特開 2022-48598 発光体の製造方法、発光体および紫外光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022048598

(43)【公開日】2022-03-28

(54)【発明の名称】発光体の製造方法、発光体および紫外光源

(51)【国際特許分類】

   C09K 11/08 20060101AFI20220318BHJP

   C09K 11/81 20060101ALI20220318BHJP

   H01J 61/44 20060101ALI20220318BHJP

   H01J 63/06 20060101ALI20220318BHJP

   H01J 63/02 20060101ALI20220318BHJP

   H01J 9/22 20060101ALI20220318BHJP

【ＦＩ】

C09K11/08 B

C09K11/81

C09K11/08 G

H01J61/44 Z

H01J63/06

H01J63/02

H01J9/22 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020154494

(22)【出願日】2020-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】池田 光平

(72)【発明者】

【氏名】市川 典男

【テーマコード（参考）】

4H001

5C043

【Ｆターム（参考）】

4H001CC08

4H001CF02

4H001XA03

4H001XA08

4H001XA11

4H001XA15

4H001XA19

4H001XA39

4H001YA21

5C043AA02

5C043BB01

5C043EB04

(57)【要約】

【課題】紫外光の発光強度を高めることができる発光体の製造方法、発光体および紫外光源を提供する。
【解決手段】発光体の製造方法は、イットリウム（Ｙ）の化合物、スカンジウム（Ｓｃ）の化合物、リン酸若しくはリン酸化合物、及び液体を含む第１混合物を作製する工程Ｓ１１と、液体を蒸発させて粉末状の第２混合物を作製する工程Ｓ１２と、ハロゲン化アルカリ金属およびアルカリ金属の炭酸塩のうち少なくとも一方を第２混合物に混合して第３混合物を作製する工程Ｓ１３と、第３混合物を焼成する工程Ｓ１４と、を含む。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

紫外光を発生する発光体の製造方法であって、
前記発光体は、少なくともスカンジウム（Ｓｃ）が添加されているＹＰＯ_４結晶を含み、前記紫外光よりも短波長の励起光または電子線を受けて前記紫外光を発生し、
当該製造方法は、
イットリウム（Ｙ）の化合物、スカンジウム（Ｓｃ）の化合物、リン酸若しくはリン酸化合物、及び液体を含む第１混合物を作製する工程と、
前記液体を蒸発させて粉末状の第２混合物を作製する工程と、
ハロゲン化アルカリ金属およびアルカリ金属の炭酸塩のうち少なくとも一方を前記第２混合物に混合して第３混合物を作製する工程と、
前記第３混合物を焼成する工程と、
を含む、発光体の製造方法。

【請求項2】

前記ハロゲン化アルカリ金属は、ＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つである、請求項１に記載の発光体の製造方法。

【請求項3】

前記アルカリ金属の炭酸塩はＬｉ_２ＣＯ_３である、請求項１または２に記載の発光体の製造方法。

【請求項4】

焼成前の前記第３混合物における前記ハロゲン化アルカリ金属の濃度を０．２５質量％以上１．０質量％以下とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光体の製造方法。

【請求項5】

前記第３混合物を焼成する工程における焼成温度が１４００℃以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の発光体の製造方法。

【請求項6】

前記焼成温度が１６００℃以上である、請求項５に記載の発光体の製造方法。

【請求項7】

紫外光を発生する発光体であって、
少なくともスカンジウム（Ｓｃ）及びアルカリ金属が添加されているＹＰＯ_４結晶を含み、前記紫外光よりも短波長の励起光または電子線を受けて前記紫外光を発生する、発光体。

【請求項8】

ＣｕＫα線を用いたＸ線回折計によって測定される＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅が０．１４０以下である、請求項７に記載の発光体。

【請求項9】

前記アルカリ金属は、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つである、請求項７または８に記載の発光体。

【請求項10】

請求項７～９のいずれか一項に記載の発光体と、
前記発光体に前記励起光を照射する光源と、
を備える、紫外光源。

【請求項11】

請求項７～９のいずれか一項に記載の発光体と、
前記発光体に前記電子線を照射する電子源と、
を備える、紫外光源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発光体の製造方法、発光体および紫外光源に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、紫外線発生素子に関する技術が開示されている。この素子は、エキシマ放電手段によって紫外線を発生させる素子であって、ガス充填物で満たされている放電空間を有する、紫外線に対して少なくとも部分的に透明な放電管と、放電空間内でエキシマ放電を引き起こし、かつそれを維持する手段と、一般式が（Ｙ_{１－ｘ－ｙ－ｚ}Ｌｕ_ｘＳｃ_ｙＡ_ｚ）ＰＯ_４で表される母体格子を有するリン光体を含む発光材料のコーティングと、を備える。ｘ，ｙ，ｚは、０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１、０＜ｚ＜０．０５を満たし、かつ、Ａはビスマス、プラセオジウム、及びネオジウムからなる群から選択される活性剤である。

【0003】

特許文献２には、蛍光体の製造方法に関する技術が開示されている。この製造方法では、ＹＰＯ_４：Ｂｉの原材料紛体を混合し、混合紛体を焼成してＹＰＯ_４：Ｂｉを合成する。混合プロセスでは、混合後のＢｉ濃度が０．５ｍｏｌ％以上２．０ｍｏｌ％以下となるように混合する。焼成プロセスでは、１４００℃以上１７００℃以下である大気雰囲気下において所定時間焼成する。

【0004】

特許文献３には、紫外線発光蛍光体に関する技術が開示されている。この蛍光体は、一般式（Ｌｕ，Ｙ，Ａｌ）_１－ｘＰＯ_４：Ｓｃ_ｘ（但し、０．００５≦ｘ≦０．８０）で表され、真空紫外線または電子線の照射により励起されて紫外線を発光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００６／１０９２３８号

【特許文献2】特開２０１７－１６５８７７号公報

【特許文献3】国際公開第２０１８／２３５７２３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

紫外光源として、ターゲットに電子線または励起光を照射することにより紫外光を励起させる構造を備えるものがある。そして、そのようなターゲット材料として、少なくともＳｃが添加されたＹＰＯ_４結晶が知られている（特許文献１，３を参照）。このような紫外光源において、紫外光の発光強度をより高めることが求められている。

