的中位徑與紫外光的峰值強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面，一邊參照附圖，一邊詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的紫外光產(chǎn)生用靶、電子束激發(fā)紫外光源和紫外光產(chǎn)生用靶的制造方法的實(shí)施方式。此外，在附圖的說(shuō)明中對(duì)相同的要素標(biāo)注相同的符號(hào)，省略重復(fù)說(shuō)明。
[0055]圖1是表示本實(shí)施方式涉及的電子束激發(fā)紫外光源10的內(nèi)部構(gòu)成的示意圖。如圖1所示，在該電子束激發(fā)紫外光源10中，在被真空排氣后的玻璃容器(電子管)11的內(nèi)部的上端側(cè)，配置有電子源12和引出電極13。而且，如果在電子源12與引出電極13之間，從電源部16施加適當(dāng)?shù)囊鲭妷?，則被高電壓加速的電子束EB就從電子源12射出。電子源12能夠使用例如射出大面積的電子束的電子源(例如碳納米管等的冷陰極、或者熱陰極)。
[0056]另外，在容器11的內(nèi)部的下端側(cè)，配置有紫外光產(chǎn)生用靶20。紫外光產(chǎn)生用靶20例如被設(shè)定為接地電位，對(duì)電子源12從電源部16施加負(fù)的高電壓。由此，從電子源12射出的電子束EB被照射到紫外光產(chǎn)生用靶20。紫外光產(chǎn)生用靶20接受該電子束EB而被激發(fā)，產(chǎn)生紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下的紫外光UV0
[0057]圖2是表示紫外光產(chǎn)生用靶20的構(gòu)成的側(cè)面圖。如圖2所示，紫外光產(chǎn)生用靶20具備基板21、設(shè)置在基板21上的發(fā)光層22、和設(shè)置在發(fā)光層22上的鋁膜23?；?1為由透射紫外光(特別是波長(zhǎng)300nm以下的光)的材料構(gòu)成的板狀的部件，在一個(gè)例子中，由藍(lán)寶石(Al2O3)、石英(S12)或水晶(氧化娃的結(jié)晶、rock crystal)構(gòu)成。基板21具有主面21a和背面21b?；?1的適合的厚度為0.1mm以上1mm以下。
[0058]發(fā)光層22受到圖1所示的電子束EB而被激發(fā)，產(chǎn)生紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下的紫外光UV。發(fā)光層22包含為粉末狀或粒狀的、添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體。作為含稀土類的鋁石榴石晶體，例如適合為L(zhǎng)u3Al5O12 (LuAG)或Y3Al5O12 (YAG)。另外，作為活化劑優(yōu)選稀土類元素。含稀土類的鋁石榴石晶體為L(zhǎng)uAG時(shí)，活化劑優(yōu)選為鈧(Sc)、鑭(La)和鉍(Bi)中的至少一種。含稀土類的鋁石榴石晶體為YAG時(shí)，活化劑優(yōu)選為Sc和La中的至少一種。
[0059]圖3是表示本實(shí)施方式的發(fā)光層22中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。圖3記載了對(duì)應(yīng)于各活化劑和各母材的組合的紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)(單位mm)。如圖3所示，作為添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體的例子，可以列舉La: LuAG、Sc: LuAG、B1: LuAG、LaiYAG和Sc: YAG。此外，這些紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)根據(jù)活化劑的濃度變動(dòng)。
[0060]這里，發(fā)光層22所含的含稀土類的鋁石榴石晶體既可以為單晶或多晶的任意以一種，也可以雙方混合存在。另外，既可以混合存在不同種類的含稀土類的鋁石榴石晶體(例如LuAG和YAG)，也可以混合存在不同種類的活化劑(例如La、Sc和Bi中的至少2種)。
