで置換されていてもよい。
また本発明の希土類元素付活2価金属フルオロ
ハライド蛍光体の製造方法は
BaF2およびSrF2のうちの少なくとも1種で
ある2価金属弗化物、
BrおよびIのうち少なくとも1種を含むハ
ロゲン供与剤、
Eu化合物群およびSm化合物群から選ばれる
1種もしくは2種以上の希土類元素化合物であ
る付活剤原料、および
Al2O3ならびに高温で容易にAl2O3に変わり
うるAl化合物の少なくともいずれかである金
属酸化物原料、
を用いて化学量論的に
M〓FX・xA:yLn
(但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある)
なる組成で表わされる蛍光体原料を調製し、この
蛍光体原料を焼成することを特徴とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の希土類元素付活2価金属フルオロハラ
イド蛍光体は以下に述べる製造方法によつて製造
される。まず、原料としては
BaF2およびSrF2のうちの少なくとも1種で
ある2価金属弗化物、
BrおよびIのうちの少なくとも1種を含む
ハロゲン供与剤、
Eu化合物群およびSm化合物群から選ばれる
1種もしくは2種以上の希土類元素化合物であ
る付活剤原料、および
Al2O3ならびに高温で容易にAl2O3に変わり
うるAl化合物の少なくともいずれかである金
属酸化物原料、
の4つが用いられる。上記)のハロゲン供与剤
は蛍光体の構成成分であるBrおよびIのうちの
少なくとも1種であるハロゲンを供与するもので
あり、このハロゲン供与剤としてはBaおよびSr
である2価金属の弗化物および塩化物を除くハロ
ゲン化物(臭化物および沃化物)、弗素および塩
素を除くハロゲンのアンモニウム塩(NH4Brお
よびNH4I)等が用いられる。ハロゲンとして、
BrおよびIを用いることにより、前記の米国特
許第3951848号に開示されているClを用いた
Al2O3添加ユーロピウム付活バリウムフルオロク
ロライド蛍光体よりも優れた残光特性を得ること
ができる。なおハロゲン供与剤として上記2価金
属ハロゲン化物が用いられる場合、このハロゲン
供与剤は、BrおよびIのうちの少なくとも1種
を供与するのみならず、本発明の蛍光体の別の構
成成分である2価金属の一部をも供与する。すな
わち、ハロゲン供与剤が上記2価金属ハロゲン化
物でない場合には、得られる蛍光体の構成成分で
ある2価金属は上記)の2価金属弗化物のみに
よつてまかなわれるが、ハロゲン供与剤が上記2
価金属ハロゲン化物である場合には、蛍光体の構
成成分である2価金属は上記)の2価金属弗化
物とこのハロゲン供与剤とによつてまかなわれ
る。
上記)の付活剤原料として用いられるEuお
よびSm化合物としては、酸化物、ハロゲン化物、
硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩等が用いられる。これら
希土類元素化合物は固体のまま用いられてもよい
が、蛍光体原料中での拡散性を良くするために溶
液として用いられるのが、より好ましい。これら
希土類元素化合物の溶液は希土類元素化合物を
HBr、HNO3等の酸に溶解せしめることによつて
容易に調製することができる。
上記)のAl2O3は焼成過程における焼結を防
止する役目をするものであり、また得られる蛍光
体中に残留してその蛍光体の発光輝度、粉体流動
性および残光特性を高めるものである。上記のよ
うに、Al2O3の他に、高温で容易にAl2O3に変わ
りうる化合物を用いることができる。この高温で
容易にAl2O3に変わりうるAl化合物の具体例とし
ては、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、水酸化物等の高
温で容易に分解してAl2O3になる化合物が挙げら
れる。
また金属酸化物原料は平均粒子径が10乃至1000
Åの微粒子を用いるのが好ましい。平均粒子径が
10Åよりも小さい場合には金属酸化物原料粒子ど
うしが互いに凝集し易く、このために金属酸化物
原料が均一に拡散した蛍光体原料を得ることが困
難となる。一方平均粒子径が1000Åよりも大きい
場合には焼結防止効果等の本発明の効果は小さい
ものとなる。上記の平均粒子径範囲内でも、特に
30乃至700Åの範囲が好ましく、より好ましくは
50乃至500Åの範囲である。
次に上記4つの原料を用いて化学量論的に
M〓FX・xA:yLn
(但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある)
なる組成で表わされる蛍光体原料を調製する。
焼成過程における焼結防止効果および得られる
蛍光体の発光輝度と粉体流動性の点から、上記x
は10-5≦x≦0.3であるのが好ましく、より好ま
しくは10-4≦x≦0.2である。なお上記組成式に
おいて、Lnが2種の希土類元素からなる場合に
はyは各希土類元素のグラム原子数を合計した数
を示すものであることは言うまでもない。
蛍光体原料は上記4つの原料を単に混合するこ
とによつて調製してもよいし、あるいは上記)
の2価金属弗化物と上記)のハロゲン供与剤を
用いてあらかじめその組成式が
M〓FX
(但しM〓は、BaおよびSrのうちの少なくとも
1種、XはBrおよびIのうち少なくとも1種で
ある)
で表わされる2価金属フルオロハライドを生成せ
しめ、しかる後この2価金属フルオロハライド
に、上記)の付活剤原料および上記)の
Al2O3またはAl化合物を混合することによつて調
製してもよいし、あるいは上記)の付活剤原料
および上記)のAl2O3またはAl化合物を介在さ
せた状態で、上記)の2価金属弗化物と上記
)のハロゲン供与剤とを反応させ、付活剤原料
および金属酸化物原料(AAl2O3またはAl化合
物)を含む上記2価金属フルオロハライドを生成
させることによつて調製してもよい。上記3つの
蛍光体原料調製方法のうちでも、第2および第3
の方法を用いた場合により良好な結果が得られ
る。第2および第3の蛍光体原料調製方法におい
て、2価金属弗化物とハロゲン供与剤とから2価
金属フルオロハライドを、あるいは2価金属弗化
物、ハロゲン供与剤、付活剤原料および金属酸化
物原料から付活剤原料および金属酸化物原料を含
む2価金属フルオロハライドを生成せしめるのに
は種々の方法が採用される。例えば2価金属フル
オロハライド、あるいは付活剤原料および金属酸