【0007】

そこで、本開示は、紫外光の発光強度を高めることができる発光体の製造方法、発光体および紫外光源を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の発光体の製造方法は、紫外光を発生する発光体の製造方法であって、発光体は、少なくともスカンジウム（Ｓｃ）が添加されているＹＰＯ_４結晶を含み、紫外光よりも短波長の励起光または電子線を受けて紫外光を発生し、当該製造方法は、イットリウム（Ｙ）の化合物、スカンジウム（Ｓｃ）の化合物、リン酸若しくはリン酸化合物、及び液体を含む第１混合物を作製する工程と、液体を蒸発させて粉末状の第２混合物を作製する工程と、ハロゲン化アルカリ金属およびアルカリ金属の炭酸塩のうち少なくとも一方（以下、ハロゲン化アルカリ金属等という）を第２混合物に混合して第３混合物を作製する工程と、第３混合物を焼成する工程と、を含む。

【0009】

この製造方法では、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料からなる粉末状の第２混合物に、ハロゲン化アルカリ金属等を混合したのち、これを焼成している。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成することにより、紫外光の発光強度を高めることができる。なお、この製造方法では、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料に液体を混ぜ、その液体を蒸発させてから、ハロゲン化アルカリ金属を混合する。したがって、ハロゲン化アルカリ金属（例えばＬｉＦ）をフラックスとして用いているのではなく、アルカリ金属は焼成後も残留する。

【0010】

上記の製造方法において、ハロゲン化アルカリ金属は、ＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つであってもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属として特にＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つを混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0011】

上記の製造方法において、アルカリ金属の炭酸塩はＬｉ_２ＣＯ_３であってもよい。本発明者の実験によれば、アルカリ金属の炭酸塩として特にＬｉ_２ＣＯ_３を混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0012】

上記の製造方法において、焼成前の第３混合物におけるハロゲン化アルカリ金属の濃度を０．２５質量％以上１．０質量％以下としてもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属の濃度が上記の範囲内にある場合に、紫外光の発光強度をより一層高めることができる。

【0013】

上記の製造方法において、第３混合物を焼成する工程における焼成温度が１４００℃以上であってもよい。または、該焼成温度は１６００℃以上であってもよい。本発明者の実験によれば、焼成温度がこれらの条件を満たす場合に、紫外光の発光強度をより一層高めることができる。

【0014】

本開示の発光体は、紫外光を発生する発光体であって、少なくともスカンジウム（Ｓｃ）及びアルカリ金属が添加されているＹＰＯ_４結晶を含み、紫外光よりも短波長の励起光または電子線を受けて紫外光を発生する。上述したように、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料からなる粉末状の第２混合物に、ハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成することにより、紫外光の発光強度を高めることができる。そして、そのような製造方法により製造された発光体においては、アルカリ金属が有意に（言い換えると一成分として）含まれる。したがって、この発光体によれば、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0015】

上記の発光体において、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折計によって測定される＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅は０．１４０以下であってもよい。本発明者の実験によれば、粉末状の第２混合物にハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成すると、結晶性が向上し、＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅が、例えば上記のような小さな値となり得る。そして、この場合、紫外光の発光強度を効果的に高めることができる。

【0016】

上記の発光体において、アルカリ金属は、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つであってもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属として特にＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つを混合した場合、または、アルカリ金属の炭酸塩として特にＬｉ_２ＣＯ_３を混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。そして、これらの場合、発光体にはアルカリ金属としてＬｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つが有意に（言い換えると一成分として）含まれる。

【0017】

本開示の紫外光源は、上記いずれかの発光体と、発光体に励起光を照射する光源と、を備える。また、本開示の別の紫外光源は、上記いずれかの発光体と、発光体に電子線を照射する電子源と、を備える。これらの紫外光源によれば、上記いずれかの発光体を備えることにより、紫外光の発光強度を高めることができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、紫外光の発光強度を高めることができる発光体の製造方法、発光体および紫外光源を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る電子線励起型の紫外光源の内部構成を示す模式図である。

【図2】紫外光発生用ターゲットの構成を示す断面図である。

【図3】光励起型の紫外光源の構成を示す断面図である。

【図4】図３に示された紫外光源のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】光励起型の別の紫外光源の構成を示す断面図である。

【図6】図５に示された紫外光源のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。

【図7】光励起型の別の紫外光源の構成を示す断面図である。

【図8】図７に示された紫外光源のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図9】発光体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。

【図10】レーザアブレーションによる発光体の製造方法における各工程を示すフローチャートである。

【図11】実施例において用いられた実験装置を概略的に示す図である。

【図12】実験により得られた紫外光ＵＶのＰＬ強度スペクトルを示すグラフである。

【図13】ＬｉＦを含む第３混合物を焼成した試料における、第３混合物中のＬｉＦの濃度と、紫外光ＵＶのＰＬピーク強度との関係を示すグラフである。

【図14】各試料のＸ線回折パターンを示すグラフである。

【図15】２つのグラフを重ねて示す図である。一方のグラフは、ＬｉＦを加えた試料（焼成温度１６００℃）における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、Ｘ線回折パターンの２６度付近の（２００）面ＰＬピークの半値幅との関係を示す。他方のグラフは、同試料における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、ＰＬピーク強度との関係を示す。

【図16】図１５に示された（２００）面ＰＬピークの半値幅及びＰＬピーク強度の実測値を示す図表である。

【図17】焼成後のＳｃ：ＹＰＯ_４結晶に含まれるＬｉの量を確認するために行ったＩＣＰ発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）の結果を示す図表である。

【図18】実施例により作製された各試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図19】実施例により作製された試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図20】実施例により作製された試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図21】実施例により作製された試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図22】実施例により作製された試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図23】実施例により作製された試料の粉末表面を観察したＳＥＭ写真を示す図である。

【図24】２つのグラフを重ねて示す図である。一方のグラフは、ＬｉＦを加えた試料（焼成温度１６００℃）における、第３混合物中のＬｉＦの質量パーセント濃度と、結晶の真密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）との関係を示す。他方のグラフは、同試料における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、比表面積（単位：ｍ^２／ｇ）との関係を示す。

【図25】図２４に示された真密度及び比表面積の値を示す図表である。

【図26】ＬｉＦ等を含まない混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶と、ＬｉＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶とにおける、真密度及び比表面積を概念的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本開示の発光体の製造方法、発光体および紫外光源の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0021】