[0061]從后述的實(shí)施例可知，在本實(shí)施方式的發(fā)光層22中，含稀土類的鋁石榴石晶體的表面被通過(guò)熱處理而熔融且再固化后的結(jié)晶熔融層覆蓋。另外，發(fā)光層22的優(yōu)選的厚度為0.5μπι以上30μπι以下。另外，發(fā)光層22的優(yōu)選的中位徑為0.5 μπι以上30 μπι以下。另夕卜，含稀土類的鋁石榴石晶體所含的活化劑的濃度優(yōu)選為0.05原子百分比以上2.0原子百分比以下，如果為0.1原子百分比以上1.0原子百分比以下則更優(yōu)選。
[0062]對(duì)于通過(guò)本實(shí)施方式得到的效果進(jìn)行說(shuō)明。從后述的各實(shí)施例可知，發(fā)現(xiàn)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，通過(guò)將其成型為膜狀，能夠比使用板狀的含稀土類的鋁石榴石晶體時(shí)更顯著地提高紫外光產(chǎn)生效率。在本實(shí)施方式的紫外光產(chǎn)生用靶20中，由于發(fā)光層22包含為粉末狀或粒狀的添加有活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體，能夠有效地提高紫外光產(chǎn)生效率。此外，這樣的作用被認(rèn)為是因?yàn)橥ㄟ^(guò)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，該含稀土類的鋁石榴石晶體和電子束的反應(yīng)面積增大以及光提取效率增大。
[0063]另外，如本實(shí)施方式的紫外光產(chǎn)生用靶20那樣，含稀土類的鋁石榴石晶體的表面優(yōu)選被通過(guò)熱處理而熔融且再固化后的結(jié)晶熔融層覆蓋。由此，從后述的實(shí)施例可知，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21相互熔接，因此不使用粘合劑而能夠得到發(fā)光層22的足夠的機(jī)械的強(qiáng)度，且能夠提高發(fā)光層22與基板21的結(jié)合強(qiáng)度，抑制發(fā)光層22的剝離。
[0064]另外，本實(shí)施方式的發(fā)光層22能夠通過(guò)將粉末狀或粒狀的含稀土類的鋁石榴石晶體沉積在基板21上等的方法而形成，因此能夠容易地制作具有大的面積的紫外光產(chǎn)生用靶20。
[0065]另外，如本實(shí)施方式那樣，基板22優(yōu)選由藍(lán)寶石、石英或水晶構(gòu)成。由此，紫外光能夠透射基板21，且基板21也能夠耐受發(fā)光層22的熱處理時(shí)的溫度。
[0066]另外，如本實(shí)施方式那樣，含稀土類的鋁石榴石晶體可以為L(zhǎng)uAG，活化劑可以為Sc、La和Bi中的至少一種?；蛘?，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(guò)這些之中的任意一種，能夠合適地實(shí)現(xiàn)紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)為300nm以下的發(fā)光層22。
[0067](第一實(shí)施例)
[0068]接著，對(duì)于上述實(shí)施方式的第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，首先，準(zhǔn)備2張直徑12mm、厚度2mm的藍(lán)寶石基板。接著，準(zhǔn)備La:LuAG單晶基板和Sc:LuAG單晶基板，使用研缽將這些單晶基板粉碎，由此將La = LuAG單晶和Sc = LuAG單晶制成粉末狀或粒狀。接著，使粉末狀或粒狀的La = LuAG單晶通過(guò)沉降法沉積在一個(gè)藍(lán)寶石基板上，由此形成發(fā)光層。另外，使粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶通過(guò)沉降法沉積在另一個(gè)藍(lán)寶石基板上，由此形成另一個(gè)發(fā)光層。然后，在這些發(fā)光層之上形成有機(jī)膜(硝基纖維素)，在該有機(jī)膜上蒸鍍鋁膜。最后，通過(guò)進(jìn)行燒制，將有機(jī)膜分解使其氣化，制成發(fā)光層與鋁膜相接的結(jié)構(gòu)。燒制后的各發(fā)光層的厚度為10 μπι。