化物原料を含む2価金属フルオロハライドは、2
価金属弗化物と先に述べた2価金属ハロゲン化物
(ハロゲン供与剤)を、あるいは2価金属弗化物、
2価金属ハロゲン化物、付活剤原料および金属酸
化物原料を混合し、得られる混合物を100℃以上
の温度で数時間加熱することによつて容易に生成
せしめることができる(乾式法)。または2価金
属フルオロハライド、あるい付活剤原料および金
属酸化物原料を含む2価金属フルオロハライド
は、2価金属弗化物の懸濁液に2価金属ハロゲン
化物溶液を、あるいは2価金属ハロゲン化物溶
液、付活剤原料および金属酸化物原料を加えて充
分に撹拌し、2価金属弗化物と2価金属ハロゲン
化物とを反応させることによつても容易に生成せ
しめることができる(湿式法)。上記第3の方法
によつて得られる蛍光体原料は、2価金属フルオ
ロハライド、付活剤原料および金属酸化物原料の
均一な混合物である。なお、上記第2の方法によ
つて蛍光体原料を調製する場合、上記乾式法およ
び湿式法のいずれにおいても反応系中に付活剤原
料を介在させることによつて、2価金属フルオロ
ハライドの生成と同時にこの2価金属フルオロハ
ライドと付活剤原料との均一な混合をも達成する
ことができる。
上記第1および第2の蛍光体原料調製方法にお
いて、2価金属弗化物、ハロゲン供与剤、付活剤
原料および金属酸化物原料、あるいは2価金属フ
ルオロハライド、付活剤原料および金属酸化物原
料は充分に混合され蛍光体原料とされる。混合は
撹拌羽根のついた撹拌機、各種ミキサー、V型ブ
レンダー、ボールミル、ロツドミル等の通常の混
合機によつて行なわれる。なお、付活剤原料が溶
液として用いられる場合には、この付活剤原料溶
液を含む調合物をあらかじめ乾燥し、しかる後上
記混合を行なうのが好ましい。また、先に述べた
ように、金属酸化物原料は平均粒子径が10乃至
1000Åの微粒子を用いるのが好ましいが、金属酸
化物原料を除いた調合物も平均粒子径が比較的小
さなものを用いるのが好ましく、通常は平均粒子
径が約1乃至約100μのものが用いられる。従つ
て金属酸化物原料を除いた調合物の平均粒子径が
約100μよりも大きい場合には、この調合物をあ
らかじめ粉砕し、場合によつては、さらに分級し
て平均粒子径が上記範囲となるようにしておくの
が好ましい。粉砕は乳鉢、ボールミル、チユーブ
ミル、遠心ミル等の通常の粉砕機によつて行なわ
れる。なお、この粉砕は金属酸化物原料を添加し
た後の調合物について行なつてもよいし、さらに
金属酸化物原料を添加した後の調合物について行
なう場合には蛍光体原料調製のための混合を兼ね
て行なつてもよい。また、上記粉砕は上記第3の
方法によつて調製された蛍光体原料について行な
つてもよい。
上述のようにして調製された蛍光体原料は、従
来の希土類元素付活2価金属フルオロハライド蛍
光体製造における蛍光体原料(すなわち本発明の
製造方法における蛍光体原料より金属酸化物原料
を除いたもの)に比較して極めて優れた粉体流動
性を示す。これは従来の蛍光体原料の有する吸湿
性が金属酸化物原料の混入によつて緩和されるた
めであると考えられる。蛍光体原料の粉体流動性
が向上したことによつて、耐熱性容器への充填作
業等以下に述べる焼成を行なうまでの蛍光体原料
の取扱いが非常に容易になる。このように蛍光体
原料の粉体流動性が向上することも、本発明の製
造方法における利点の1つである。
次に上記蛍光体原料をアルミナルツボ、石英ル
ツボ、石英ボート等の耐熱性容器に充填して焼成
炉に入れ焼成を行なう。焼成雰囲気としては周囲
雰囲気(酸化性雰囲気)、還元性雰囲気あるいは
不活性雰囲気のいずれを用いてもよいが、周囲雰
囲気中で焼成を行なう場合には蛍光体が酸化され
ることがあるので、好ましくは焼成は、還元性雰
囲気中あるいは不活性雰囲気中で行なわれる。還
元性雰囲気としては10容量%以下の水素ガスを含
む窒素ガス雰囲気、炭素蒸気雰囲気等が用いられ
る。また、不活性雰囲気としては窒素ガス雰囲
気、アルゴンガス雰囲気等が用いられる。なお本
発明の希土類元素付活2価金属フルオロハライド
蛍光体に包含される極めて実用的な蛍光体として
2価のEuを付活剤とする蛍光体があるが、この
蛍光体を製造するにあつたては付活剤原料として
3価のEu化合物が用いられ、焼成過程でEuは3
価から2価へ還元される。従つて、この2価の
Euを付活剤とする蛍光体を製造する場合には、
焼成雰囲気は還元性雰囲気であることを必須とす
る。
焼成温度は蛍光体原料の種類(すなわち目的と
する蛍光体の種類)等によつて異なるが、一般に
従来の製造方法と同じく600乃至1000℃の範囲が
適当であり、好ましくは700乃至950℃の範囲であ
る。焼成時間は蛍光体原料の種類、蛍光体原料の
耐熱性容器への充填量、焼成温度等によつて異な
るが、上記焼成温度範囲においては一般に30分乃
至48時間が適当であり、好ましくは1乃至12時間
である。なお、上記の焼成条件で一度焼成した後
焼成物を、一旦焼成炉外に取り出して混合し、し
かる後同一条件で再焼成を行なえば得られる蛍光
体の発光輝度をさらに高めることができる。
上述の焼成によつて蛍光体原料から蛍光体が生
成されるが、得られる蛍光体は蛍光体原料に含ま
れる金属酸化物原料の焼結防止作用によつて従来
の蛍光体のように焼結してあらず粉体である。従
つて焼成によつて得られる蛍光体は従来の焼結し
た蛍光体のように焼成後粉砕およびそれに伴う分
級を行なう必要はなく、そのままあるいは必要に
応じて分級を行なつた後各種用途に使用すること
ができる。このように本発明の製造方法において
は焼成工程後粉砕工程およびそれに伴う分級工程
は不用であり、従つて製造工程を短縮することが
でき、また収率よく蛍光体を得ることができる。
さらに本発明の製造方法によつて得られた蛍光体
は以下に述べるように従来の蛍光体よりも優れた
蛍光体特性を示す。
以上説明した製造方法のよつて製造される本発
明の希土類元素付活2価金属フルオロハライド蛍
光体は、その組成式が
M〓FX・xA:yLn
(但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある)
で表わされるものである。すなわち、本発明の蛍
光体は従来のAl2O3添加ユーロピウム付活バリウ
ムフルオロクロライド蛍光体をAl2O3添加希土類
元素付活バリウムフルオロブロマイド蛍光体、あ
るいはAl2O3添加希土類元素付活バリウムフルオ