図１は、一実施形態に係る電子線励起型の紫外光源１０の内部構成を示す模式図である。図１に示されるように、この紫外光源１０では、真空排気された容器（電子管）１１の内部の上端側に、電子源１２および引き出し電極１３が配置されている。そして、電子源１２と引き出し電極１３との間に電源部１６から適当な引き出し電圧が印加されると、高電圧によって加速された電子線ＥＢが電子源１２から出射される。電子源１２としては、例えば大面積の電子線を出射する電子源（例えばカーボンナノチューブ等の冷陰極、或いは熱陰極）が用いられる。

【0022】

また、容器１１の内部の下端側には、紫外光発生用ターゲット２０が配置されている。紫外光発生用ターゲット２０は例えば接地電位に設定され、電子源１２には電源部１６から負の高電圧が印加される。これにより、電子源１２から出射された電子線ＥＢは紫外光発生用ターゲット２０に照射される。紫外光発生用ターゲット２０は、この電子線ＥＢを受けて励起され、紫外光ＵＶを発生する。

【0023】

図２は、紫外光発生用ターゲット２０の構成を示す断面図である。図２に示されるように、紫外光発生用ターゲット２０は、基板２１と、基板２１上に設けられた層状の発光体２２と、発光体２２上に設けられた光反射膜２４とを備えている。基板２１は、紫外光ＵＶを透過する材料から成る板状の部材であり、本実施形態ではサファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）から成る。基板２１は、主面２１ａおよび裏面２１ｂを有する。基板２１の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

【0024】

発光体２２は、基板２１の主面２１ａと接しており、電子線ＥＢを受けて励起され、紫外光ＵＶを発生する。また、発光体２２は、賦活剤及びアルカリ金属が添加された希土類元素を含有する酸化物結晶を含む。

【0025】

本実施形態では、賦活剤はスカンジウム（Ｓｃ）である。Ｓｃに加えて、ビスマス（Ｂｉ）などの他の元素が賦活剤として添加されてもよい。アルカリ金属は、例えばＬｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つである。希土類元素を含有する酸化物結晶は、イットリウム（Ｙ）及びリン（Ｐ）の酸化物すなわちＹＰＯ_４（イットリウムリン酸）である。一例では、発光体２２の組成は、（Ｓｃ_ｘＹ_１－ｘ）Ａ_ｙＰＯ_４（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）として表すことができる。Ａはアルカリ金属（Ｌｉ、ＮａまたはＫ）である。発光体２２の膜厚は、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下である。

【0026】

発光体２２の結晶化の度合いは、焼結温度に応じて変化する。後述する実施例に示されるように、ＣｕＫα線（波長１．５４Å）を用いたＸ線回折（X-ray diffraction：ＸＲＤ）計によって測定される発光体２２の＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅は、０．１４０°以下であってもよい。

【0027】

光反射膜２４は、例えばアルミニウムといった金属材料を含む。光反射膜２４は、発光体２２の上面及び側面を完全に覆っている。発光体２２において発生した紫外光ＵＶのうち、基板２１とは反対の方向へ進む光は光反射膜２４によって反射され、基板２１に向けて進む。

【0028】

この紫外光発生用ターゲット２０において、電子源１２（図１参照）から出射された電子線ＥＢが発光体２２に入射すると、発光体２２が励起され、紫外光ＵＶが生じる。紫外光ＵＶの一部は基板２１の主面２１ａに直接向かい、紫外光ＵＶの残りの部分は光反射膜２４によって反射された後に基板２１の主面２１ａに向かう。その後、紫外光ＵＶは主面２１ａに入射し、基板２１を透過後、裏面２１ｂから外部へ放射される。

【0029】

図３は、光励起型の紫外光源１０Ａの構成を示す断面図であって、中心軸線を含む断面を示す。図４は、図３に示された紫外光源１０ＡのＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図であって、中心軸線に垂直な断面を示す。図３及び図４に示されるように、紫外光源１０Ａは、真空排気された容器３１と、容器３１の内部に配置された電極３２と、容器３１の外部に配置された複数の電極３３と、容器３１の内面に配置されて紫外光を発生する発光体３４とを備えている。

【0030】

容器３１は、略円筒状といった形状を有している。容器３１の中心軸方向における一端及び他端は半球状に閉じられ、容器３１の内部空間３５は気密に封止されている。容器３１の構成材料は、例えば石英ガラスである。なお、容器３１の構成材料は、発光体３４から出力される紫外光を透過する材料であれば石英ガラスに限られない。内部空間３５には、放電ガスとして例えばキセノン（Ｘｅ）が封入されている。

【0031】

電極３２は、例えば金属製の線条体であり、容器３１の外部から内部空間３５に導入されている。図３及び図４に示される例では、電極３２は、らせん状に曲げられており、内部空間３５において容器３１の一端寄りの位置から他端寄りの位置まで延在している。図４に示されるように、電極３２は、容器３１の中心軸線に垂直な断面において、内部空間３５の中央に配置されている。電極３３は、例えば容器３１の外壁面に密着する金属膜である。図３及び図４に示される例では、電極３３は４つ設けられている。４つの電極３３は、それぞれ容器３１の中心軸方向に沿って延在し、互いに容器３１の周方向に等間隔で並んでいる。

【0032】

電極３２と電極３３との間には高周波電圧が印加され、電極３２と電極３３との間の空間、すなわち容器３１の内部空間３５には放電プラズマが形成される。上述したように、内部空間３５には放電ガスが封入されているので、放電プラズマが発生すると、放電ガスがエキシマ発光し、真空紫外光が生じる。放電ガスがＸｅである場合、発生する真空紫外光の波長は１７２ｎｍである。

【0033】

発光体３４は、容器３１の内壁面の全面にわたって膜状に配置されている。発光体３４は、前述した紫外光源１０の発光体２２と同じ組成を有する。発光体３４は、内部空間３５において発生した真空紫外光（励起光）により励起され、該真空紫外光よりも長波長（例えば２４１ｎｍ）の紫外光を発生する。発光体３４から発生した紫外光は、容器３１を透過して、複数の電極３３の隙間から容器３１の外部へ出力される。すなわち、電極３２、電極３３及び内部空間３５内の放電ガスは、第１の波長（例えば１７２ｎｍ）を有する励起光を発光体３４に照射する光源を構成する。そして、発光体３４は、第１の波長を有する励起光を受けて、該第１の波長よりも長い第２の波長（例えば２４１ｎｍ）を有する紫外光を発生する。発光体３４の膜厚は、例えば０．１μｍ以上１ｍｍ以下である。

