(57)【要約】【課題】分析装置の性能を向上させ且つメンテナンスを容易にする。【解決手段】蛍光体は、アルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含む原料であって、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナと、
Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、
を含む原料であって、
全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造された蛍光体。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記アルミナはβ−アルミナである、
蛍光体。
【請求項３】
請求項２に記載の蛍光体において、
前記β−アルミナは前記ナトリウムを６．０〜７．０重量％含む、
蛍光体。
【請求項４】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記原料はβ−アルミナを５０重量％以上含む、
蛍光体。
【請求項５】
請求項２に記載の蛍光体において、
前記β−アルミナの粒径は、０．１〜３μｍの範囲内である、
蛍光体。
【請求項６】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記原料は少なくともFeを含む、
蛍光体。
【請求項７】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記原料は少なくともCrを含む、
蛍光体。
【請求項８】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記原料は１３５０℃以上で焼成される、
蛍光体。
【請求項９】
７６０〜７９０ｎｍの範囲内に発光強度のピークを持ち、量子効率が５０％以上であり且つ吸収率が２５％以上である、
蛍光体。
【請求項１０】
請求項９に記載の蛍光体において、
前記吸収率が３０％以上である、
蛍光体。
【請求項１１】
請求項９に記載の蛍光体において、
前記発光強度の半値全幅が５０ｎｍ以上である、
蛍光体。
【請求項１２】
請求項９に記載の蛍光体において、
粒径が２．４〜５．３μｍの範囲内である、
蛍光体。
【請求項１３】
請求項９に記載の蛍光体を複数含む蛍光体粒子群であって、
前記蛍光体の平均粒径が５μｍ以下である、
蛍光体粒子群。
【請求項１４】
請求項９に記載の蛍光体において、
近紫外光によって励起され近赤外光を発光する、
蛍光体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の蛍光体と近紫外光を発光するＬＥＤ素子とを備える光源。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光源において、
前記ＬＥＤ素子を備えるＬＥＤモジュールと、
前記蛍光体を含み、前記ＬＥＤ素子が放射する光の経路上に設けられた樹脂層と、
を備える、
光源。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光源において、
前記樹脂層に積層され、前記蛍光体とは発光する光の波長が異なる別の蛍光体を含む樹脂層をさらに備える、
光源。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光源において、
近赤外光を発光する前記蛍光体を含む樹脂層が、前記別の蛍光体を含む樹脂層よりも前記ＬＥＤ素子に近い側に形成されている、
光源。
【請求項１９】
請求項１５に記載の光源を用いた生化学分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蛍光体、光源およびそれを用いた生化学分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体化学分析装置では、試料に試薬を添加して光を照射し、発光強度を計測して生体試料の濃度を観察している。生化学分析装置においては、試料に照射する光の波長域が３４０〜８００ｎｍといった広範囲な波長域であり、当該波長領域の光を発光できる光源が用いられている。
【０００３】
近年、近紫外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が開発され、試料分析用の光源として用いられている。生化学分析装置においては、上記のとおり３４０〜８００ｎｍといった広範囲な波長域の光を用いて試料を分析しており、上記ＬＥＤを利用するには、近紫外光で励起され近赤外の波長領域まで発光する蛍光体を用いる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、近紫外発光ＬＥＤで励起し、近赤外発光を起こす蛍光体が開示されている。具体的には、特許文献１には、上記蛍光体の例として、発光装置において赤外を発光するLiAlO2:Fe（発光スペクトルのピーク波長：７４６ｎｍ）およびAl2O3:Cr（発光波長の記載なし）が開示されている（要約、段落００６６、図３参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、近赤外発光をする蛍光成分としてLiGaO2:Feが開示されている。さらに、特許文献３には、好ましい例として、平均粒径が５μｍ以下の紫外線励起の蛍光体（ＢＡＭ）を発光装置に用いる技術が開示されている（段落００２６参照）。当該蛍光体は可視光を出射するものである（段落００２１、表３参照）。
【０００６】
また、非特許文献１には、原料としてAl2(SO4)3・18H2Oを用いる蛍光体の結晶合成の方法が開示されている。また、非特許文献２には、金属Alを溶解したものを出発原料とする蛍光体の合成例が開示されている。さらに、非特許文献３には、AlOOHまたはAl(NO3)・9H2Oを出発原料として用いて蛍光体を合成した例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５２１０１号公報
【特許文献２】特開２０１５−６０９２１号公報
【特許文献３】特開２０１６−１０３５５６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】React.Kinet.Catal.Lett. Vol. 86, No. 2, 299-306 (2005)
【非特許文献２】J.Electrochem.Soc. Vol.147, No.11, 4368-4373 (2000)
【非特許文献３】Displays Vol.19, 197-203 (1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
生化学分析装置の光源として、ランプ寿命が短いタングステンランプを用いる代わりに、波長領域が異なる複数種類のＬＥＤ光源が用いられることがある。しかしながら、複数種類のＬＥＤ光源を用いた場合、発光領域での輝度ムラの問題が生じていた。
【００１０】
また、近赤外発光蛍光体としては、LiAlO2:FeおよびAl2O3:Crなどが知られている。しかしながら、それらの蛍光体は、近紫外領域（波長が３００ｎｍ〜４０５ｎｍ程度の範囲内）に励起帯を多く有さない。そのため、近紫外発光ＬＥＤと蛍光体を組み合わせた光源を用いる場合には、近赤外発光の発光強度が低いという課題があった。したがって、近紫外光を発光するＬＥＤと組み合わせて生化学分析装置に適用できる光源を作製するために新たな近赤外発光蛍光体を探索する必要があった。
【００１１】
