【機械王の休日】白色蛍光:蛍光灯に使われている蛍光物質を調べる

機械工作と科学装置
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初出:2018/12/18 Vol.307 機械王の休日:蛍光灯に使われている蛍光物質を調べる

Joker
Joker

先生、今日は蛍光灯・・・って、何ですかそのクラなんちゃらフィアっぽい装置は・・・

POKA
POKA

蛍光灯を光らせるといえばやはりテスラコイルだろう!

くられ
くられ

いやー異次元空間に飛ばされるとかヒドい目に遭ったなぁ・・・(二回目フラグ)

機械王の休日、第26回をお送りします。近頃はLEDに取って代わられつつある蛍光灯ですが、POKA先生からしてみれば、これもまた身近な素材のひとつとなります。今回は、蛍光灯の仕組みと、使われている蛍光物質についての話をお送りしましょう。

蛍光灯の蛍光体

最近は明かりといえばLEDですが、部屋の照明なら、一昔前は蛍光灯が一般的でした。この蛍光灯、なぜ光るのか、まず仕組みを簡単に説明しましょう。

古典的な蛍光灯は、管の内部にアルゴン(ないし混合希ガス)と気体の水銀が封入されています。放電によってこの水銀蒸気を励起して短波長の紫外線を発生させて、やはり管内に塗布されている蛍光体をこの紫外線で光らせる事で、白色光を得ています。

今回、注目したいのは、この蛍光体の方です。種類としては、ケイ酸カルシウムやタングステン酸カルシウムなどが用いられているようです。さっそく、蛍光灯を破壊してこの蛍光体を取り出してみましょう!

・・・蛍光灯を割ってしまった事のある方はもちろんご存じだと思いますが、ガラス片が尖っていて大変危険なので、くれぐれも安全に気を付けてください。

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365nmで励起させてみる

蛍光体を365nmの紫外線LEDで励起させてみましょう。いつも光らせるのに使っているアレです。

この通り、せいぜいが弱く青っぽく光る程度で、とても白色とは呼べない状態です。365nmの紫外線では、ほとんど蛍光反応を示さない事がわかりました。

出力という意味では、最近は強力な365nmのLEDも調達できます。しかしながらこの場合は出力の問題ではなく、より短い波長の高エネルギーな紫外線でないと駄目なようです。

185nm+254nmで励起させてみる

というわけで、今度はハンディー殺菌灯の光を当ててみます。

この通り、鮮烈な白色蛍光となりました。殺菌灯からは、254nmと185nmの大変短い波長の紫外線が出ています。今度は試しに、管の内側ではなく、外側から照らしてみましょう。

管外から当てた光では、白色蛍光は観察できませんでした。この事から、254nm+185nmの光線は、管で遮蔽されてることが分かります。

蛍光灯の蛍光体は粉状で、このように指で擦る程度で集める事が可能です。短波長で白色を得たい場合に応用できるかもしれません。

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余談

冒頭の茶番は、「○○の主役は我々だ!」さんの動画「クラレルフィア装置を追え」シリーズが元ネタです。

【TRPG】クラレルフィア装置を追え!#1【我々式】

さらに言えば「フィラデルフィア計画」というものが下敷きにあります。

フィラデルフィア計画 - Wikipedia

こちらは都市伝説ですが・・・テスラコイルで蛍光灯が光るのは事実なので、機会があれば(笑)、ぜひお試しください。

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