【0034】

図５は、光励起型の別の紫外光源１０Ｂの構成を示す断面図であって、中心軸線を含む断面を示す。図６は、図５に示された紫外光源１０ＢのＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図であって、中心軸線に垂直な断面を示す。図５及び図６に示されるように、紫外光源１０Ｂは、容器３１と、電極３２と、複数の電極３３と、発光体３４とを備えている。この紫外光源１０Ｂと上述した紫外光源１０Ａとの相違点は、容器３１及び電極３２の形状である。

【0035】

紫外光源１０Ｂの容器３１は二重円筒状を呈しており、外側円筒部３１ａと、内側円筒部３１ｂとを含む。内側円筒部３１ｂと外側円筒部３１ａとの隙間は、中心軸方向における容器３１の両端において閉じられており、気密に封止された内部空間３５を構成する。また、電極３２は、内側円筒部３１ｂの内側に配置されている。例えば、電極３２は内側円筒部３１ｂの内壁面に形成された金属膜である。電極３２は、内側円筒部３１ｂの一端寄りの位置から他端寄りの位置まで延在している。

【0036】

図７は、光励起型の別の紫外光源１０Ｃの構成を示す断面図であって、中心軸線を含む断面を示す。図８は、図７に示された紫外光源１０ＣのＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図であって、中心軸線に垂直な断面を示す。図７及び図８に示されるように、紫外光源１０Ｃは、容器３１と、電極３２と、電極３３と、発光体３４とを備えている。この紫外光源１０Ｃと上述した紫外光源１０Ａとの相違点は、電極３２，３３の態様である。

【0037】

紫外光源１０Ｃの電極３２は、円筒状の容器３１の外側に配置されている。一例では、電極３２は容器３１の外壁面上に形成された金属膜である。また、電極３３は、容器３１の外壁面上において、中心軸線を挟んで電極３２と対向する位置に配置されている。電極３２，３３は、中心軸方向に沿って延在している。

【0038】

上述した紫外光源１０Ｂ，１０Ｃにおいても、電極３２と電極３３との間に高電圧が印加されると、容器３１の内部空間３５には放電プラズマが形成される。そして、放電ガスがエキシマ発光し、真空紫外光が生じる。発光体３４は、内部空間３５において発生した真空紫外光（励起光）により励起され、該真空紫外光よりも長波長の紫外光を発生する。発光体３４から発生した紫外光は、容器３１の外側円筒部３１ａを透過して、複数の電極３３の隙間、若しくは電極３２，３３の隙間から容器３１の外部へ出力される。

【0039】

図９は、発光体２２及び３４の製造方法における各工程を示すフローチャートである。まず、工程Ｓ１１において、Ｙの化合物（一例ではＹの酸化物Ｙ_２Ｏ_３）、Ｓｃの化合物（一例ではＳｃの酸化物Ｓｃ_２Ｏ_３）、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）若しくはリン酸化合物（例えばリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４）、及び液体（例えば純水）を含む第１混合物を作製する。このとき、Ｂｉの化合物（一例ではＢｉの酸化物Ｂｉ_２Ｏ_３）を更に混合物に加えてもよい。具体的には、容器内に収容された液体内にＹの化合物、Ｓｃの化合物、及びリン酸を投入し、十分に攪拌する。攪拌に要する時間は、例えば２４時間である。これにより、容器内においてリン酸及び各化合物を相互に反応させ、熟成させる。

【0040】

次に、工程Ｓ１２において、第１混合物を加熱して液体を蒸発させる。これにより、第１混合物から液体を除いた粉末状の第２混合物が作製される。一例では、ヒータの温度は１００℃～３００℃の範囲内であり、実際の溶液温度は７０℃～９０℃の範囲内である。加熱時間は１時間～５時間の範囲内である。

【0041】

続いて、工程Ｓ１３において、ハロゲン化アルカリ金属およびアルカリ金属の炭酸塩のうち少なくとも一方を、第２混合物に混合して第３混合物を作製する。一例では、第２混合物にハロゲン化アルカリ金属等と少量のエタノールを加えてメノウ乳鉢に入れ、これらを湿式混合する。

【0042】

この工程においては、エタノールを除く第３混合物におけるハロゲン化アルカリ金属の濃度を、例えば０．２５質量％以上１．０質量％以下とする。一例では、ハロゲン化アルカリ金属は、アルカリ金属のフッ化物、例えばＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つである。また、一例では、アルカリ金属の炭酸塩はＬｉ_２ＣＯ_３である。

【0043】

続いて、工程Ｓ１４において、第３混合物の焼成（熱処理）を行う。具体的には、まず、坩堝に入れた第３混合物を熱処理炉（例えば電気炉）内に設置する。そして、大気中において第３混合物の熱処理を行い、これらを焼成する。これにより、第３混合物の構成材料が結晶化する。このときの焼成温度は例えば１２００℃以上であり、好ましくは１４００℃以上であり、より好ましくは１６００℃以上である。１６００℃以下の温度範囲においては、焼成温度が高くなるほど発光体２２，３４の結晶化の度合いが高まり、紫外光ＵＶの発光強度を高めることができる。焼成温度の上限は例えば１７００℃である。焼成時間は例えば２時間である。

【0044】

続いて、工程Ｓ１５において、焼成後の粉末状の結晶を基板２１上に層状に配置する（発光体２２の場合）か、或いは、焼成後の粉末状の結晶を容器３１の内壁面上に層状に配置する（発光体３４の場合）。このとき、粉末状の結晶をそのまま基板２１または容器３１の内壁面の上に載せてもよいが、沈降法を用いてもよい。沈降法とは、アルコール等の液体中に粉末状の結晶を投入し、超音波等を用いて結晶を液体内にて分散させ、液体の底部に配置された基板２１または容器３１の内壁面の上に結晶を自然に沈降させたのち乾燥させる方法である。このような方法を用いることによって、均一な密度及び厚さでもって結晶を基板２１または容器３１の内壁面の上に堆積させることができる。こうして、発光体２２が基板２１上に形成されるか、または、発光体３４が容器３１の内壁面上に形成される。

