【機械王の休日】UVライトで光る蛍光ガラス玉を作ってみる

機械工作と科学装置
UVライトで蛍光
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機械王の休日、第九回をお送りします。今回はイベントで最近お馴染みになりつつある、UVライトで照らすと光る蛍光ガラスの作り方の解説です。

蛍光ガラスを簡易的に作る方法

今回は、UVライトで照らすと光る、有名どころのウランやユーロピウムを使った蛍光ガラス玉の、簡易的な作り方をご紹介します。そもそも蛍光ガラスとは、ガラスにごく微量の賦活イオンをドーピングしたものです。賦活イオンとひとくくりにしてはいますが、遷移金属全般の様々な元素が、これまた色々な波長で蛍光するので、ウラン、ユーロピウムを使った一例だと思ってください。

ガラスフリット

ガラスを原料から調整すると大変なので、フリットと呼ばれる低融点の素材を使います。このフリットはガラスを粉にしたようなものであり、釉薬として用いられるので、陶芸用品店にいけばだいたい置いてあるでしょう。鉛入りとそうでない製品がありますが、基本的に鉛は蛍光を阻害する場合が多いので、鉛フリータイプを選んでください。

耐火レンガを調達する

高温を扱うので、熱に耐えられる素材として耐火レンガが必要になります。陶芸用品店に置かれている、500円程度のもので十分です。爪で押さえる程度でへこんでしまう多孔質のものが良いでしょう。

耐火レンガにへこみを作る

そのままでは使いにくいので、耐火レンガにへこみを作ります。試験管の底など、丸くなったものを押しつけてへこみを作りましょう。多孔質で柔らかいので、加工は簡単です。

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原料粉をよく混ぜる

今回は賦活物質として、ピッチブレンド(ウラン鉱石)とユーロピウム試薬をそれぞれ選択しました。ガラスフリットに入れ、よく混合したものを原料粉とします。賦活物質は全量の1%以下程度の少量でも蛍光を確認できます。多く入れすぎても逆に蛍光が弱くなる場合もあるので、少なめからはじめるのが良いでしょう。

ガスバーナーで加熱処理をする

まずは耐火レンガのへこみに原料粉を盛ります。盛り過ぎるときれいな玉状にならないので、へこみ穴からはみ出ない程度にしましょう。

これをガスバーナーで加熱していきます。以前ガスバーナーについて解説しましたが、今回は市販のカセットガスタイプのバーナーで十分です。強熱するとガラスフリットの成分が発泡して泡立つので、この泡の発生がなくなり、小さな玉状になってきたら加熱をやめましょう。

ガラス玉が残る

小さな玉状になりました。この状態で触れるくらいになるまで、自然に冷却します。高温で溶けたガラスフリットは下の耐火レンガも溶解してしまうので、ガラス玉が耐火レンガに張り付いている場合が多いです。

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出来上がり!早速蛍光を確認しよう

出来上がったガラス玉をUVライトで照らしてみます。ウラン特有の黄緑色とユーロピウム特有のオレンジ色が確認できました。

ウラン入りの方は黄緑色、ユーロピウム入りの方はオレンジ色、と、それぞれ特有の色合いが確認できました。写真だとどうしても緑と赤に見えますが、実際の見え方は、ぜひ自作にチャレンジして、自分の目で確認してみてください。

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