(57)【要約】【課題】蛍光ガラスの化学的耐久性を劣化させることなく、蛍光ガラスの蛍光特性を変える技術を提供する。【解決手段】イオン注入法により、銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンを、ＳｉＯ２を７０モル％以上含むガラスからなる基板に注入した後、熱処理することを特徴とする蛍光ガラスの製造方法；ならびに該方法により得られる、銅元素およびハロゲン元素をドープした蛍光ガラス。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入法により、銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンを、ＳｉＯ２を７０モル％以上含むガラスからなる基板に注入した後、熱処理することを特徴とする蛍光ガラスの製造方法。
【請求項２】
銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンのそれぞれの注入イオン濃度が、１×１０１９〜１×１０２１個／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ガラスの製造方法。
【請求項３】
イオン注入した基板を２００〜９００℃で熱処理することを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光ガラスの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法により得られる、銅元素およびハロゲン元素をドープした蛍光ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ガラスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅元素をドープした蛍光ガラス材料は、高い量子効率を有し（例えば、非特許文献１参照。）、透明で、且つ加工が容易なことから、紫外光の検出器、表示素子、レーザーへの応用が検討されている。望みの蛍光波長を有するガラス材料を得るためには、銅元素に配位する原子の種類や配位構造を変えることが必要である。このために、従来、蛍光イオンを分散させるガラス母材の組成を変えてきた（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、母材の組成を変えると、実用上、化学的耐久性劣化の問題があった。
【０００３】
【非特許文献１】
シー．パレント（Ｃ．Ｐａｒｅｎｔ）著，「オプティカルマテリアルズ（Ｏｐｔ．Ｍａｔｅｒ．）」，１９９４年，第４巻，ｐ．１０７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、蛍光ガラスの化学的耐久性を劣化させることなく、蛍光ガラスの蛍光特性を変える技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を行った結果、銅元素と銅元素に配位させる元素とを、化学的耐久性の高いガラス母材に分散させ、熱処理することにより、得られたガラスは、蛍光波長が変わるだけでなく、母材と同等の化学的耐久性を保持することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりの蛍光ガラスおよびその製造方法を提供するものである。
項１．　イオン注入法により、銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンを、ＳｉＯ２を７０モル％以上含むガラスからなる基板に注入した後、熱処理することを特徴とする蛍光ガラスの製造方法。
項２．　銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンのそれぞれの注入イオン濃度が、１×１０１９〜１×１０２１個／ｃｍ３であることを特徴とする項１に記載の蛍光ガラスの製造方法。
項３．　イオン注入した基板を２００〜９００℃で熱処理することを特徴とする項１または２に記載の蛍光ガラスの製造方法。
項４．　項１〜３のいずれかに記載の方法により得られる、銅元素およびハロゲン元素をドープした蛍光ガラス。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明方法においては、イオン注入法によって、銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンを加速して基板となるガラス材料に注入する。
【０００８】
基板となるガラス材料は、ＳｉＯ２を７０モル％以上含むシリカ系ガラスであり、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２等の他の成分を３０モル％未満含んでいてもよい。
【０００９】