【0045】

続いて、工程Ｓ１６において、発光体２２，３４の焼成（熱処理）を再び行ってもよい。この焼成は、アルコールを充分に蒸発させる目的と、基板２１または容器３１と結晶との付着力、および結晶同士の付着力を増加させる目的との為に大気中において行われる。このときの焼成温度は例えば１１００℃であり、焼成時間は例えば２時間である。

【0046】

以上の工程を経て、本実施形態の発光体２２，３４が完成する。なお、紫外光発生用ターゲット２０を作製する場合には、上記の工程の後、発光体２２の上面及び側面を覆うように光反射膜２４を形成する。光反射膜２４の形成方法は、例えば真空蒸着である。発光体２２の上面上における光反射膜２４の厚さは例えば５０ｎｍである。

【0047】

上記の説明では、第３混合物の焼成ののちに、基板２１または容器３１の内壁面の上に結晶を堆積させているが、焼成前の第３混合物を基板２１または容器３１の内壁面の上に堆積させたのちに、第３混合物の焼成を行ってもよい。その場合、基板２１または容器３１の内壁面の上への第３混合物の堆積を、上述した沈降法により行ってもよい。または、結合剤としての有機物を第３混合物と混合して基板２１または容器３１の内壁面に塗布した後に、第３混合物を焼成して有機物を除去してもよい。

【0048】

或いは、レーザアブレーションによって第３混合物を基板２１上に堆積させてもよい。図１０は、レーザアブレーションによる発光体２２の製造方法における各工程を示すフローチャートである。なお、工程Ｓ１１～Ｓ１３については上記と同様なので詳細な説明を省略する。

【0049】

工程Ｓ１３の後の工程Ｓ２１において、第３混合物をペレット状に成型して、ターゲットを作製する。次に、工程Ｓ２２において、基板２１をレーザアブレーション装置の回転ホルダに設置するとともに、作製したターゲットを試料載置台に載せる。そして、真空容器の内部を排気し、ヒータによって基板２１を所定温度（例えば８００℃）まで加熱する。

【0050】

その後、ガス導入口から真空容器の内部へ酸素ガスを供給しながら、レーザビーム（例えばＫｒＦエキシマレーザからのレーザビーム（波長２４８ｎｍ））をレーザ導入口から導入してターゲットへ照射する。ターゲットを構成する原料は、レーザビームを受けて蒸発し、真空容器の内部を飛散する。この飛散した原料の一部が、基板２１の露出した一面に付着し、アルカリ金属含有Ｓｃ：ＹＰＯ_４の非晶質層が形成される（アブレーション成膜）。これにより、アルカリ金属含有Ｓｃ：ＹＰＯ_４が基板２１上に層状に配置される。

【0051】

続いて、工程Ｓ２３において、基板２１の一面上に形成されたアルカリ金属含有Ｓｃ：ＹＰＯ_４の非晶質層を焼成する。具体的には、非晶質層が形成された基板２１をレーザアブレーション装置から取り出し、焼成装置へ投入する。そして、焼成装置内の温度を例えば１２００℃以上（好ましくは１４００℃以上、より好ましくは１６００℃以上）に設定し、その温度を所定時間維持することにより、基板２１上の非晶質層を焼成する。これにより、基板２１の一面上に発光体２２が形成される。焼成雰囲気は、例えば真空又は大気である。焼成時間は、例えば１時間～１０時間である。

【0052】

以上に説明した本実施形態の発光体２２，３４及びその製造方法、並びに紫外光源１０，１０Ａ～１０Ｃによって得られる効果について説明する。

【0053】

本実施形態の製造方法では、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料からなる粉末状の第２混合物に、ハロゲン化アルカリ金属等を混合したのち、これを焼成している。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成することにより、紫外光の発光強度を高めることができる。なお、この製造方法では、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料に液体を混ぜ、その液体を蒸発させてから、ハロゲン化アルカリ金属を混合する。したがって、ハロゲン化アルカリ金属（例えばＬｉＦ）をフラックスとして用いているのではなく、アルカリ金属は焼成後も残留する。

【0054】

第２混合物にアルカリ金属の炭酸塩を混合する場合、アルカリ金属のフッ化物（ＬｉＦ、ＮａＦ、またはＫＦ）と異なり、焼成中に分解しても毒性及び腐食性を有するＨＦが発生しないという利点もある。

【0055】

前述したように、ハロゲン化アルカリ金属は、ＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つであってもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属として特にＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つを混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0056】

前述したように、アルカリ金属の炭酸塩はＬｉ_２ＣＯ_３であってもよい。本発明者の実験によれば、アルカリ金属の炭酸塩として特にＬｉ_２ＣＯ_３を混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0057】

前述したように、湿式混合のためのエタノールを除く焼成前の第３混合物におけるハロゲン化アルカリ金属の濃度を、０．２５質量％以上１．０質量％以下としてもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属の濃度が上記の範囲内にある場合に、紫外光の発光強度をより一層高めることができる。

【0058】

前述したように、第３混合物を焼成する工程Ｓ１６及びＳ２３における焼成温度は１４００℃以上であってもよい。または、該焼成温度は１６００℃以上であってもよい。本発明者の実験によれば、焼成温度がこれらの条件を満たす場合に、紫外光の発光強度をより一層高めることができる。

【0059】

本実施形態の発光体２２，３４は、賦活剤としてのＳｃ及びアルカリ金属が添加されているＹＰＯ_４結晶を含む。上述したように、Ｓｃ：ＹＰＯ_４結晶の材料からなる粉末状の第２混合物に、ハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成することにより、紫外光の発光強度を高めることができる。そして、そのような製造方法により製造された発光体２２，３４においては、アルカリ金属が有意に（言い換えると一成分として）含まれる。したがって、この発光体２２，３４によれば、紫外光の発光強度を高めることができる。

【0060】

本実施形態の発光体２２，３４において、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折計によって測定される＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅は、０．１４０以下であってもよい。本発明者の実験によれば、粉末状の第２混合物にハロゲン化アルカリ金属等を混合して焼成すると、結晶性が向上し、＜２００＞面の回折強度ピーク波形の半値幅が、例えば上記のような小さな値となり得る。そして、この場合、紫外光の発光強度を効果的に高めることができる。