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、分析装置の性能を向上させ且つメンテナンスを容易にする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、アルミナと、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種と、を含む原料であって、全原料中にナトリウムを６．１〜１５．９重量％含有する原料を焼成して製造された蛍光体を提供する。
【００１３】
また、別の例として、７６０〜７９０ｎｍの範囲内に発光強度のピークを持ち、量子効率が５０％以上であり且つ吸収率が２５％以上である、蛍光体を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、分析装置の性能を向上させ且つメンテナンスを容易にすることができる。上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の生化学分析装置に用いる光源の構成を示す図である。
【図２】比較例および実施例の蛍光体の原料組成を示す表である。
【図３】比較例および実施例の蛍光体の焼成条件を示す表である。
【図４】比較例および実施例の蛍光体の特性を示す表である。
【図５】本開示の近赤外発光蛍光体の励起スペクトルを示す図である。
【図６】近紫外光で近赤外発光蛍光体を励起した場合の発光スペクトルを示す図である。
【図７】本開示の近赤外発光蛍光体の励起スペクトルを示す図である。
【図８】構成例１の光源の発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本開示の実施例を説明する。なお、本開示の実施例は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、後述する各実施例の説明に使用する各図の対応部分には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００１７】
＜生化学分析装置に用いる光源の構成＞
図１は、本開示の生化学分析装置に用いる光源の構成を示す図である。光源１はＬＥＤモジュール２、透明樹脂３、ＬＥＤ素子４（例えば、ＬＥＤ素子は発光波長が異なるものを複数含む）、放熱板５、および配線６からなる。また、透明樹脂３中には、複数種の蛍光体７が混合されている。ここで、複数種の蛍光体７の中には、後述する本開示の蛍光体が含まれる。
【００１８】
ここで、ＬＥＤモジュール２には、輝度ムラを抑制する観点から一個のＬＥＤ素子を用いることが理想的である。しかしながら、波長が３４０ｎｍの光を発光する複数個のＬＥＤ素子を用いて発光のパワーを向上させる構成としてもよい。また、波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子と、波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子など、異なる発光波長のＬＥＤ素子を組み合わせて、ＬＥＤモジュール２に組み込むことができる。
【００１９】
また、透明樹脂３としては、透過させる光が可視光の場合には、主にシリコーン樹脂が用いられる。また、透過させる光が近紫外光の場合には、近紫外光を透過するフッ素樹脂等を用いることができる。これらの透明樹脂は、蛍光体を混合することが容易であり、概ね２５０℃以下の温度にて焼成することによって固化できる。
【００２０】
蛍光体７が混合された透明樹脂３は、ＬＥＤ素子４上に直接盛る他、近紫外光を透過する石英ガラスなどの上に盛り、放射されるＬＥＤ光の経路中に設置してもよい。また、樹脂層を盛る前に、シランカップリング剤等をＬＥＤ素子４上または石英ガラス上に塗布することによって、樹脂層の接着性を向上させることができる。
【００２１】
また、ＬＥＤモジュール２は、透明樹脂を単層の形態で形成してもよく、混合する蛍光体の種類を層毎に変えて複数の層を積層する多層の形態で形成してもよい。また、透明樹脂は、光散乱材微粒子を含んでもよい。
【００２２】
また、樹脂層とＬＥＤモジュール２の壁面との間には反射材（不図示せず）が設けられてもよい。上記のように蛍光体７を混合した透明樹脂をＬＥＤ素子４の発光領域に設けることにより、ＬＥＤ光が蛍光体７に当たり、近紫外〜青色の波長の光が、可視〜近赤外の波長の光に変換されて、元のＬＥＤ光とともに、蛍光体７の発光が光源１より放射される。
【００２３】
また、ＬＥＤモジュール２、特にＬＥＤ素子４の周囲は熱くなるため、放熱板５を設けてもよい。また、放熱板のＬＥＤモジュール２とは反対側に水冷または空冷の冷却機構を設けてもよい。蛍光体７が近紫外〜青色の波長の光を吸収して発光する効率は、蛍光体７の温度が上昇した場合に低下する傾向を示すものがある。それ故、上記のように、光源１には冷却機構が設けられることが望ましい。
【００２４】
このような構成を有する光源１は、ＬＥＤ光（近紫外〜青色の波長）によって蛍光体を励起し、ＬＥＤ光と波長変換された蛍光体から放射される光とで３４０〜８００ｎｍの波長領域の光を光源１から放射する。上記光源１を適用した生化学分析装置は、試料セルを通して光の吸収（透過光量）を受光装置でモニタすることができる。
【００２５】
＜近赤外発光蛍光体の合成＞
近赤外発光蛍光体の合成を行い、合成した蛍光体を透明樹脂中に混合し、生化学分析装置に用いる光源を作製した。以下、図２〜４を参照しながら比較例および実施例の蛍光体について説明する。図２は、比較例および実施例の蛍光体の原料組成を示す表である。図３は、比較例および実施例の蛍光体の焼成条件を示す表である。図４は、比較例および実施例の蛍光体の特性を示す表である。
【００２６】
＜比較例１＞
比較例１では、α−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が１．２２ｇ、アルファアルミナが３．７７ｇ、FeCl2・4H2Oが１０ｍｇ、フラックス（AlF3）が５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１２００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。焼成して冷却後、焼成した蛍光体を取り出し、乳鉢で軽く粉砕して、蛍光体を得た。
【００２７】
目的とする蛍光体組成は、BaAl12O19:Fe（α−アルミナ）である（ただし、BaAl12O19:Feの正確な組成比を簡単に記述することは困難とされている）。なお、原料として用いたFeCl2・4H2OはFe2+であり、青銅色を呈しているが、原料を乳鉢で混合し、１時間程度放置することで、空気中で酸化され、赤褐色のFe3+へ変化する。
【００２８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１％であり、吸収率が１０％であった。したがって、α−アルミナを原料として蛍光体を合成した場合、蛍光体の発光はほとんど確認できなかった。
【００２９】
＜比較例２＞
比較例２では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品（製品名：Ｓパウダー）であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が１．２２ｇ、焼成アルミナが３．６５ｇ、FeCl2・4H2Oが１２０ｍｇ、フラックス（AlF3）が５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１２００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１７％、吸収率が６１％であり、発光強度は１７８であった。比較例２で合成した蛍光体は、７９０ｎｍに発光のピークを有した。発光強度は発光ピークを示す波長の光の強度であり、量子収率測定装置においては、Energy(a.u.)の単位である。
【００３１】
＜比較例３＞