ハロゲン元素としては、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉが挙げられ、これらの少なくとも１種のイオンを注入する。
【００１０】
イオン注入法については、それを実施する装置の方式、注入条件（例えば、加速電圧、イオン電流、真空度、基板温度）などは、特に限定されず、常法に従って行うことができる。ただし、基板温度については、後工程の熱処理を行う温度を考慮すると、９００℃以下であるのが好ましい。
【００１１】
銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンのそれぞれの注入イオン濃度は、１×１０１９〜１×１０２１個／ｃｍ３であることが好ましい。銅元素のイオンおよびハロゲン元素のイオンのそれぞれの注入イオン濃度が、１×１０１９個／ｃｍ３未満の場合、または、１×１０２１個／ｃｍ３を超える場合には、十分な蛍光強度が得られ難い傾向がある。銅元素のイオンとハロゲン元素のイオンの濃度比には特に限定はないが、ハロゲン元素のイオン濃度：銅元素のイオン濃度＝０．５〜２：１であるのが好ましい。
【００１２】
蛍光を発生させるためには、イオン注入後、基板を加熱（熱処理）することが必要である。熱処理を行わない場合には、イオン注入により生じた欠陥からの蛍光が主体となり、銅による十分な蛍光強度は得られない。また、イオン注入により損傷が生じるので、イオン注入前にガラス基板が有していた化学的耐久性・機械的強度を維持するためには、イオン注入後に熱処理を行うことが必要である。熱処理は、２００〜９００℃の温度範囲で行うのが好ましく、５００〜７００℃の温度範囲で行うのがより好ましい。９００℃を超える温度で熱処理を行った場合には、注入元素からなる結晶が析出し、蛍光が観察され難い傾向がある。熱処理は、５分〜１時間行うのが好ましい。
【００１３】
上記のようにして得られた蛍光ガラスは、銅元素およびハロゲン元素がドープされており、蛍光を発する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス基板の化学的耐久性を損なうことなく、蛍光波長を変えることができ、得られた蛍光ガラスは、蛍光材料として紫外線検出装置、表示装置などの多くの製品への実用が可能である。
【００１５】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００１６】
実施例１
シリカガラス基板（ＳｉＯ２１００モル％）に、Ｂｒ元素のイオンおよびＣｕ元素のイオンを、それぞれ１×１０２０個／ｃｍ３注入した。イオン注入は、タンデム型加速器を用いて、加速電圧がＢｒ＝２．４ＭｅＶ、Ｃｕ＝２．０ＭｅＶで、真空度が１０−７Ｔｏｒｒで、基板温度が室温で行った。イオン注入した後に、空気中で、６００℃で３０分熱処理することにより蛍光ガラスを得た。この蛍光ガラスの蛍光スペクトルを、蛍光光度分光計（日立製作所製、Ｆ−４５００）を用いて、励起波長２３５ｎｍで測定したところ、図１に示すように、Ｃｕ元素のみをドープしたシリカガラスに比べ、蛍光波長が約５０ｎｍだけ長波長側にシフトしていた。
【００１７】
また、３０℃にて１０００ｍｌの水に浸漬した１．０グラム試料の重量損失を測定したところ、本実施例の蛍光ガラスは０．０グラムであったのに対し、Ｃｕドープ臭化物ガラスは１．０グラムであった。このことからも、本実施例の蛍光ガラスの化学的耐久性は、Ｃｕ元素をドープした臭化物ガラスに比べて著しく向上しているのがわかる。
【００１８】
実施例２
シリカガラス基板（ＳｉＯ２１００モル％）に、Ｉ元素のイオンおよびＣｕ元素のイオンを、それぞれ１×１０２０個／ｃｍ３注入した。イオン注入は、タンデム型加速器を用いて、加速電圧がＩ＝３．５ＭｅＶ、Ｃｕ＝２．０ＭｅＶで、真空度が１０−７Ｔｏｒｒで、基板温度が室温で行った。イオン注入した後に、空気中で、６００℃で３０分熱処理することにより蛍光ガラスを得た。この蛍光ガラスの蛍光スペクトルを、蛍光光度分光計（日立製作所製、Ｆ−４５００）を用いて、励起波長２３５ｎｍで測定したところ、図２に示すように、Ｃｕ元素のみをドープしたシリカガラスに比べ、蛍光波長が約５０ｎｍだけ長波長側にシフトしていた。
【００１９】
また、３０℃にて１０００ｍｌの水に浸漬した１．０グラム試料の重量損失を測定したところ、本実施例の蛍光ガラスは０．０グラムであったのに対し、Ｃｕドープ沃化物ガラスは１．０グラムであった。このことからも、本実施例の蛍光ガラスの化学的耐久性は、Ｃｕ元素をドープした沃化物ガラスに比べて著しく向上しているのがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた蛍光ガラスの蛍光スペクトルを示す図である。
【図２】実施例２で得られた蛍光ガラスの蛍光スペクトルを示す図である。
【図１】
2004115294.tif 000002
【図２】
2004115294.tif 000003