【0061】

前述したように、アルカリ金属は、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つであってもよい。本発明者の実験によれば、ハロゲン化アルカリ金属として特にＬｉＦ、ＮａＦ、及びＫＦのうち少なくとも１つを混合した場合、または、アルカリ金属の炭酸塩として特にＬｉ_２ＣＯ_３を混合した場合に、紫外光の発光強度を高めることができる。そして、これらの場合、発光体にはアルカリ金属としてＬｉ、Ｎａ、及びＫのうち少なくとも１つが有意に（言い換えると一成分として）含まれる。

【0062】

本実施形態の紫外光源１０，１０Ａ～１０Ｃは、発光体２２または発光体３４を備える。これにより、紫外光の発光強度が高められた紫外光源を提供することができる。

【0063】

（実施例）
ここで、上記実施形態の実施例について説明する。本発明者は、次に述べる方法によって、発光体２２（または３４）としての複数の試料（アルカリ金属含有Ｓｃ：ＹＰＯ_４）を実際に作製した。

【0064】

まず、Ｙ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、及びＨ_３ＰＯ_４を純水に混ぜて、複数の第１混合物を作製した。このとき、各試料のＰ及びＯを除く成分に占めるＳｃの濃度が５ｍｏｌ％、Ｙの濃度が９５ｍｏｌ％となるように、７．８４６ｇのＹ_２Ｏ_３、０．２５２ｇのＳｃ_２Ｏ_３、５．１ｍｌのＨ_３ＰＯ_４、及び９００ｍｌの純水をビーカーに入れ、室温で２４時間かけて十分に攪拌した。これにより、複数の第１混合物を得た。その後、攪拌を続けながら加熱を行い、純水を蒸発させた。これにより、粉末状の複数の第２混合物を得た。

【0065】

このように液相法により作製した第２混合物の粉末０．９５００３ｇに、０．００２３８ｇ（０．２５質量％）のＬｉＦと１０ｍｌのエタノールを加え、これらをメノウ乳鉢に入れて湿式混合した。これにより、ＬｉＦを含む第３混合物（１）を得た。また、第２混合物の粉末０．４４９０６ｇに、０．００３６５ｇ（０．８質量％）のＮａＦと１０ｍｌのエタノールを加え、これらをメノウ乳鉢に入れて湿式混合した。これにより、ＮａＦを含む第３混合物（２）を得た。また、第２混合物の粉末０．４８２９９ｇに、０．００５４１ｇ（１．１質量％）のＫＦと１０ｍｌのエタノールを加え、これらをメノウ乳鉢に入れて湿式混合した。これにより、ＫＦを含む第３混合物（３）を得た。また、第２混合物の粉末０．２００６８ｇに、０．００１４４ｇ（０．７１質量％）のＬｉ_２ＣＯ_３と１０ｍｌのエタノールを加え、これらをメノウ乳鉢に入れて湿式混合した。これにより、Ｌｉ_２ＣＯ_３を含む第３混合物（４）を得た。

【0066】

その後、上記の第３混合物（１）～（４）と、第２混合物とを大気雰囲気の電気炉内に設置し、１６００℃で２時間の焼成を行った。また、ＬｉＦの濃度が異なる複数の第３混合物（１）を作製し、各濃度において焼成温度を１２００℃、１４００℃、及び１６００℃の３種類に設定して２時間の焼成を行った。焼成した粉末状の結晶をふるいにかけて２０μｍ以下の粒径を有するものを選別した。そして、選別した結晶を石英基板上に沈降法により堆積させた。堆積後、大気雰囲気中にて１１００℃、２時間の焼成を行った。焼成した試料に波長１７２ｎｍのキセノンエキシマランプの光を照射し、励起された試料から出射した紫外線を評価した。

【0067】

図１１は、本実施例において用いられた実験装置を概略的に示す図である。この装置４０は、石英基板４４上の試料４５に対向して配置される紫外光源４２を備えている。紫外光源４２は、放電ガスとしてのＸｅがガラス容器内に封入されたエキシマランプである。紫外光源４２の発光波長は１７２ｎｍである。この紫外光源４２から、石英基板４４上の試料４５に紫外光を照射した。石英基板４４の裏面（試料４５が配置された面とは反対の面）に光ファイバ４６の一端を対向させ、光ファイバ４６の他端を分光検出器４７（浜松ホトニクス製、Photonic Multi-Analyzer PMA-12、型番C10027-01）に接続した。紫外光により試料４５が励起されて生じた紫外光ＵＶのうち石英基板４４を透過した紫外光ＵＶを、光ファイバ４６を介して分光検出器４７に取り込み、分光検出器４７に接続した計算機４８にて分析を行った。

【0068】

図１２は、上記の実験により得られた紫外光ＵＶのＰＬ（Photoluminescence）強度スペクトルを示すグラフである。同図において、縦軸は光強度（任意単位）を表し、横軸は波長（単位：ｎｍ）を表す。グラフＧ１１は、ＬｉＦを含む第３混合物（１）を焼成した試料のＰＬ強度スペクトルを示す。グラフＧ１２は、ＮａＦを含む第３混合物（２）を焼成した試料のＰＬ強度スペクトルを示す。グラフＧ１３は、ＫＦを含む第３混合物（３）を焼成した試料のＰＬ強度スペクトルを示す。グラフＧ１４は、Ｌｉ_２ＣＯ_３を含む第３混合物（４）を焼成した試料のＰＬ強度スペクトルを示す。グラフＧ１５は、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、及びＬｉ_２ＣＯ_３のいずれも混合していない第２混合物を焼成した試料のＰＬ強度スペクトルを示す。

【0069】

図１２に示すように、第３混合物（１）～（４）をそれぞれ焼成した各試料のＰＬピーク波長は、第２混合物を焼成した試料のＰＬピーク波長（２４０ｎｍ付近。実験では２４３ｎｍ）からほとんど変化しなかった。しかし、第３混合物（１）～（４）をそれぞれ焼成した各試料のＰＬピーク強度は、第２混合物を焼成した試料のＰＬピーク強度に対して顕著に増大した。ＬｉＦを含む第３混合物（１）を焼成した試料と、Ｌｉ_２ＣＯ_３を含む第３混合物（４）を焼成した試料とにおいて、ＰＬピーク強度の増大が特に顕著であった。なお、ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ以外のハロゲン化アルカリ金属、及びＬｉ_２ＣＯ_３以外のアルカリ金属の炭酸塩を混合した場合も同様にＰＬピーク強度が増大すると推測される。