ロアイオダイド蛍光体に改良したものである。本
発明の蛍光体はX線、紫外線、電子線等の励起下
において、金属酸化物を含まない従来の蛍光体よ
りも高輝度の発光を示すと共に、従来の金属酸化
物を含むフルオロクロハライド蛍光体よりも優れ
た残光特性を示す。本発明の蛍光体のうちでもそ
の蛍光体原料が上記湿式法で調製された蛍光体は
特に優れた残光特性を示すようである。なお、本
発明の蛍光体の発光スペクトルは、Al2O3を含ま
ない従来の蛍光体の発光スペクトルと実質的に同
じである。
また本発明の蛍光体はその構成成分である
Al2O3によつて吸湿性が緩和され、このために金
属酸化物を含まない従来の蛍光体よりも優れた粉
体流動性を示す。従つて本発明の蛍光体は種々の
用途に使用するに際しての取扱いが従来の蛍光体
よりも極めて容易になる。
本発明の希土類元素付活2価金属フルオロハラ
イド蛍光体に包含される蛍光体のうち実用性が特
に高い蛍光体として、2価金属(上記組成式の
M〓)がBaおよびSrのうちの少なくとも1種であ
るアルカリ土類金属(ただし、前述のようにその
一部はCaで置換されていてもよい)であり、付
活剤(上記組成物のLn)が2価のEuである2価
のEu付活アルカリ土類金属フルオロハライド蛍
光体が挙げられる。Al2O3の量(上記組成式の
x)は2価金属フルオロハライド(上記組成式の
M〓FX)1モルに対して10-5乃至0.3モルである
のが好ましく、より好ましくは10-4乃至0.2モル
である。
以上説明したように、本発明の希土類元素付活
2価金属フルオロハライド蛍光体の製造方法によ
れば焼成過程での蛍光体の焼結を防止することが
でき、このために焼成後の粉砕工程およびそれに
伴う分級工程を省略することができる。従つて本
発明の製造方法によれば製造工程を短縮すること
ができ、また蛍光体の収率を高めることができ、
希土類元素付活2価金属フルオロハライド蛍光体
を低コストで得ることができる。また本発明の製
造方法は融剤を使用する製造方法と比較しても水
洗工程が不要である、収率が高い等の製造上の利
点を有している。また本発明の希土類元素付活2
価金属フルオロハライド蛍光体は、従来のものよ
りも発光輝度、粉体流動性および残光特性のいず
れにおいても優れたものである。このように本発
明は、希土類元素付活2価金属フルオロハライド
蛍光体におけるコストおよび蛍光体特性の両面を
改良するものであり、その工業的利用価値は非常
に大きなものである。
次に実施例によつて本発明を説明する。なお、
以下に述べる実施例は2価のEu付活アルカリ土
類金属フルオロハライド蛍光体についてのもので
あるが、本発明の蛍光体に包含されるその他の蛍
光体についても蛍光体の種類によつて効果の差が
あるにせよ以下の実施例で述べられる効果と同じ
効果が得られることが確認された。
〔実施例 1〕
付活する希土類元素としてユーロピウムだけで
なくサマリウムも用いた実施例について述べる。
試薬特級BaF2(森田化学(株)製)87.68gと試薬
特級BaBr2・2H2O(関東化学(株)製)166.6gとを
秤量し、めのう乳鉢中で30分間充分に粉砕混合
し、得られた混合物を150℃で2時間加熱するこ
とによりBaFBrを得た。このようにして得た
BaFBrに、HBrに溶解させた試薬特級Eu2O3(和
光純薬(株)製)の溶液を、BaFBr1モルにつきEuが
10-3グラム原子となるように添加し、さらにHBr
に溶解させた試薬特級Sm2O3(和光純薬(株)製)の
溶液を、BaFBr1モルにつきSmが10-3グラム原
子となるように添加し充分に混錬した。得られた
スラリーを130℃で2時間減圧加熱して乾燥させ
た後、高純度アルミナ製自動乳鉢
(RETSCHMUHLE社製GRINDO−MAT)中で
2時間粉砕混合してBaFBr、EuBr3および
SmBr3の混合物を得た。
次に上記混合物に平均粒子径50乃至200Åの高
純度Al2O3微粒子(日本アエロジル(株)製)を
BaFBr1モルにつき0.056モル添加して蛍光体原料
を調製した。この蛍光体原料の粉体流動性は極め
てよく、粒子どうしの凝集はみられなかつた。
上述のようにして調製した蛍光体原料を20gと
り、石英ボードに入れてチユーブ炉中で焼成を行
なつた。焼成は1容量%の水素ガスを含む窒素ガ
スを流速280c.c./分で流しながら900℃で4時間行
なつた。焼成後石英ボードをチユーブ炉から取り
出し、室温まで放冷して、組成式がBaFBr・
0.056Al2O3:0.001Eu2+、0.001Sm、で表わされ
る蛍光体を得た。この蛍光体は焼結しておらず粉
体として得られた。
一方、比較のため上記BaFBr、EuBr3および
SmBr3の混合物を金属酸化物原料(Al2O3または
前記Al化合物)を添加混合することなく、上記
と同じ焼成条件で焼成して蛍光体を得た。得られ
た蛍光体は焼結していたので上記自動乳鉢体中で
30間粉砕し粉体とした。
上述のようにして得られた本発明の蛍光体は金
属酸化物原料(Al2O3または前記Al化合物)を添
加混合しない蛍光体の4倍程度の発光輝度を示す
と共に粉体流動性も優れたものであり、また篩に
よる分級の収率も著しく高かつた。
〔実施例 2〕
本発明の蛍光体と従来の金属酸化物を含むフル
オロクロライド蛍光体および金属酸化物を含まな
いフルオロハライド蛍光体の残光特性を比較し
た。
1 まず、比較サンプルであるAl2O3添加ユーロ
ピウム付活バリウムフルオロクロライド蛍光体
の合成法について述べる。
試薬特級BaF2(森田化学(株)製)87.68gと試
薬特級BaCl2・2H2O(関東化学(株)製)122.16g
とを秤量し、めのう乳鉢中で30分間充分に粉砕
混合し、得られた混合物を150℃で2時間加熱
することによりBaFClを得た。このBaFClに
HClに溶解させた試薬特級Eu2O3(和光純薬(株)
製)の溶液を、BaFCl1モルにつきEuが0.001グ
ラム原子となるように添加し充分に混錬した。
得られたスラリーを130℃で2時間減圧加熱し
て乾燥させた後、高純度アルミナ製自動乳鉢
(RETSCH−MUHLE社製 GRINDOMAT)
中で2時間粉砕混合してBaFClとEuCl3の混合
物を得た。
次に上記BaFClとEuCl3の混合物に平均粒子
径50乃至200Åの高純度Al2O3微粒子(日本ア
エロジル(株)製)を、BaFCl1モルに対して0.056
モルだけ添加して、ミキサー(Willy A.