比較例３では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４７ｇ、焼成アルミナが１．４５ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（AlF3）が２７ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が４０％、吸収率が３５％であり、発光強度は２５５であった。比較例３で合成した蛍光体は、７８８ｎｍに発光のピークを有した。
【００３３】
＜比較例４＞
比較例４では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（AlF3）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７３％、吸収率が２６％であり、発光強度は３２７であった。比較例４で合成した蛍光体は、７８７ｎｍに発光のピークを有した。
【００３５】
＜比較例５＞
比較例５では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、焼成アルミナが１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３６】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７１％、吸収率が２９％であり、発光強度は３６１であった。比較例５で合成した蛍光体は、７８５ｎｍに発光のピークを有した。
【００３７】
＜比較例６＞
比較例６では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００３８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例６の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１０４％、吸収率が１６％であり、発光強度は２６４であった。比較例６で合成した蛍光体は、７８７ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は６．５μｍであった。
【００３９】
＜比較例７＞
比較例７では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４８ｇ、焼成アルミナが１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが１０ｍｇ、フラックス（AlF3）が２５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例７の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１１２％、吸収率が１５％であり、発光強度は３０１であった。比較例７で合成した蛍光体は、７８８ｎｍに発光のピークを有した。
【００４１】
＜比較例８＞
比較例８では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．５０ｇ、FeCl2・4H2Oが４．９ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１１ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例８の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１１９％、吸収率が１２％であり、発光強度は２６２であった。比較例８で合成した蛍光体は、７８４ｎｍに発光のピークを有した。
【００４３】
＜比較例９＞
比較例９では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３９ｇ、焼成アルミナが１．５０ｇ、FeCl2・4H2Oが２．５ｍｇ、フラックス（AlF3）が１１１ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例９の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が１２１％、吸収率が８％であり、発光強度は１７７であった。比較例９で合成した蛍光体は、７８３ｎｍに発光のピークを有した。
【００４５】
比較例２〜９までは、アルミナ原料として焼成アルミナを用いた。比較例２〜９においては、主にFeの添加量を調整した。Feの添加量が少ないほど、量子効率は向上し、吸収率は低下した。
【００４６】
＜比較例１０＞
比較例１０では、溶融アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。溶融アルミナは、高純度化学社の製品である。蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．４２ｇ、溶融アルミナが０．９２ｇ、FeCl2・4H2Oが３６ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１９０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４７】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１０の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が３％、吸収率が４０％であり、発光強度は２７であった。比較例１０で合成した蛍光体は、７６６ｎｍに発光のピークを有した。溶融アルミナを原料とする場合には、発光を確認することはできるものの、その発光強度は小さかった。溶融アルミナはβ−アルミナを僅かに含むが、その量は１％程度と極僅かである。
【００４８】
＜比較例１１＞
比較例１１では、溶融アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。溶融アルミナは、高純度化学社の製品である。蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が２．１７ｇ、溶融アルミナが２．３２ｇ、FeCl2・4H2Oが４１ｍｇ、フラックス（BaCl2）が４７０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００４９】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が２０％、吸収率が３５％であり、発光強度は１３５であった。比較例１１で合成した蛍光体は、７７２ｎｍに発光のピークを有した。溶融アルミナを用いても、Na量を多くすることで、発光量を大きくできることを確認した。
【００５０】
＜比較例１２＞
比較例１２では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００５１】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が１．０８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが９ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で比較例１２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が２％、吸収率が１７％であり、発光強度は１８であった。比較例１２で合成した蛍光体は、７７９ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は５．９μｍであった。
【００５３】
＜実施例１＞