【0070】

図１３は、ＬｉＦを含む第３混合物（１）を焼成した試料における、第３混合物中のＬｉＦの濃度と、紫外光ＵＶのＰＬピーク強度との関係を示すグラフである。同図において、縦軸はＰＬピーク強度（任意単位）を表し、横軸はＬｉＦの質量パーセント濃度を表す。グラフＧ２１は、焼成温度を１２００℃とした場合を示す。グラフＧ２２は、焼成温度を１４００℃とした場合を示す。グラフＧ２３は、焼成温度を１６００℃とした場合を示す。なお、参考として、ＮａＦを含む第３混合物（２）を焼成した試料、ＫＦを含む第３混合物（３）を焼成した試料、及びＬｉ_２ＣＯ_３を含む第３混合物（４）を焼成した試料のＰＬピーク強度を、それぞれプロットＰ２１～Ｐ２３として示している。

【0071】

図１３に示すように、ＬｉＦを含む第３混合物を焼成した場合、焼成温度１２００℃の場合のＰＬピーク強度が最も低く、焼成温度１６００℃の場合のＰＬピーク強度が最も高くなった。また、焼成温度が１６００℃である場合、第３混合物におけるＬｉＦの濃度が０．２５質量％～０．７５質量％（０．０１７ｍｏｌ～０．０５３ｍｏｌ）である場合のＰＬピーク強度が最も高く、該濃度が１．０質量％以下である場合のＰＬピーク強度は、該濃度が１．０質量％より大きい場合のＰＬピーク強度よりも高くなった。焼成温度が１６００℃であり第３混合物におけるＬｉＦの濃度が０．２５質量％である試料のＰＬピーク強度は、ＬｉＦ等を加えない第２混合物を焼成した試料のＰＬピーク強度の２．２倍にまで向上した。

【0072】

また、焼成温度が１２００℃または１４００℃である場合においても、第３混合物におけるＬｉＦの濃度が０．５質量％である場合のＰＬピーク強度が最も高く、該濃度が１．０質量％以下である場合のＰＬピーク強度は、該濃度が１．０質量％より大きい場合のＰＬピーク強度よりも高くなった。この実験結果から、第３混合物におけるＬｉＦの濃度が０．２５質量％以上１．０質量％以下（より好適には０．７５質量％以下）である場合に、発光体から出力される紫外光の強度を効果的に高め得ることがわかる。また、この結果は、ＬｉＦ以外のハロゲン化アルカリ金属、例えばＮａＦまたはＫＦにおいても同様であると推測される。

【0073】

１６００℃で焼成した各試料の結晶性を調べるために、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折計測を行った。図１４は、各試料のＸ線回折パターンを示すグラフである。図中には、各回折強度波形に対応する試料に混合されたハロゲン化アルカリ金属又はアルカリ金属の炭酸塩およびそれらの濃度が併記されている。図中に記載された複数の数値Ａは、各回折強度波形のＰＬピークに対応する結晶面方位を表している。図１４に示すように、Ｓｃ：ＹＰＯ_４、並びに、ＬｉＦ、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＮａＦ、またはＫＦを加えたＳｃ：ＹＰＯ_４のＸ線回折パターンは、正方晶系ゼノタイム構造（ＩＣＳＤ無機結晶構造データベース０１－０８４－０３３５）のＹＰＯ_４のＸ線回折パターンと一致した。このことから、ＬｉＦ、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＮａＦ、またはＫＦを加えても、Ｓｃ：ＹＰＯ_４の結晶性は損なわれないことがわかる。

【0074】

図１５は、グラフＧ３１及びＧ３２を重ねて示す。グラフＧ３１は、ＬｉＦを加えた試料（焼成温度１６００℃）における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、Ｘ線回折パターンの２６度付近の（２００）面ＰＬピークの半値幅（単位：度、左縦軸）との関係を示す。グラフＧ３２は、同試料における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、ＰＬピーク強度（単位：任意単位、右縦軸）との関係を示す。なお、図１５には、ＮａＦ、ＫＦ、Ｌｉ_２ＣＯ_３をそれぞれ加えた各試料（焼成温度１６００℃）における、Ｘ線回折パターンの２６度付近の（２００）面ＰＬピークの半値幅を、それぞれプロットＰ３１～Ｐ３３として示している。図１６は、図１５に示された（２００）面ＰＬピークの半値幅及びＰＬピーク強度の実測値を示す図表である。

【0075】

図１５のグラフＧ３１を参照すると、ＬｉＦが０質量％、すなわちＬｉＦを加えない場合には、（２００）面ＰＬピークの半値幅は０．１４６０°であり、ＬｉＦが０．２５質量％である場合に、（２００）面ＰＬピークの半値幅は最小値（０．１２１２°）となり、結晶性が最も良くなった。そして、ＬｉＦの濃度が更に増大すると、（２００）面ＰＬピークの半値幅が増大し、結晶性が低下した。

【0076】

このグラフＧ３１をグラフＧ３２と照らし合わせると、ＬｉＦの重量パーセント濃度が０質量％から０．２５質量％までの範囲では、ＬｉＦの重量パーセント濃度の増大に従って半値幅が次第に減少し、それに伴ってＰＬピーク強度が次第に増大することがわかる。また、ＬｉＦの重量パーセント濃度が０．２５質量％より大きい範囲では、ＬｉＦの重量パーセント濃度の増大に従って半値幅が次第に増大し、それに伴ってＰＬピーク強度が次第に減少することがわかる。この結果から、ＬｉＦを加えたＳｃ：ＹＰＯ_４において、（２００）面ＰＬピークの半値幅とＰＬピーク強度との間には有意な相関関係があることがわかる。

【0077】

また、図１６を参照すると、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦまたはＬｉ_２ＣＯ_３を加えた場合、（２００）面ＰＬピークの半値幅は０．１４０°以下となり、これらを加えない場合の（２００）面ＰＬピークの半値幅（０．１４６°）より小さく、結晶性が向上することがわかる。特に、重量パーセント濃度が０．０１質量％以上１．０質量％以下であるＬｉＦを加えた場合、（２００）面ＰＬピークの半値幅は０．１３０°以下となり、結晶性が顕著に向上する。

