2016年度

JFCC研究成果集

新たな価値を創出する革新材料開発と先端解析技術

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R-19
2016

光による応力・ひずみセンサの蛍光メカニズム解析

技術のポイント

応力・ひずみに応じて発光波長を変える新規蛍光材料Cr添加Sr1-xAl2O4多結晶体における発光機構を解明
応用研究


背景
「Cr添加Sr1-xAl2O4」が応力・ひずみに応じて大きな発光波長シフトを示す現象を見出していたものの、その蛍光現象・波長シフトの機構が不明であった

目的
さらなる高感度なひずみ応答性に繋げるべく、「Cr添加Sr1-xAl2O4」の蛍光機構を明らかにするとともに発光波長シフトの応答メカニズムを解析する

成果
・発光機構： Sr1-xAl2O4中の4配位Alサイトを置換したCr3+による発光
Cr3+のd軌道電子遷移で励起・発光スペクトルを説明可能
・波長シフト： 配位子場（結晶中のひずみ場）の変化に対して、
(1) エネルギー変化の大きいd軌道電子遷移（4T2→2E）
(2) 2つの発光ピークの強度変化による波長シフト促進


Cr添加Sr1-xAl2O4の蛍光現象 と ひずみによる発光波長シフト

蛍光のメカニズム と 発光波長のシフト要因



期待される適応分野
・光によるワイヤレスでの物理量（応力・ひずみ等）のセンシング
・蛍光材料の新物質探索 と 光分野の新規応用

参考文献／特許 ： 特願2012-270369 「構造物の歪・応力計測方法及び歪・応力センサ」
特願2012-270379 「構造物の歪・応力計測方法及び歪・応力センサ」
謝辞 ： 本研究は、中部電力（株）からの委託研究として実施したものである



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