実施例１では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、Naをアルミナ原料に含み、NaAl11O17（β相）およびNaAl5O8（β”相）の混相品（焼結品）である。ここでは、β相およびβ”相を総称して、β−アルミナ（またはβ−Al2O3）と呼ぶこととする。ここで、本明細書中において「β−アルミナ」とは、β−アルミナ成分を５０％以上含み、主成分をβ−アルミナとするものを意味する。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。当該β−アルミナは、Ｘ線分析によるとα−アルミナおよびγ−アルミナと考えられる異相を確認したが、β−アルミナを９０％以上含んでいた。また、当該β−アルミナにはNaが重量比で６．５％含有している。
【００５４】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが３０ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５５】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６９％、吸収率が４６％であり、発光強度は５５６であった。実施例１で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は５．３μｍであった。実施例１の蛍光体は、原料の分量は比較例５とほぼ同じであるが、焼成アルミナを用いた場合（発光強度３６１）と比較して、発光強度が大きかった。
【００５６】
＜実施例２＞
実施例２では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００５７】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．３８ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（BaCl2）が１１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００５８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５２％、吸収率が５５％であり、発光強度は５１１であった。実施例２で合成した蛍光体は、７７７ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．７μｍであった。
【００５９】
＜実施例３＞
実施例２では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６０】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４５ｇ、FeCl2・4H2Oが４７ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６１】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５２％、吸収率が５４％であり、発光強度は４９４であった。実施例３で合成した蛍光体は、７７５ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．６μｍであった。
【００６２】
＜実施例４＞
実施例４では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６３】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例４の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９０％、吸収率が３１％であり、発光強度は５０３であった。実施例４で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．４μｍであった。
【００６５】
＜実施例５＞
実施例５では、β−アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６６】
蛍光体を合成する際の原料は、BaCO3が０．４３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．４８ｇ、FeCl2・4H2Oが２４ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００６７】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７９％、吸収率が３８％であり、発光強度は５３３であった。実施例５で合成した蛍光体は、７６９ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．２μｍであった。
【００６８】
＜実施例６＞
実施例６では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００６９】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．４２ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００７０】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例６の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７６％、吸収率が３７％であり、発光強度は５０３であった。実施例６で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．７μｍであった。
【００７１】
＜実施例７＞
実施例７では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７２】
蛍光体を合成する際の原料は、β−アルミナ（混相品）が１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５５ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。なお、実施例７では、Na2CO3を原料に含めなかった。
【００７３】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例７の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が８８％、吸収率が２６％であり、発光強度は４１３であった。実施例７で合成した蛍光体は、７７３ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は２．２μｍであった。
【００７４】
＜実施例８＞
実施例８では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７５】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが９ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００７６】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例８の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９０％、吸収率が３４％であり、発光強度は５３０であった。実施例８で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．８μｍであった。
【００７７】
＜実施例９＞