Bachofen社製 TURBULA)中で毎分90回転
で30分間混合し、蛍光体原料を調製した。
上述のようにして調製した蛍光体原料を20g
とり、石英ボードに入れてチユーブ炉中で焼成
を行なつた。焼成は1容量%の水素ガスを含む
窒素ガスを流速280c.c./分で流しながら900℃で
4時間行なつた。焼成後石英ボードをチユーブ
炉から取り出し、室温まで放冷した。
2 一方、本発明の蛍光体であるAl2O3添加ユー
ロピウム付活バリウムフルオロブロマイド蛍光
体は以下のようにして得た。
試薬特級BaF2(森田化学(株)製)87.68gと試
薬特級BaBr2・2H2O(関東化学(株)製)166.6g
とを秤量し、めのう乳鉢中で30分間充分に粉砕
混合し、得られた混合物を150℃で2時間加熱
することによりBaFBrを得た。このBaFBrに
HBrに溶解させた試薬特級Eu2O3(和光純薬(株)
製)の溶液を、BaFBr1モルにつきEuが0.001
グラム原子となるように添加し充分に混錬し
た。得られたスラリーを上述のフルオロクロラ
イド蛍光体の場合と同様の処理をし、BaFBr
とEuBr3の混合物を得た。これに上述のフルオ
ロクロライド蛍光体の場合と同様のAl2O3を添
加し、同様に混合して蛍光体原料を調製した。
この蛍光体原料の粉体流動性は極めてよく、粒
子どうしの凝集はみられなかつた。
この様にして得られた蛍光体原料を上述のフ
ルオロクロライド蛍光体の場合と同様に焼成し
蛍光体を得た。この蛍光体は焼結しておらず、
粉体として得られた。
3 さらに、本発明の蛍光体であるAl2O3添加ユ
ーロピウム付活バリウムフルオロアイオダイド
蛍光体は以下のようにして得た。
試薬特級BaF2(森田化学(株)製)175.34gと試
薬特級BaI2・2H2O関東化学(株)製)427.18gと
を秤量し、めのう乳鉢中で30分間充分に粉砕混
合し、得られた混合物を150℃で2時間加熱す
ることによりBaFIを得た。このBaFIにHIに
溶解させた試薬特級Eu2O3(和光純薬(株)製)の
溶液を、BaFI1モルにつきEuが0.001グラム原
子となるように添加し充分に混錬した。得られ
たスラリーを上述のフルオロクロライド蛍光体
およびフルオロブロマイド蛍光体の場合と同様
の処理をし、BaFIとEuI3の混合物を得た。こ
れに上述のフルオロクロライド蛍光体およびフ
ルオロブロマイド蛍光体の場合の場合と同様の
Al2O3を添加し、同様に混合して蛍光体原料を
調製した。この蛍光体原料の粉体流動性も極め
てよく、粒子どうしの凝集はみられなかつた。
この様にして得られた蛍光体原料を上述のフ
ルオロクロライドおよびフルオロブロマイド蛍
光体の場合と同様に焼成し蛍光体を得た。この
蛍光体も焼結しておらず、粉体として得られ
た。
4 上述のようにして得られた3種類の蛍光体
(それぞれ比較サンプル、サンプル1およびサ
ンプル2とよぶ)の組成式は以下のようであ
る。
比較サンプル BaFCl・0.056Al2O3:0.001Eu
サンプル1 BaFBr・0.056Al2O3:0.001Eu
サンプル2 BaFI・0.056Al2O3:0.001Eu
5 上記のそれぞれのサンプルについて、実施例
1で述べたように金属酸化物を含まないフルオ
ロハライド蛍光体を調製して比較した。
6 本発明の蛍光体と従来の金属酸化物を含むフ
ルオロクロライド蛍光体および金属酸化物を含
まないフルオロハライド蛍光体の残光特性を比
較した。その結果を下記第1表に示す。
The present invention relates to a phosphor and a method for manufacturing the same.
More specifically, the present invention relates to a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor and a method for producing the same. Conventionally, as a type of fluorohalide-based phosphor, there is a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor that uses a fluorohalide compound of a divalent metal, which is mainly an alkaline earth metal, as a host and uses a rare earth element as an activator. Are known. For example, Tokko Akira
51-28591, the compositional formula is (Ba 1-xy , Sr x , Ca y , Eu 2+ p ) F(Cl 1-ab , Bra , I b ) (However, x, y, p, a and b are x+y+p≦
1, y≦0.20, 0.001≦p≦0.20 and a+b≦1
A divalent europium-activated divalent metal fluorohalide phosphor represented by the following is disclosed. When this phosphor is excited by X-rays, ultraviolet rays, electron beams, etc.
It exhibits near-ultraviolet light emission with a peak in the emission spectrum distribution at 390 nm. In particular, this phosphor has high absorption efficiency for X-rays, and the above-mentioned near-ultraviolet emission is
Since it matches the spectral sensitivity of ray film, it is used as a phosphor for X-ray intensifying screens. The rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 51-28591 can be obtained by firing the phosphor raw material at a temperature of 600 to 1000°C for an appropriate period of time. However, this phosphor has the property of being easily sintered during the firing process. Therefore, in the production of this phosphor, it is generally necessary to perform a crushing operation and an accompanying classification operation after firing, which not only complicates the production process but also significantly lowers the yield of the phosphor. Furthermore, it is a common belief in the field of phosphor technology that the sintering phenomenon only has a negative effect on the luminescent properties of the phosphor, especially the luminous efficiency. It is thought that the sintering phenomenon during the firing process has an adverse effect on the luminous efficiency of this phosphor. As stated in U.S. Patent No. 4,080,306,
The above sintering phenomenon is caused by the presence of KCl, NaCl, etc. in the phosphor raw materials.
This can be alleviated by adding a fluxing agent such as LiCl, BaCl 2 or MgCl 2 , but if a solvent is used, a washing process must be performed to remove the flux after the firing process. Although the crushing process and the accompanying classification process are no longer necessary, this new water washing process is required in its place.Therefore, although the method of using a flux can shorten the processing time to some extent, it simplifies the manufacturing process. It's hard to call it a thing. Furthermore, since rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors have a relatively high solubility in water, the phosphor also flows out along with the flux during the water washing process, which causes the phosphor to deteriorate. The yield decreases, and from this point of view as well, use of a flux is not preferred. Furthermore, rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors are hygroscopic, and therefore have the disadvantage of poor fluidity as a powder and a tendency to agglomerate. Therefore, when putting this phosphor into practical use, it often occurs that handling thereof is difficult due to aggregation. Furthermore, the afterglow properties of rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors are not necessarily satisfactory. For example, U.S. Pat. No. 3,951,848 states:
A phosphor in which metal oxides of aluminum, lead, and thallium are added to the divalent europium-activated barium fluorochloride phosphor raw material has been described in order to improve luminance. is relatively slow and cannot be said to be fully satisfactory in terms of afterglow characteristics. As mentioned earlier, rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors are being used or are being used in large quantities in X-ray intensifying screens, storage type radiation image converters, etc. The above-mentioned drawbacks are serious problems in terms of both cost and phosphor properties. Furthermore, there is a strong need for a phosphor that has good afterglow properties, which solves all of the conventional problems. The present invention was made under the above-mentioned circumstances, and does not cause sintering during the firing process, and therefore does not require a crushing process after firing and a classification process associated with it, and is thus economically and economically efficient. The object of the present invention is to provide a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor that can be obtained in high yield and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor with improved luminance and a method for producing the same. A further object of the present invention is to provide a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor having good powder fluidity and a method for producing the same. A further object of the present invention is to provide a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor with good afterglow properties and a method for producing the same. In order to achieve the above object, the present inventors have developed a divalent europium-activated divalent metal fluorohalide phosphor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 51-28591, and a composition formula of which is M〓FX・xA: yLn (where M〓 is at least one of Ba, Ca, and Sr, Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and y is 0<y≦ We have conducted various studies on rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors expressed as 0.2. As a result, in manufacturing these rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphors, specific compounds are added and mixed to the phosphor raw materials and fired, and the phosphors contain specific metal oxides. In this case, sintering does not occur during the firing process, and therefore there is no need for pulverization and accompanying classification after firing, which makes it possible to produce the phosphor with a high yield, and the resulting phosphor The present inventors have discovered that the powder exhibits higher luminance than conventional products, and has better powder fluidity and afterglow properties, leading to the completion of the present invention. The rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention has a composition formula of M〓FX・xA:yLn (where M〓 is at least one of Ba and Sr).