[0069]圖4是表示對(duì)由本實(shí)施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的La= LuAG單晶的發(fā)光層的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。另外，圖5是表示對(duì)由本實(shí)施例制作的、具備包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發(fā)光層的紫外光產(chǎn)生用靶照射電子束而得到的紫外光的光譜的圖。其中，在這些圖中，將電子束的加速電壓設(shè)為10kV，將電子束的強(qiáng)度(電流量)設(shè)為50 μ A，將電子束的直徑設(shè)為2mm。
[0070]對(duì)板狀的La = LuAG單晶和板狀的Sc = LuAG單晶照射同樣的電子束時(shí)、紫外發(fā)光峰值波長(zhǎng)處的強(qiáng)度約為0.2 (單位與圖4和圖5共通)。從圖4和圖5可知，在本實(shí)施方式的包含粉末狀或粒狀的La = LuAG單晶的發(fā)光層、以及包含粉末狀或粒狀的Sc = LuAG單晶的發(fā)光層中，與板狀的La: LuAG單晶和Sc: LuAG單晶相比較，通過(guò)電子束的照射產(chǎn)生的紫外光的峰值強(qiáng)度格外增大(即發(fā)光效率格外提高)。另外，這樣的效果可以認(rèn)為在與La:LuAG單晶或Sc: LuAG單晶相同的添加活化劑的含稀土類的鋁石榴石晶體、例如B1: LuAG單晶、La: YAG單晶和Sc: YAG單晶中也可以同樣得到。
[0071]另外，圖6是重疊表示包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發(fā)光層的發(fā)光光譜(圖譜Gll)和該發(fā)光層的殺菌效果曲線(圖譜G12)的圖。此外，在該圖6中，還一并表示了通過(guò)現(xiàn)有的水銀燈的殺菌線(波長(zhǎng)253.7nm)G13。如該圖所示，Sc:LuAG單晶在遍及200nm?300nm的寬的波長(zhǎng)范圍具有有效的殺菌效果。另外，現(xiàn)有的水銀燈的殺菌線在殺菌時(shí)并不是最優(yōu)的波長(zhǎng)，因此根據(jù)包含粉末狀或粒狀的Sc:LuAG單晶的發(fā)光層，能夠比現(xiàn)有的水銀燈更效果地進(jìn)行殺菌。
[0072](第二實(shí)施例)
[0073]接著，對(duì)于上述實(shí)施方式的第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，說(shuō)明利用粘合劑的發(fā)光層的形成、和不利用粘合劑而通過(guò)熱處理的發(fā)光層的形成。
[0074]<利用粘合劑的發(fā)光層的形成>
[0075]首先，準(zhǔn)備直徑12_、厚度2mm的藍(lán)寶石基板。接著，準(zhǔn)備作為活化劑添加有Pr的含稀土類的鋁石榴石晶體Pr:LuAG單晶基板，使用研缽將該P(yáng)r:LuAG單晶基板粉碎，由此制作粉末狀或粒狀的Pr = LuAG單晶。
[0076]然后，將粉末狀或粒狀的Pr = LuAG單晶、純水、以及作為粘合劑材料的硅酸鉀(K2S13)水溶液和乙酸鋇水溶液混合，將該混合液涂布在藍(lán)寶石基板上，通過(guò)沉降法使Pr:LuAG單晶和粘合劑材料沉積在藍(lán)寶石基板上，形成發(fā)光層。接著，在發(fā)光層之上形成有機(jī)膜(硝基纖維素)，在該有機(jī)膜上通過(guò)真空蒸鍍形成鋁膜。最后，將發(fā)光層在大氣中以350°C燒制，由此將有機(jī)膜分解使其氣化，制成發(fā)光層與鋁膜相接的結(jié)構(gòu)。
[0077]<通過(guò)熱處理的發(fā)光層的形成>
[0078]首先，準(zhǔn)備直徑12mm、厚度2mm的藍(lán)寶石基板。接著，準(zhǔn)備作為活化劑分別添加了Pr,Sc,La和Bi的4個(gè)LuAG單晶基板，使用研缽，將這些單晶基板粉碎，由此制成粉末狀或粒狀。
[0079]然后，對(duì)于作為活化劑分別包含Pr、Sc、La和Bi的粉末狀或粒狀的LuAG單晶，在溶劑(乙醇)中混合，將其混合液涂布在藍(lán)寶石基板上后，使溶劑干燥。這樣操作使粉末狀或粒狀的單晶沉積在藍(lán)寶石基板上，形成發(fā)光層。接著，在被減壓的氣氛中，進(jìn)行該發(fā)光層的熱處理(1600°C)。該熱處理為了使粉末狀或粒狀的單晶的表面熔融，制成將晶粒彼此以及晶粒