実施例９では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００７８】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００７９】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例９の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が４５％、吸収率が７９％であり、発光強度は６４６であった。実施例９で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．７μｍであった。
【００８０】
＜実施例１０＞
実施例１０では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８１】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。なお、実施例１０ではフラックスを原料に混入しなかった。
【００８２】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１０の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が５６％、吸収率が４３％であり、発光強度は４３９であった。実施例１０で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．２μｍであった。
【００８３】
＜実施例１１＞
実施例１１では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８４】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１３５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００８５】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１１の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６１％、吸収率が４０％であり、発光強度は４６４であった。実施例１１で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は３．３μｍであった。
【００８６】
＜実施例１２＞
実施例１２では、β−アルミナを原料に用いてNa-nAl2O3:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００８７】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．２７ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．１５ｇ、FeCl2・4H2Oが２３ｍｇ、フラックス（BaCl2）が２６０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１５００℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００８８】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１２の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が６３％、吸収率が５９％であり、発光強度は６８２であった。実施例１２で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。また、蛍光体の粒径を粒度分布測定装置で測ったところ、その粒径（Ｄ５０）は４．８μｍであった。実施例１１との比較からわかるように、焼成温度は高い方が、発光強度が高く良好であった。
【００８９】
＜実施例１３＞
実施例１３では、焼成アルミナを原料に用いて蛍光体を合成した。焼成アルミナは、信光社の製品であり、焼成して作製されたアルミナである。実施例１３では、比較例２〜９と異なり、BaCO3の代わりにNa2CO3を原料に含めた。また、フラックスはNaBrを用いた。目的とする蛍光体組成は、Na-nAl2O3:Feである（Na2O-n’Al2O3のように記述されるが、本明細書ではNa2CO3を原料として加えたため、Na-nAl2O3:Feのように記述することとする）。
【００９０】
蛍光体を合成する際の原料は、Na2CO3が０．４２ｇ、焼成アルミナが１．１１ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（NaBr）が２１０ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９１】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１３の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が７８％、吸収率が３１％であり、発光強度は４１０であった。実施例１３で合成した蛍光体は、７７０ｎｍに発光のピークを有した。
【００９２】
＜実施例１４＞
実施例１４では、β−アルミナを原料に用いてCaAl12O19:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００９３】
蛍光体を合成する際の原料は、CaCO3が０．２３ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．５９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５９ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９４】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１４の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９８％、吸収率が２５％であり、発光強度は４６９であった。実施例１４で合成した蛍光体は、７６７ｎｍに発光のピークを有した。
【００９５】
＜実施例１５＞
実施例１５では、β−アルミナを原料に用いてSrAl12O19:Feを目的として蛍光体を合成した。β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用した。
【００９６】
蛍光体を合成する際の原料は、SrCO3が０．３４ｇ、β−アルミナ（混相品）が１．５９ｇ、FeCl2・4H2Oが８ｍｇ、フラックス（BaCl2）が５９ｍｇである。それらを乳鉢で混合して、アルミナルツボに入れ、焼成温度１４５０℃、大気雰囲気下で２時間焼成した。
【００９７】
量子収率測定装置を用いて、波長３４０ｎｍの光で実施例１５の蛍光体を励起させた場合の量子効率および吸収率を測定した。結果は、量子効率が９９％、吸収率が２８％であり、発光強度は４７８であった。実施例１５で合成した蛍光体は、７７１ｎｍに発光のピークを有した。
【００９８】
［結果］