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
It is a number that satisfies the conditions x≦0.5 and 0<y≦0.2). However, Ba or Sr in M〓 is contained in a small amount (within 20 at. May be substituted with Ca. Further, the method for producing a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention includes a divalent metal fluoride that is at least one of BaF 2 and SrF 2 , and a halogen donor containing at least one of Br and I. an activator raw material which is one or more rare earth element compounds selected from the Eu compound group and the Sm compound group; and at least Al 2 O 3 and an Al compound that can be easily converted to Al 2 O 3 at high temperatures. Using either of the metal oxide raw materials, stoichiometrically M〓FX・xA:yLn (where M〓 is at least one of Ba and Sr)
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
The present invention is characterized by preparing a phosphor raw material having the following composition (x≦0.5 and 0<y≦0.2) and firing this phosphor raw material. The present invention will be explained in detail below. The rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention is manufactured by the manufacturing method described below. First, the raw materials include a divalent metal fluoride that is at least one of BaF 2 and SrF 2 , a halogen donor that includes at least one of Br and I, and one selected from the Eu compound group and the Sm compound group. The following four materials are used: an activator raw material that is a species or a compound of two or more rare earth elements, and a metal oxide raw material that is at least one of Al 2 O 3 and an Al compound that can be easily converted to Al 2 O 3 at high temperatures. It will be done. The halogen donor (above) is one that donates halogen, which is at least one of Br and I, which are constituent components of the phosphor, and this halogen donor includes Ba and Sr.
Halides (bromides and iodides) of divalent metals excluding fluorides and chlorides, ammonium salts of halogens excluding fluorine and chlorine (NH 4 Br and NH 4 I), etc. are used. As a halogen,
By using Br and I, using Cl as disclosed in the aforementioned U.S. Pat. No. 3,951,848
It is possible to obtain better afterglow characteristics than Al 2 O 3 doped europium activated barium fluorochloride phosphor. In addition, when the above-mentioned divalent metal halide is used as a halogen donor, this halogen donor not only donates at least one of Br and I, but also is another constituent of the phosphor of the present invention. It also donates some of the divalent metals. That is, when the halogen donor is not the above-mentioned divalent metal halide, the divalent metal that is a component of the obtained phosphor is provided only by the divalent metal fluoride (above), but when the halogen donor is Above 2
In the case of a valent metal halide, the divalent metal that is a component of the phosphor is provided by the divalent metal fluoride (above) and this halogen donor. The Eu and Sm compounds used as activator raw materials for the above) include oxides, halides,
Nitrates, carbonates, sulfates, etc. are used. Although these rare earth element compounds may be used in a solid state, it is more preferable to use them in the form of a solution in order to improve their diffusivity in the phosphor raw material. These rare earth element compound solutions contain rare earth element compounds.
It can be easily prepared by dissolving it in an acid such as HBr or HNO 3 . Al 2 O 3 (above) serves to prevent sintering during the firing process, and remains in the resulting phosphor to improve the luminance brightness, powder fluidity, and afterglow properties of the phosphor. It is something. As mentioned above, in addition to Al 2 O 3 , compounds that can be easily converted to Al 2 O 3 at high temperatures can be used. Specific examples of Al compounds that can easily turn into Al 2 O 3 at this high temperature include compounds that easily decompose into Al 2 O 3 at high temperatures, such as nitrates, carbonates, sulfates, and hydroxides. . In addition, the metal oxide raw material has an average particle size of 10 to 1000.
It is preferable to use microparticles of . The average particle size is
If it is smaller than 10 Å, the metal oxide raw material particles tend to aggregate with each other, making it difficult to obtain a phosphor raw material in which the metal oxide raw material is uniformly diffused. On the other hand, if the average particle diameter is larger than 1000 Å, the effects of the present invention, such as the sintering prevention effect, will be small. Even within the above average particle size range, especially
The range is preferably 30 to 700 Å, more preferably
It ranges from 50 to 500 Å. Next, using the above four raw materials, stoichiometrically M〓FX・xA:yLn (where M〓 is at least one of Ba and Sr)
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
A phosphor raw material having a composition (a number satisfying the conditions x≦0.5 and 0<y≦0.2) is prepared. The above
is preferably 10 -5 ≦x≦0.3, more preferably 10 -4 ≦x≦0.2. It goes without saying that in the above compositional formula, when Ln is composed of two types of rare earth elements, y indicates the total number of gram atoms of each rare earth element. The phosphor raw material may be prepared by simply mixing the above four raw materials, or alternatively the above)
Using the divalent metal fluoride of A divalent metal fluorohalide represented by
It may be prepared by mixing Al 2 O 3 or an Al compound, or it may be prepared by mixing the above) activator raw material and the above) Al 2 O 3 or Al compound. By reacting the divalent metal fluoride with the halogen donor (above) to produce the divalent metal fluorohalide containing the activator raw material and metal oxide raw material (AAl 2 O 3 or Al compound). May be prepared. Among the above three phosphor raw material preparation methods, the second and third
Better results can be obtained using this method. In the second and third phosphor raw material preparation methods, a divalent metal fluorohalide is prepared from a divalent metal fluoride and a halogen donor, or a divalent metal fluorohalide, a halogen donor, an activator raw material, and a metal oxide are used. Various methods are employed to produce divalent metal fluorohalides containing activator raw materials and metal oxide raw materials from raw materials. For example, a divalent metal fluorohalide or a divalent metal fluorohalide containing an activator raw material and a metal oxide raw material is
The valent metal fluoride and the divalent metal halide (halogen donor) mentioned above, or the divalent metal fluoride,
It can be easily produced by mixing a divalent metal halide, an activator raw material, and a metal oxide raw material and heating the resulting mixture at a temperature of 100° C. or higher for several hours (dry method). Alternatively, a divalent metal fluorohalide, or a divalent metal fluorohalide containing an activator raw material and a metal oxide raw material, can be prepared by adding a divalent metal halide solution to a suspension of a divalent metal fluoride, or adding a divalent metal halide solution to a suspension of a divalent metal fluoride. It can also be easily produced by adding a divalent metal fluoride, an activator raw material, and a metal oxide raw material, stirring thoroughly, and reacting a divalent metal fluoride with a divalent metal halide (wet method). ). The phosphor raw material obtained by the third method is a homogeneous mixture of divalent metal fluorohalide, activator raw material, and metal oxide raw material. In addition, when preparing a phosphor raw material by the above-mentioned second method, in both the above-mentioned dry method and wet method, divalent metal fluorohalide can be prepared by interposing an activator raw material in the reaction system. Uniform mixing of the divalent metal fluorohalide and the activator raw material can be achieved simultaneously with the production. In the first and second phosphor raw material preparation methods described above, a divalent metal fluoride, a halogen donor, an activator raw material, and a metal oxide raw material, or a divalent metal fluorohalide, an activator raw material, and a metal oxide raw material are used. are thoroughly mixed and used as a phosphor raw material. Mixing is carried out using a conventional mixer such as a stirrer equipped with stirring blades, various types of mixers, V-type blenders, ball mills, and rod mills. In addition, when the activator raw material is used as a solution, it is preferable to dry the formulation containing the activator raw material solution in advance, and then perform the above-mentioned mixing. In addition, as mentioned earlier, the metal oxide raw material has an average particle size of 10 to 10.