【0078】

図１７は、焼成後のＳｃ：ＹＰＯ_４結晶に含まれるＬｉの量を確認するために行った高周波誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ－ＡＥＳ）の結果を示す図表である。図中の試料番号１，２は未焼成のＬｉ_２ＣＯ_３の分析結果であり、試料番号３～５はＬｉ_２ＣＯ_３（１．４２質量％）を加えた未焼成のＳｃ：ＹＰＯ_４結晶の分析結果であり、試料番号６～８はＬｉＦ（１．０質量％）を加えて焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶の分析結果である。図１７に示すように、未焼成のＬｉ_２ＣＯ_３（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）、並びにＬｉ_２ＣＯ_３を加えた未焼成のＳｃ：ＹＰＯ_４結晶（Ｎｏ．３～Ｎｏ．５）では、理論値（仕込み量）に近い量のＬｉ及びＳｃが検出された。これに対し、ＬｉＦを加えて焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶（Ｎｏ．６～Ｎｏ．８）では、Ｌｉの量が理論値よりも小さいが、有意な量のＬｉ及びＳｃが検出された。これらの結果から、ＬｉＦ等を加えて焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶においては、焼成によってＬｉの量が減少するが、フラックスとして用いられた後に除去し切れなかった微量のＬｉが残留する場合と異なり、多量のＬｉが有意に（一成分として）含まれていることがわかる。

【0079】

図１８～図２３は、本実施例により作製された各試料の粉末表面を観察した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を示す図である。図１８は、ＬｉＦ等を含まない混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。図１９は、０．０１質量％のＬｉＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。図２０は、０．２５質量％のＬｉＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。図２１は、０．７１質量％のＬｉ_２ＣＯ_３を含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。図２２は、０．８１質量％のＮａＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。図２３は、１．１質量％のＫＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を示す。

【0080】

図１８～図２３を参照すると、ＬｉＦ等を含まない混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶（図１８）は細かな針状構造を有するが、他のＳｃ：ＹＰＯ_４結晶（図１９～図２３）は、焼成前にＬｉＦ、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＮａＦ、またはＫＦを加えることにより、針状構造から、表面が滑らかな外径５μｍ～２０μｍ程度の大きな塊状構造へと変化したことがわかる。そして、この変化によりＰＬピーク強度が向上したと推測される。上述したように、０．２５質量％のＬｉＦを加えたＳｃ：ＹＰＯ_４結晶（図２０）において、ＰＬピーク強度が最も大きくなった。

【0081】

図２４は、グラフＧ４１及びＧ４２を重ねて示す。グラフＧ４１は、ＬｉＦを加えた試料（焼成温度１６００℃）における、第３混合物中のＬｉＦの質量パーセント濃度と、結晶の真密度（単位：ｇ／ｃｍ^３、左縦軸）との関係を示す。グラフＧ４２は、同試料における、第３混合物中のＬｉＦの重量パーセント濃度と、比表面積（単位：ｍ^２／ｇ、右縦軸）との関係を示す。図２５は、図２４に示された真密度及び比表面積の値を示す図表である。

【0082】

ここで、真密度とは、物質中の細孔及び内部空隙を除外した、物質自身が占める体積をいう。図２６は、ＬｉＦ等を含まない混合物（ＬｉＦの質量パーセント濃度＝０）を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶と、ＬｉＦを含む混合物（ＬｉＦの質量パーセント濃度＝０．２５）を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶とにおける、真密度及び比表面積を概念的に示す図である。ＬｉＦ等を含まない混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶は、細かな針状構造を有するので、図２６の（ａ）部に示すように一辺の長さａの立方体として模擬される。この立方体の質量をｂとした場合、図２６の（ｃ）部に示すように、この結晶の真密度はｂ／ａ^３として算出され、比表面積は６ａ^２／ｂとして算出される。また、ＬｉＦを含む混合物を焼成したＳｃ：ＹＰＯ_４結晶は、大きな塊状構造を有するので、塊状構造の外径が針状構造の外径の３倍と仮定した場合、図２６の（ｂ）部に示すように一辺の長さ３ａの立方体として模擬される。図２６の（ａ）部と同様に一辺の長さａの立方体の質量をｂとした場合、図２６の（ｃ）部に示すように、この結晶の真密度はｂ／ａ^３として算出され、比表面積は２ａ^２／ｂとして算出される。

【0083】

図２４及び図２５に示される真密度は、ＬｉＦの濃度によらず４．２１ｇ／ｃｍ^３～４．２２ｇ／ｃｍ^３といったほぼ一定の値となった。これに対し比表面積は、ＬｉＦの濃度が増大すると０．８５ｍ^２／ｇから０．７３ｍ^２／ｇ、０．０９ｍ^２／ｇへと次第に低下した。そして、比表面積が０．０９ｍ^２／ｇである場合にＰＬピーク強度が最も大きくなった。

【0084】

以上説明したように、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ等のハロゲン化アルカリ金属、及びＬｉ_２ＣＯ_３等のアルカリ金属の炭酸塩を加えてＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を焼成することによって、結晶サイズが大きくなる。このことが、ＰＬピーク強度が高まった一因であると考えられる。

【0085】

本開示による発光体の製造方法、発光体および紫外光源は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では発光体に励起光を照射する光源としてエキシマランプを例示したが、光源はこれに限られず、励起光を出力可能な他の様々な発光装置を利用できる。また、上記実施例ではＳｃ以外の賦活剤を含まないＳｃ：ＹＰＯ_４結晶を例示したが、Ｓｃに加えて、Ｓｃ以外の賦活剤（例えばＢｉ）を更に含む場合であっても、同様の結果が得られると推測される。

【符号の説明】

【0086】

１０，１０Ａ～１０Ｃ…紫外光源、１１…容器、１２…電子源、１３…引き出し電極、１６…電源部、２０…紫外光発生用ターゲット、２１…基板、２１ａ…主面、２１ｂ…裏面、２２…発光体、２４…光反射膜、３１…容器、３１ａ…外側円筒部、３１ｂ…内側円筒部、３２，３３…電極、３４…発光体、３５…内部空間、４０…装置、４２…紫外光源、４４…石英基板、４５…試料、４６…光ファイバ、４７…分光検出器、４８…計算機、ＥＢ…電子線、ＵＶ…紫外光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】