上記のとおり、β−アルミナを原料に５０％以上含めて蛍光体を作成すると、量子効率、吸収率および発光強度において良好な結果を得た。また、比較例１０および比較例１１を比較すると、溶融アルミナを原料にして蛍光体を作成した場合であっても、Naを多く含有させると、量子効率、吸収率および発光強度が向上することが理解できる。例えば、実施例１３では、焼成アルミナを原料にして蛍光体を作成しているが、Na2CO3を多く加えることによって、高い量子効率、吸収率および発光強度を示している。一方、比較例１２の実験結果からわかるとおり、β−アルミナを原料として蛍光体を作成した場合であっても、Naを過剰に加えると、蛍光体の粒径が大きくなりすぎてしまい、所望の量子効率、吸収率および発光強度が得られなくなる。Naは、例えば、全原料中６．１〜１５．９重量％含有されていることが望ましい。今回実施例１〜１２、１４、１５および比較例１２で使用したβ−アルミナは、Naを６．０〜７．０重量％含んでいた。また、実施例１１および実施例１２の実験結果からわかるとおり、蛍光体の原料を焼成する際の温度は高温の方が吸収率および発光強度が向上する。蛍光体の原料を焼成する際の温度は、例えば、１３００℃以上であり、好ましくは１５００℃以上である。実施例１〜１２で作成した蛍光体の平均粒径（体積％が５０％の値）は５．３μｍ以下であった。なお、フラックスとしては、AlF3またはNaBrを用いることができるが、蛍光体の焼結度合いがやや大きいため、BaCl2を用いる方が蛍光体の粒径を小さく制御することができる。また、賦活剤としては、例えば、Fe、Cr、Bi、Tl、Ce、Tb、Eu、Mnの少なくとも一種またはそれらの組み合わせを添加してもよい。
【００９９】
［近赤外発光蛍光体の励起・発光スペクトル］
続いて、本開示の励起スペクトルおよび発光スペクトルについて説明する。
図５は、本開示の近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）の励起スペクトルを示す図である。BaAl12O19:Feの励起帯は３００〜４００ｎｍの範囲にあり、特に励起帯のピークが３４０ｎｍである。そのため、BaAl12O19:Feは、波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤで励起するのに適している。
【０１００】
図６は、波長が３４０ｎｍの近紫外光で蛍光体（BaAl12O19:Fe）を励起した場合の発光スペクトルを示す図である。本開示の蛍光体（BaAl12O19:Fe）は、発光ピーク波長が７７４ｎｍ付近であり、半値全幅が８６ｎｍであり、８００ｎｍの波長における発光強度が十分に大きい。即ち、本開示の蛍光体（BaAl12O19:Fe）は、７５０ｎｍより長波長側に発光成分を有している。また、その半値全幅は５０ｎｍ以上である。
【０１０１】
これに対して、周知の蛍光体（LiAlO2:Fe）は発光ピーク波長が７５０ｎｍ以下である。また、Al2O3:Crは半値全幅が狭いシャープな発光スペクトルを有している。上述のとおり、生化学分析装置においては、波長が３４０ｎｍから８００ｎｍの間に存在する１２種類の特定の波長の光を用いて分析を行う。そのため、それらの波長をカバーする十分に広い半値全幅を有し、且つ、波長が８００ｎｍの近赤外光において十分な発光強度を有する蛍光体を用いる必要がある。周知の蛍光体では、上述の要件を満たすことが困難である。
【０１０２】
図７は、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））の励起スペクトルを示す図である。Ga系の母体組成のCr付活蛍光体の励起スペクトルのピーク波長が４６０ｎｍ付近であるのに対して、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））の励起スペクトルのピーク波長は４２０ｎｍ付近である。したがって、本開示の近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ））は、波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子で励起するのに適している。なお、上記特性はβ−アルミナとCr発光中心との組み合わせに基づいた励起帯特性である。
【０１０３】
波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子と波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子とを組み合わせて光源を作製する場合には、波長が４０５ｎｍの光の発光強度が大きいため、近赤外発光蛍光体として、Na-nAl2O3:Cr（β−アルミナ）より発光スペクトルの半値全幅が広いCr付活のAl系蛍光体またはAl,Ga系蛍光体を用いることが考えられる。そのような蛍光体の例として、Y3(Al,Ga)5O12:Crを挙げることができる。
【０１０４】
また、添加元素として、FeおよびCrの他、Bi、Tl、Ce、Tb、EuまたはMnを原料に添加することが有効である。これらの元素は単独で添加してもよいが、CeとFe、またはEuとCrなど、複数種組み合わせて原料に添加することができる。これらの元素は、発光中心としての役割をするのみならず、蛍光体にトラップ準位を形成し、発光に寄与する。
【０１０５】
［光源に用いる蛍光体の材料］
光源から波長が３４０〜８００ｎｍの光を発光させるには、近赤外発光蛍光体の他、近紫外発光蛍光体、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体等を用いることが有効である。
【０１０６】
例えば、近紫外発光蛍光体としてはY2SiO5:Ce（P47）蛍光体、青色発光蛍光体としてはBaMgAl10O17:Eu（BAM）蛍光体（３４０ｎｍ励起）または(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA）蛍光体（４０５ｎｍ励起）、緑色発光蛍光体としては(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS）蛍光体、赤色発光蛍光体としてはCaAlSiN3:Eu（CASN）蛍光体を用いることができる。
【０１０７】
また、近紫外光励起で青色発光する蛍光体としては、例えば、Sr5(PO4)3Cl:Eu、Ba5SiO4Cl6:Eu、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、BaMg2Al16O27:Eu、Sr4Al14O25:Eu、Sr2P2O7:Eu、Sr3(PO4)2:Eu、LiSrPO4:Eu、Ba3MgSi2O8:Eu、BaAl2S4:Eu、CaF2:Eu、AlN:Eu、BaSi2O2N2:Eu、YBO3:Ce、Sr3(BO3)2:Ce、LaAl(Si,Al)6(N,O)10:Ce、Y2O3:Bi、GaN:Zn、ZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Brを挙げることができる。
【０１０８】
また、近紫外光励起で緑色発光する蛍光体としては、例えば、Sr2SiO4:Eu、Ba2SiO4:Eu、SrAl2O4:Eu、CaAl2S4:Eu、SrAl2S4:Eu、CaGa2S4:Eu、SrGa2S4:Eu、β-SiAlON:Eu、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、Ba3Si6O12N2:Eu、α-SiAlON:Yb、BaMgAl10O17:Eu,Mn、Zn2GeO4:Mn、ZnS:Cu,Al、ZnO:Zn、LiTbW2O8、NaTbW2O8、KTbW2O8を挙げることができる。
【０１０９】
また、近紫外光励起で黄色発光および橙色発光する蛍光体としては、例えば、Ca3SiO5:Eu、Sr3SiO5:Eu、Ba3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Sr2Ga2SiO7:Eu、Sr3(BO3)2:Eu、α-SiAlON:Eu、Sr3SiO5:Ce、ZnS:Mnを挙げることができる。
【０１１０】