It is preferable to use fine particles of 1000 Å, but it is also preferable to use particles with a relatively small average particle size in the formulation excluding the metal oxide raw material, and usually particles with an average particle size of about 1 to about 100 μ are used. . Therefore, if the average particle size of the mixture excluding the metal oxide raw material is larger than approximately 100μ, the mixture is ground in advance and, in some cases, further classified to ensure that the average particle size falls within the above range. It is preferable to keep it as is. Grinding is carried out using a conventional grinder such as a mortar, ball mill, tube mill, or centrifugal mill. Note that this pulverization may be performed on the formulation after the metal oxide raw material has been added, or if it is performed on the formulation after the metal oxide raw material has been added, the mixing for preparing the phosphor raw material may be carried out. You can also do this at the same time. Further, the above-mentioned pulverization may be performed on the phosphor raw material prepared by the above-mentioned third method. The phosphor raw material prepared as described above is the same as the phosphor raw material used in the production of the conventional rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor (i.e., the metal oxide raw material is removed from the phosphor raw material used in the production method of the present invention). It exhibits extremely superior powder fluidity compared to other materials. This is thought to be because the hygroscopicity of conventional phosphor raw materials is alleviated by the inclusion of metal oxide raw materials. The improved powder fluidity of the phosphor raw material greatly facilitates the handling of the phosphor raw material, such as filling it into a heat-resistant container and up to the firing process described below. This improvement in the powder fluidity of the phosphor raw material is also one of the advantages of the manufacturing method of the present invention. Next, the phosphor raw material is filled into a heat-resistant container such as an aluminium crucible, a quartz crucible, or a quartz boat, and then placed in a firing furnace for firing. The firing atmosphere may be an ambient atmosphere (oxidizing atmosphere), a reducing atmosphere, or an inert atmosphere, but firing in an ambient atmosphere may oxidize the phosphor, so it is preferable. The calcination is carried out in a reducing atmosphere or in an inert atmosphere. As the reducing atmosphere, a nitrogen gas atmosphere containing 10% by volume or less of hydrogen gas, a carbon vapor atmosphere, etc. are used. Further, as the inert atmosphere, a nitrogen gas atmosphere, an argon gas atmosphere, etc. are used. Incidentally, as an extremely practical phosphor included in the rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention, there is a phosphor using divalent Eu as an activator. A trivalent Eu compound is used as the raw material for the activator, and during the firing process, Eu is converted into trivalent Eu.
It is reduced from valence to bivalence. Therefore, this bivalent
When manufacturing a phosphor using Eu as an activator,
The firing atmosphere must be a reducing atmosphere. The firing temperature varies depending on the type of phosphor raw material (that is, the type of target phosphor), but generally the appropriate range is 600 to 1000°C, as in conventional manufacturing methods, and preferably 700 to 950°C. range. The firing time varies depending on the type of phosphor raw material, the amount of phosphor raw material packed into the heat-resistant container, the firing temperature, etc., but in the above firing temperature range, 30 minutes to 48 hours is generally appropriate, and preferably 1 The duration is between 12 hours and 12 hours. Note that, after firing under the above firing conditions, the fired product is once taken out of the firing furnace and mixed, and then fired again under the same conditions to further increase the luminance of the resulting phosphor. A phosphor is produced from the phosphor raw material through the above-mentioned firing process, but the resulting phosphor cannot be sintered like a conventional phosphor due to the sintering prevention effect of the metal oxide raw material contained in the phosphor raw material. It is not a powder, but a powder. Therefore, unlike conventional sintered phosphors, the phosphor obtained by firing does not need to be crushed and classified after firing, and can be used as is or after classification if necessary for various purposes. can do. As described above, in the production method of the present invention, the pulverization process after the firing process and the accompanying classification process are unnecessary, and therefore the production process can be shortened and the phosphor can be obtained in good yield.
Furthermore, the phosphor obtained by the manufacturing method of the present invention exhibits better phosphor properties than conventional phosphors, as described below. The rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention manufactured by the manufacturing method described above has the composition formula M〓FX・xA:yLn (where M〓 is at least one of Ba and Sr). 1
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
It is a number that satisfies the conditions x≦0.5 and 0<y≦0.2). That is, the phosphor of the present invention replaces the conventional Al 2 O 3 -doped europium activated barium fluorochloride phosphor with an Al 2 O 3 -doped rare earth element activated barium fluorobromide phosphor, or an Al 2 O 3 -doped rare earth element activated barium phosphor. This is an improved version of the fluoroiodide phosphor. The phosphor of the present invention exhibits higher luminance than conventional phosphors that do not contain metal oxides when excited by X-rays, ultraviolet rays, electron beams, etc. Shows better afterglow properties than the body. Among the phosphors of the present invention, phosphors whose phosphor raw materials are prepared by the above wet method seem to exhibit particularly excellent afterglow properties. Note that the emission spectrum of the phosphor of the present invention is substantially the same as that of a conventional phosphor that does not contain Al 2 O 3 . Further, the phosphor of the present invention is a constituent component thereof.
Hygroscopicity is moderated by Al 2 O 3 , which results in better powder flow than conventional phosphors that do not contain metal oxides. Therefore, the phosphor of the present invention is much easier to handle than conventional phosphors when used in various applications. Among the phosphors included in the rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention, a divalent metal (having the above compositional formula) is a particularly practical phosphor.
M〓) is an alkaline earth metal which is at least one of Ba and Sr (however, as mentioned above, a part of it may be substituted with Ca), and the activator (in the above composition) Examples include divalent Eu-activated alkaline earth metal fluorohalide phosphors in which Ln) is divalent Eu. The amount of Al 2 O 3 (x in the above compositional formula) is the divalent metal fluorohalide (in the above compositional formula).
It is preferably 10 -5 to 0.3 mol, more preferably 10 -4 to 0.2 mol, per 1 mol of M FX). As explained above, according to the method for producing a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor of the present invention, sintering of the phosphor during the firing process can be prevented. Also, the classification process involved therein can be omitted. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the manufacturing process can be shortened, and the yield of the phosphor can be increased.
A rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor can be obtained at low cost. Furthermore, the production method of the present invention has manufacturing advantages such as no water washing step and high yield compared to production methods using fluxes. Moreover, the rare earth element activation 2 of the present invention
The valent metal fluorohalide phosphor is superior to conventional phosphors in terms of luminance, powder fluidity, and afterglow properties. As described above, the present invention improves both the cost and the phosphor properties of a rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor, and its industrial utility value is extremely large. Next, the present invention will be explained with reference to Examples. In addition,
The examples described below relate to a divalent Eu-activated alkaline earth metal fluorohalide phosphor, but other phosphors included in the phosphor of the present invention may also have effects depending on the type of phosphor. It was confirmed that the same effects as those described in the following examples can be obtained even though there is a difference. [Example 1] An example in which not only europium but also samarium is used as the rare earth element to be activated will be described. Weighed 87.68 g of special reagent grade BaF 2 (manufactured by Morita Chemical Co., Ltd.) and 166.6 g of special reagent grade BaBr 2.2H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and thoroughly ground and mixed them in an agate mortar for 30 minutes. BaFBr was obtained by heating the resulting mixture at 150°C for 2 hours. I got it like this
A solution of reagent special grade Eu 2 O 3 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in HBr was added to BaFBr at a concentration of Eu per mol of BaFBr.
