ルビーの深紫外センサ応用

抄録

はじめに

波長 100～280 nm の C 波紫外線（UVC）を発する LED（UVC LED）によって、 UVC による殺菌機能を手軽に使用することが可能になった。しかし、 UVC を安全に使用するためには簡便で高感度な検出器が必要である。そこで、 UVC の照射で波長 670～800nm の蛍光を発するコランダム構造をもつ赤色の結晶であるルビー（Cr 添加 Al₂O₃）と可視・近赤外用 Siフォトダイオードを組み合わせた蛍光増強フォトダイオード（Fluorescence-enhanced PD; FE-PD）を試作した ¹。さまざまな Cr 濃度のルビーを使用した FE-PD による UVC 測定結果を報告する。

実験

浮遊帯域溶融法(FZ 法)で育成した Cr 濃度0.1～6.0 mol%のルビー結晶の蛍光・励起スペクトルおよび試作した FE-PD の UCV 検出特性を測定した。ルビーを使用した FE-PD を図1 の測定装置を用いて評価した。光源は UVCLED(波長 265 nm および 275 nm)を用いた。UVC LED の印加電流と UVC 強度が比例することがわかったので、印加電流を 0～40mA に変化させて FE-PD の出力を測定した。

結果

UVC による励起では、 1.0 mol%以下の低 Cr濃度のルビーでは波長 694 nm 付近に鋭い蛍光ピークが、 2.0 mol%以上の高 Cr 濃度のルビーでは波長 770 nm 付近に幅広の蛍光ピークが確認できた。ルビーを使った FE-PD による UVC（波長 275 nm）の測定結果（図 2）からルビーを使用した FE-PD の出力は UVC 強度に比例することがわかった。ルビーは FE-PD 用の蛍光体として応用が期待できる。