また、近紫外光励起で赤色発光する蛍光体としては、例えば、LiEuW2O8、NaEuW2O8、KEuW2O8、Li5EuW4O16、Na5EuW4O16、K5EuW4O16、Ca2ZnSi2O7:Eu、SrS:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、Sr2P2O7:Eu,Mn、Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、CuAlS2:Mn、Ba2ZnS3:Mnを挙げることができる。
【０１１１】
また、近紫外〜青色光励起で近赤外発光する蛍光体としては、例えば、Y3Al5O12:Cr、BaMgAl10O17:Cr、Lu3Ga5O12:Cr、Lu3Al5O12:Cr、Y3Ga5O12:Cr、Ga2O3:Cr、Y3(Al,Ga)5O12:Cr、(Al,Ga)2O3:Cr、Gd3Ga5O12:Cr、Gd3(Al,Ga)5O12:Cr、SrSnO3:Bi、Gd3Sc2Al3O12:Cr、Zn3Ga2Ge2O10:Cr、La3GaGe5O16:Cr、ZnGa2O4:Cr、Zn(Al,Ga)2O4:Crを挙げることができる。
【０１１２】
また、近赤外発光蛍光体としては、例えば、Y3Al5O12:Fe、Y3Al5O12:Ce,Fe、BaMgAl10O17:Fe、BaMgAl10O17:Eu,Fe、ZnAl2O4:Fe、LiAl5O8:Fe、GdAlO3:Fe、BeAl2O4:Fe、MgAl2O4:Fe、GdMgAl11O19:Fe、LaAlO3:Fe、YAl3(BO3)4:Fe、GdAl3(BO3)4:Fe、(Al,Ga)2O3:Fe、(Al,Ga)2O3:Eu,Feなどを挙げることができる。また、これらの近赤外発光蛍光体では、本開示記載のβ-アルミナを原料に用いて合成することができる。さらに、これらの近赤外発光蛍光体は、Pr、Sm、Yb、Er、Nd、DyおよびTmの元素の少なくとも一種を混合して合成することができる。
【０１１３】
また、本開示の光源に用いられる蛍光体の平均粒径は５μｍ以下であることが望ましい。ここで、蛍光体の平均粒径は、以下のように規定することができる。粒子（蛍光体粒子）の平均粒径を調べる方法としては、粒度分布測定装置で測定する方法および電子顕微鏡で直接観察する方法などがある。
【０１１４】
電子顕微鏡で調べる場合を例にとると、平均粒径は以下のように算出することができる。粒子の粒径の変量（・・・、０．８〜１．２μｍ、１．３〜１．７μｍ、１．８〜２．２μｍ、・・・、６．８〜７．２μｍ、７．３〜７．７μｍ、７．８〜８．２μｍ、・・・など）の各区間を階級値（・・・、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、・・・、７．０μｍ、７．５μｍ、８．０μｍ、・・・）で表し、これをｘｉとする。そして、電子顕微鏡で観察された各変量の度数をｆｉで示すことにすれば、平均値Ａは次のように表される。
Ａ＝Σｘｉｆｉ／Σｆｉ＝Σｘｉｆｉ／Ｎ
ただし、Σｆｉ＝Ｎである。
【０１１５】
上に述べたとおり、本開示の近赤外発光蛍光体は励起帯波長が近紫外光を発光するＬＥＤ素子と組み合わせる波長変換材料として適している。そのため、生化学分析用の光源に用いた場合優れた効果を奏する。また、当該蛍光体は平均粒径が小さいため、樹脂中に混ぜてＬＥＤ素子が発する光の透過光を励起光とするのに適している。
【０１１６】
なお、上記の実験例では、β−アルミナは、形状がPowder ca.３μｍのものを高純度化学研究所より入手して使用したが、出発原料となるβ−アルミナは粒径が０．１〜３μｍ程度のものを用いてよい。
【０１１７】
［生化学分析装置に用いる光源の作製］
以下に、本開示の蛍光体を適用した種々の光源について説明する。
（構成例１）
近紫外光を発光するＬＥＤ素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例１の光源は、ＬＥＤ素子として波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。ＬＥＤモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にＬＥＤ素子が一つのみ組み込まれている。
【０１１８】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Fe）、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce（P47））、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１１９】
光源の作製は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Na-nAl2O3:Fe）を８ｍｇ、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂１６０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、ＬＥＤモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体および紫外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１２０】
次に、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体および近紫外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１２１】
フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。その後、数日自然乾燥してフッ素樹脂を固化して光源を作製した。
【０１２２】
図８は、構成例１の光源の発光スペクトルを示す図である。図８に示されているとおり、近赤外発光が８００ｎｍ付近に発光強度の山があることを確認した。上記のとおり、構成例１の光源は、ＬＥＤ素子と発光波長帯が広い蛍光体を組み合わせて形成されている。上記光源は、ＬＥＤ素子が一つであるため輝度ムラを抑制することができ、かつ近赤外光付近の広い幅の波長領域で発光する。また、上記光源を分析装置に適用した場合は、タングステンランプを光源として使用した場合と異なり光源の寿命が長く、装置のメンテナンスコストを抑制できる。また、構成例１の光源は、近赤外光発光の蛍光体がＬＥＤ素子に近い方の樹脂層に含まれるため、近紫外光による励起が多く、高い発光強度で近赤外発光をする。
【０１２３】
（構成例２）
近紫外光を発光するＬＥＤ素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例２の光源は、ＬＥＤ素子として波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子および波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。ＬＥＤモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にＬＥＤ素子（波長３４０ｎｍ）およびＬＥＤ素子（波長４０５ｎｍ）がそれぞれ一つずつ組み込まれている。
【０１２４】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１２５】
光源の作製は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、ＬＥＤモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１２６】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１２７】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１２８】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光ＬＥＤ素子を加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１２９】