10 -3 gram atoms, and further HBr
A solution of reagent grade Sm 2 O 3 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in BaFBr was added thereto in an amount of 10 -3 gram atoms of Sm per mole of BaFBr, and thoroughly kneaded. The obtained slurry was dried by heating under reduced pressure at 130°C for 2 hours, and then pulverized and mixed for 2 hours in an automatic mortar made of high-purity alumina (GRINDO-MAT, manufactured by RETSCHMUHLE) to form BaFBr, EuBr 3 and
A mixture of SmBr3 was obtained. Next, high purity Al 2 O 3 fine particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) with an average particle diameter of 50 to 200 Å were added to the above mixture.
A phosphor raw material was prepared by adding 0.056 mol per mol of BaFBr. The powder fluidity of this phosphor raw material was extremely good, and no aggregation of particles was observed. 20 g of the phosphor raw material prepared as described above was taken, placed in a quartz board, and fired in a tube furnace. Firing was carried out at 900° C. for 4 hours while flowing nitrogen gas containing 1% by volume of hydrogen gas at a flow rate of 280 c.c./min. After firing, the quartz board was taken out of the tube furnace and allowed to cool to room temperature until the composition formula was BaFBr.
A phosphor represented by 0.056Al 2 O 3 :0.001Eu 2+ , 0.001Sm was obtained. This phosphor was not sintered and was obtained as a powder. On the other hand, for comparison, the above BaFBr, EuBr 3 and
A phosphor was obtained by firing a mixture of SmBr 3 under the same firing conditions as above without adding and mixing a metal oxide raw material (Al 2 O 3 or the Al compound). Since the obtained phosphor was sintered, it was placed in the automatic mortar body mentioned above.
It was ground for 30 minutes to form a powder. The phosphor of the present invention obtained as described above exhibits luminance about four times as high as that of a phosphor that is not mixed with a metal oxide raw material (Al 2 O 3 or the aforementioned Al compound), and also has excellent powder fluidity. The yield of classification using a sieve was also extremely high. [Example 2] The afterglow characteristics of the phosphor of the present invention and a conventional fluorochloride phosphor containing a metal oxide and a fluorohalide phosphor not containing a metal oxide were compared. 1 First, a method for synthesizing an Al 2 O 3 -doped europium-activated barium fluorochloride phosphor, which is a comparison sample, will be described. Reagent special grade BaF 2 (manufactured by Morita Chemical Co., Ltd.) 87.68g and reagent special grade BaCl 2.2H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 122.16g
were weighed, thoroughly ground and mixed in an agate mortar for 30 minutes, and the resulting mixture was heated at 150° C. for 2 hours to obtain BaFCl. In this BaFCl
Reagent grade Eu 2 O 3 dissolved in HCl (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
0.001 gram atom of Eu per 1 mol of BaFCl was added to the solution (manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.) and thoroughly kneaded.
The obtained slurry was dried by heating under reduced pressure at 130°C for 2 hours, and then placed in a high-purity alumina automatic mortar (GRINDOMAT manufactured by RETSCH-MUHLE).
A mixture of BaFCl and EuCl 3 was obtained by pulverization and mixing for 2 hours. Next, high-purity Al 2 O 3 fine particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) with an average particle diameter of 50 to 200 Å were added to the mixture of BaFCl and EuCl 3 at a rate of 0.056 molar per mole of BaFCl.
Add only moles and mixer (Willy A.
The phosphor raw material was prepared by mixing for 30 minutes at 90 revolutions per minute in TURBULA (manufactured by Bachofen). 20g of the phosphor raw material prepared as above
It was then placed in a quartz board and fired in a tube furnace. Firing was carried out at 900° C. for 4 hours while flowing nitrogen gas containing 1% by volume of hydrogen gas at a flow rate of 280 c.c./min. After firing, the quartz board was taken out of the tube furnace and allowed to cool to room temperature. 2 On the other hand, an Al 2 O 3 -doped europium-activated barium fluorobromide phosphor, which is a phosphor of the present invention, was obtained as follows. Reagent special grade BaF 2 (manufactured by Morita Chemical Co., Ltd.) 87.68g and reagent special grade BaBr 2・2H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 166.6g
were weighed, thoroughly ground and mixed in an agate mortar for 30 minutes, and the resulting mixture was heated at 150° C. for 2 hours to obtain BaFBr. In this BaFBr
Reagent grade Eu 2 O 3 dissolved in HBr (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
0.001 Eu per mole of BaFBr
It was added so as to make gram atoms and thoroughly kneaded. The resulting slurry was treated in the same manner as for the fluorochloride phosphor described above, and BaFBr
A mixture of and EuBr 3 was obtained. The same Al 2 O 3 as in the case of the above-mentioned fluorochloride phosphor was added to this and mixed in the same manner to prepare a phosphor raw material.
The powder fluidity of this phosphor raw material was extremely good, and no aggregation of particles was observed. The phosphor raw material thus obtained was fired in the same manner as in the case of the fluorochloride phosphor described above to obtain a phosphor. This phosphor is not sintered,
Obtained as a powder. 3 Furthermore, an Al 2 O 3 -doped europium-activated barium fluoroiodide phosphor, which is a phosphor of the present invention, was obtained as follows. Weighed 175.34 g of reagent special grade BaF 2 (manufactured by Morita Chemical Co., Ltd.) and 427.18 g of reagent special grade BaI 2.2H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. ), and thoroughly ground and mixed them in an agate mortar for 30 minutes. BaFI was obtained by heating the resulting mixture at 150°C for 2 hours. A solution of reagent grade Eu 2 O 3 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in HI was added to this BaFI so that Eu was 0.001 gram atom per mole of BaFI, and the mixture was thoroughly kneaded. The resulting slurry was treated in the same manner as for the fluorochloride phosphor and fluorobromide phosphor described above to obtain a mixture of BaFI and EuI 3 . This is followed by the same method as in the case of the fluorochloride phosphor and fluorobromide phosphor described above.
A phosphor raw material was prepared by adding Al 2 O 3 and mixing in the same manner. The powder fluidity of this phosphor raw material was also very good, and no aggregation of particles was observed. The phosphor raw material thus obtained was fired in the same manner as in the case of the fluorochloride and fluorobromide phosphors described above to obtain a phosphor. This phosphor was also not sintered and was obtained as a powder. 4 The compositional formulas of the three types of phosphors obtained as described above (referred to as comparative samples, sample 1, and sample 2, respectively) are as follows. Comparison sample BaFCl・0.056Al 2 O 3 : 0.001Eu Sample 1 BaFBr・0.056Al 2 O 3 : 0.001Eu Sample 2 BaFI・0.056Al 2 O 3 : 0.001Eu 5 Each of the above samples was described in Example 1. A fluorohalide phosphor containing no metal oxide was prepared and compared. 6 The afterglow characteristics of the phosphor of the present invention and a conventional fluorochloride phosphor containing a metal oxide and a fluorohalide phosphor not containing a metal oxide were compared. The results are shown in Table 1 below.
【表】
いる。
上記第1表から明らかなように、本発明の蛍光
体(サンプル1および2)は従来のフルオロクロ
ライド蛍光体(比較サンプル)よりも相対残光残
光輝度の値が小さく特性が優れたものである。
また、本発明の蛍光体(サンプル1および2)
は、従来のフルオロクロライド蛍光体(比較サン
プル)がAl2O3の添加により相対残光残光輝度が
上昇し(悪化)するのに対し、Al2O3の添加によ
り相対残光残光輝度が減少(向上)する。[Table] Yes.
