ジスプロシウムをドープしたリン酸三カルシウムの発光特性

Luminescence properties of tricalcium phosphate doped with dysprosium.

• Chirag Malik
• Najdeep Kaur
• Birendra Singh
• Anant Pandey

抄録

骨と同等の有効原子番号Z=15.785を持つリン酸三カルシウムの熱ルミネッセンス(TL)及びフォトルミネッセンス(PL)特性を調べた。化学共沈法により、ドーパントDyの濃度を変化させた試料(0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6mol %)を合成した。相および化合物の確認はX線回折(XRD)を用いて行い、蛍光体の結晶サイズはシェラーの式を用いて計算したところ、27nmから49nmの範囲であることがわかった。表面形態学的研究は、電界放出走査電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて行った。化合物の確認のために使用される他の特性評価技術は、エネルギー分散型X線分光法（EDX）とフーリエ変換赤外分光法（FTIR）が含まれていました。試料には、さらに10Gyから5kGyまでの線量を変化させたガンマ線(Co-60から放出される)を照射し、そのTL特性を調べた。与えられた蛍光体の濃度をTL強度の観点から最適化した結果、0.5mol %であることがわかった。蛍光体のTL線量応答は、10Gyから3kGyの広い範囲で直線的であった。10Gy線量のグローカーブをデコンボリューションしたところ、127, 153, 185, 218, 313, 335Cに6つのピークがあり、6種類のトラップが存在することがわかった。また、TL材料の他の特性(再現性やフェージング)についても調べた。全体的に、本蛍光体はTL線量評価における有用性について有望な結果を示した。TLに加えて、PLにより、蛍光体中にドーパントが存在することが確認された。さらに、ナノ蛍光体のPL強度の観点から、ドーパント濃度を最適化した。白色LEDにおける蛍光体の応用を調査するために、国際電気通信委員会（CIE）を使用して、色度座標、演色性指数、色温度を計算しました。

Tricalcium phosphate having effective atomic number Z = 15.785, equivalent to that of bones was studied for its thermoluminescence (TL) and photoluminescence (PL) properties. Different samples with varied concentrations of the dopant Dy (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, and 0.6 mol %) were synthesized by the chemical co-precipitation technique. Phase and compound confirmations were done using X-Ray Diffraction (XRD) and the phosphors' crystallite size was calculated using Scherrer's formula which was found to range between 27 nm and 49 nm. The surface morphological study was done using Field Emission-Scanning Electron Microscopy (FE-SEM). Other characterization techniques used for compound confirmation included Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Samples were further irradiated by gamma rays (emitted from Co-60) with dose varying from 10 Gy to 5 kGy in order to study their TL properties. Concentration optimization of the given phosphor was done in terms of its TL intensity and was found to be 0.5 mol %. The TL dose response of the phosphor was linear over a wide range of dose (10 Gy-3 kGy). Deconvolution was performed on the glow curve for 10 Gy dose, giving six peaks (at 127, 153, 185, 218, 313 and 335C) suggesting the presence of six different types of traps. Other characteristics of the TL material i.e. repeatability and fading were also studied. Overall, the phosphor showed promising results for its utility in TL dosimetry. In addition to the TL, PL further confirmed the presence of dopant in the phosphor. Moreover, the dopant concentration was optimized in terms of the nanophosphor's PL intensity. The Commission International de l'Éclairage (CIE) was used to calculate chromaticity coordinates, colour rendering index and colour temperature in order to investigate the phosphor's application in white LEDs.

Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.