（構成例３）
近紫外光を発光するＬＥＤ素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例３の光源はＬＥＤ素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。ＬＥＤモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にＬＥＤ素子が三つ組み込まれている。
【０１３０】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce（P47））、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１３１】
光源の作製は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）を８ｍｇ、近紫外発光蛍光体（Y2SiO5:Ce）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂１６０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、ＬＥＤモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体および紫外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１３２】
次に、青色発光蛍光体（BaMgAl10O17:Eu（BAM））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体および近紫外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１３３】
フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、８０℃で３０分ベーク後、１５０℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。このようにして作製した光源は、生化学分析用光源として良好であった。
【０１３４】
（構成例４）
近紫外光を発光するＬＥＤ素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例４の光源はＬＥＤ素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子および波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。ＬＥＤモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にＬＥＤ素子（波長３４０ｎｍ）が三つおよびＬＥＤ素子（波長４０５ｎｍ）が一つ組み込まれている。
【０１３５】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１３６】
光源の作製は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（Y3(Al,Ga)5O12:Cr）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、ＬＥＤモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１３７】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１３８】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１３９】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベーク後、２００℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光ＬＥＤ素子を加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１４０】
（構成例５）
近紫外光を発光するＬＥＤ素子の上に蛍光体を混合した透明樹脂を盛って光源を作製した。構成例５の光源はＬＥＤ素子として、波長が３４０ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子および波長が４０５ｎｍの光を発光するＬＥＤ素子を用い、透明樹脂としてフッ素樹脂を用いた。ＬＥＤモジュールの上部は石英ガラスで覆われており、その内部にＬＥＤ素子（波長３４０ｎｍ）およびＬＥＤ素子（波長４０５ｎｍ）がそれぞれ一つずつ組み込まれている。
【０１４１】
蛍光体としては、β−アルミナを用いて合成した近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））を用いた。
【０１４２】
光源の作製は以下のように実施した。まず、近赤外発光蛍光体（BaAl12O19:Fe）を８ｍｇ秤量し、フッ素樹脂８０μｌ中に混合した。混合後、１日程度放置し、ＬＥＤモジュールの石英ガラス上に近赤外発光蛍光体が混合されたフッ素樹脂をポッティングした。フッ素樹脂を３０分程度自然乾燥した後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。
【０１４３】
次に、青色発光蛍光体（(Sr,Ca,Ba)10(PO4)6Cl2:Eu（SCA））、緑色発光蛍光体（(Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu（BOS））および赤色発光蛍光体（CaAlSiN3:Eu（CASN））をそれぞれ８ｍｇずつ秤量し、フッ素樹脂２４０μｌ中に混合した。
【０１４４】
また、上記フッ素樹脂中に光拡散材として、SiO2微粒子（またはAl2O3微粒子でもよい）を混合した。青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された樹脂を１日程度放置したものを、既に形成された近赤外発光蛍光体が含有された樹脂層の上にポッティングし、近赤外発光蛍光体が混合された層と、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および赤色発光蛍光体が混合された層の二層構造とした。
【０１４５】
ポッティング後、３０分程度自然乾燥し、その後、５０℃で３０分ベークし、フッ素樹脂表面を固化した。さらに、さらに、作製した光源を、８０℃で３０分ベーク後、２００℃で６０分ベークし、フッ素樹脂を固化した。作製した光源１の発光は４０５ｎｍ発光ＬＥＤ素子を加えて光パワーを向上したため、生化学分析用光源として良好であった。
【０１４６】
［光源の用途］
本開示の光源は、例えば、生化学分析装置用の光源の他、分光光度計など分析機器用の光源、植物育成用の光源に利用することができる。また、本開示の蛍光体は、生体観察用蛍光材、太陽電池用波長変換材などに利用することができる。
【０１４７】
なお、本開示は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１４８】
１…光源
２…ＬＥＤモジュール
３…透明樹脂
４…ＬＥＤ素子
５…放熱板
６…配線
７…蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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