As is clear from Table 1 above, the phosphors of the present invention (samples 1 and 2) have smaller values of relative afterglow brightness than the conventional fluorochloride phosphors (comparison sample) and have superior characteristics. be. In addition, the phosphor of the present invention (samples 1 and 2)
The relative afterglow afterglow brightness of the conventional fluorochloride phosphor (comparison sample) increases (deteriorates) with the addition of Al 2 O 3 , whereas the relative afterglow afterglow brightness increases with the addition of Al 2 O 3 . decreases (improves).
Claims (1)
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある) で表わされる希土類元素付活2価金属フルオロハ
ライド蛍光体。 2 上記xが10-5≦x≦0.3なる条件を満たす数
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の蛍光体。 3 上記xが10-4≦x≦0.2なる条件を満たす数
であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載の蛍光体。 4 上記M〓がBaであり、上記Lnが2価のEuで
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の蛍光体。 5 BaF2およびSrF2のうちの少なくとも1
種である2価金属弗化物、 BrおよびIのうちの少なくとも1種を含む
ハロゲン供与剤、 Eu化合物群およびSm化合物群から選ばれる
1種もしくは2種以上の希土類元素化合物であ
る付活剤、および Al2O3ならびに高温で容易にAl2O3に変わり
うるAl化合物の少なくともいずれかである金
属酸化物原料、 を用いて化学量論的に M〓FX・XA:yLn (但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、AはAl2O3、LnはEuおよびSmのうちの少な
くとも1種、XはBrおよびIのうちの少なくと
も1種であり、xおよびyはそれぞれ5×10-5≦
x≦0.5および0<y≦0.2なる条件を満たす数で
ある) なる組成で表わされる蛍光体原料を調製し、この
蛍光体原料を焼成することを特徴とする希土類元
素付活2価金属フルオロハライド蛍光体の製造方
法。 6 上記2価金属弗化物と上記ハロゲン供与剤と
を用いて組成式が M〓FX (但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、XはBrおよびIのうちの少なくとも1種で
ある) で表わされる2価金属フルオロハライドを生成せ
しめ、この2価金属フルオロハライドの上記付活
剤原料および上記金属酸化物原料を混合すること
によつて上記蛍光体原料を調製することを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の製造方法。 7 上記2価金属弗化物、上記ハロゲン供与剤、
上記付活剤原料および上記金属酸化物原料を用い
て、上記付活剤原料および上記金属酸化物原料を
含む組成式が M〓FX (但しM〓はBaおよびSrのうちの少なくとも1
種、XはBrおよびIのうちの少なくとも1種で
ある) で表わされる2価金属フルオロハライドを生成せ
しめ、これを上記蛍光体原料とすることを特徴と
する特許請求の範囲第5項記載の製造方法。 8 上記2価金属弗化物、上記ハロゲン供与剤、
上記付活剤原料および上記金属酸化物原料を混合
することによつて上記蛍光体原料を調製すること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の製造方
法。 9 上記xが10-5≦x≦0.3なる条件を満たす数
であることを特徴とする特許請求の範囲第5項乃
至第8項のいずれかの項記載の製造方法。 10 上記xが10-4≦x≦0.2なる条件を満たす
数であることを特徴とする特許請求の範囲第9項
記載の製造方法。 11 上記金属酸化物原料の平均粒子径が10乃至
1000Åであることを特徴とする特許請求の範囲第
5項乃至第10項のいずれかの項記載の製造方
法。 12 上記金属酸化物原料の平均粒子径30乃至
700Åであることを特徴とする特許請求の範囲第
11項記載の製造方法。 13 上記金属酸化物原料の平均粒子径が50乃至
500Åであることを特徴とする特許請求の範囲第
12項記載の製造方法。[Claims] 1. The compositional formula is M〓FX・xA:yLn (where M〓 is at least one of Ba and Sr)
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
A rare earth element-activated divalent metal fluorohalide phosphor, which is a number satisfying the following conditions: x≦0.5 and 0<y≦0.2. 2. The phosphor according to claim 1, wherein x is a number satisfying the condition 10 -5 ≦x≦0.3. 3. The phosphor according to claim 2, wherein x is a number satisfying the condition 10 -4 ≦x≦0.2. 4. The phosphor according to claim 1, wherein the M〓 is Ba and the Ln is divalent Eu. 5 At least one of BaF 2 and SrF 2
a divalent metal fluoride as a species, a halogen donor containing at least one of Br and I, an activator that is one or more rare earth element compounds selected from the Eu compound group and the Sm compound group; and a metal oxide raw material which is at least one of Al 2 O 3 and an Al compound that can be easily converted to Al 2 O 3 at high temperatures. At least one of Ba and Sr
species, A is Al 2 O 3 , Ln is at least one of Eu and Sm, X is at least one of Br and I, and x and y are each 5×10 -5 ≦
A rare earth element-activated divalent metal fluorohalide characterized by preparing a phosphor raw material having the composition (x≦0.5 and 0<y≦0.2) and firing this phosphor raw material. Method of manufacturing phosphor. 6 Using the above divalent metal fluoride and the above halogen donor, the composition formula is M〓FX (where M〓 is at least one of Ba and Sr).
species, X is at least one of Br and I) and mixing the above activator raw material and the above metal oxide raw material of the divalent metal fluorohalide. 6. The manufacturing method according to claim 5, wherein the phosphor raw material is prepared by: 7 The above divalent metal fluoride, the above halogen donor,
Using the above activator raw material and the above metal oxide raw material, the composition formula containing the above activator raw material and the above metal oxide raw material is M〓FX (where M〓 is at least one of Ba and Sr).
A divalent metal fluorohalide represented by the species X is at least one of Br and I is produced, and this is used as the raw material for the phosphor. Production method. 8 The above divalent metal fluoride, the above halogen donor,
6. The manufacturing method according to claim 5, wherein the phosphor raw material is prepared by mixing the activator raw material and the metal oxide raw material. 9. The manufacturing method according to any one of claims 5 to 8, wherein x is a number satisfying the condition 10 -5 ≦x≦0.3. 10. The manufacturing method according to claim 9, wherein x is a number satisfying the condition 10 -4 ≦x≦0.2. 11 The average particle diameter of the metal oxide raw material is 10 to 10.
10. The manufacturing method according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the thickness is 1000 Å. 12 The average particle diameter of the metal oxide raw material is 30 to 30.
12. The manufacturing method according to claim 11, wherein the thickness is 700 Å. 13 The average particle size of the metal oxide raw material is 50 to 50.
13. The manufacturing method according to claim 12, wherein the thickness is 500 Å.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29328387A JPS63152691A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Fluorescent material and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29328387A JPS63152691A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Fluorescent material and production thereof |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6462279A Division JPS55160078A (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Fluorescent substance and preparation of the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152691A JPS63152691A (en) | 1988-06-25 |
| JPH0412910B2 true JPH0412910B2 (en) | 1992-03-06 |
Family
ID=17792826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29328387A Granted JPS63152691A (en) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | Fluorescent material and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63152691A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3951848A (en) * | 1975-04-28 | 1976-04-20 | Gte Sylvania Incorporated | Barium fluorochloride x-ray phosphors and method of preparing same |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP29328387A patent/JPS63152691A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63152691A (en) | 1988-06-25 |
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