JP3642063B2 - テルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法 - Google Patents
テルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法 Download PDFInfo
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Description
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このようにテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の基本組成のうち、TbをDy、Ho、Er、Tm等の希土類元素で置換したとしても、TAG単結晶中にTbAlO3が析出するのを防ぎ、従来得られない大きさのTAG系単結晶を得ることができる本願第1〜第3の発明を用いることが有用である。
本願発明では、原料棒及び種結晶のうち少なくとも一方が多孔質であることを特徴とする。上記のような原料棒及び種結晶を用いることによって、初相であるTbAlO3を多孔質媒体中に優先的に析出させ、融帯からTbAlO3を除外し、Tb3Al5O12単相を得ることができる。
まず、原料棒の出発原料として、Tb4O7(純度99.9%)及びAl2O3(純度99.99%)を用意しTb3Al5O12となるように秤量した。次に調合した出発原料の混合粉末に純水を加えて玉石とともに約24時間混合し、混合された混合粉末をアスピレータで脱水した後に乾燥機で乾燥させた。乾燥された混合粉末をメッシュに通して混合粉末の粒度を調整し、電気炉を用いて1200℃で2時間の仮焼を行った。この仮焼後得られた混合粉末を粉砕した後、有機バインダ及び溶剤を加えて玉石とともに数時間混合した後、スラリー状の混合物を得た。この混合物を成形器で円柱状に成形した後、再度電気炉において1600℃2時間で焼成し、円柱状のTAG多結晶体を得た。なお、ここでのTAG多結晶体は密度が80%であった。
次に、得られた円柱状のTAG多結晶体を、上述のような図1のレーザーFZ装置1を用いて、第1工程により得られたTAG多結晶体7を直径1mmの円柱状に成型し、レーザーFZ装置の上シャフト2aの一端に保持されるように配置し、下シャフト2bの一端にTAG単結晶からなる種結晶8を配置する。次に、ボックス3内の雰囲気を大気中雰囲気とし、レーザー装置5によりレーザー光を照射し、上シャフト2aの一端に配置されたTAG多結晶体7の端部を1900℃程度に加熱し溶融させ、溶融させた部分に下シャフト2bに配置された種結晶8の端部を接合させる。続けてTAG多結晶体7と種結晶8との溶融接合部にレーザー光を照射することによって融帯を形成する。なお、ここではレーザー装置5から常磁性ガーネット単結晶体7と種結晶8とが保持されているシャフト2までの距離は、約50cmとしている。また、ここで用いたレーザー装置5は、具体的には波長が10.6μmのCO2ガスレーザー光を出射可能なCO2ガスレーザー装置を用いており、その出力を60Wとしている。
続いて、シャフト2を軸方向に30mm/時間以下の速度で下方へ移動させる。これにより、レーザー光の照射領域は溶融接合部の原料棒側へ移動していき、融帯のうち種結晶側の融液は冷却され、固化された。このようにして得られた結晶体を実施例1とする。
また得られたTAG単結晶体の形状を測定したところ、直径が1mm、長さが27mmのファイバー状のTAG単結晶が得られていることがわかる。
2 シャフト
2a 上シャフト
2b 下シャフト
3 ボックス
4 窓部
4a 窓部レンズ
5 レーザー装置
6 集光レンズ体
7 TAG多結晶体
8 種結晶
Claims (6)
- 原料棒と種結晶とを用意する第1工程と、
光エネルギーを照射することによって前記原料棒と前記種結晶とを溶融接合する第2工程と、
光エネルギーの照射領域を溶融接合部分から原料棒側へ移動させる第3工程とを有し、
前記原料棒が少なくともTbとAlとを含む常磁性ガーネット構造からなり、前記原料棒及び前記種結晶の密度が55%以上であり、前記原料棒及び前記種結晶の少なくとも一方の密度が85%以下であることを特徴とするテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法。 - 前記種結晶の密度が55%以上85%以下であり、前記原料棒の密度が55%以上100%以下であることを特徴とする請求項1に記載のテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法。
- 前記種結晶として、Tb3Al5O12単結晶、Tb3Al5O12多結晶、及びY3Al5O12のいずれかを用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法
- 前記原料棒として、Tb3Al5O12、もしくは(RTb)3Al5O12(但し、Rが希土類元素のうち少なくとも一種)を用いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法。
- 前記第2工程において、前記原料棒と前記種結晶とをCO2ガスレーザー光を照射して溶融接合させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法。
- 前記第2工程において、レーザー光を集光させて前記原料棒と前記種結晶とを溶融接合させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のテルビウム・アルミニウム系常磁性ガーネット単結晶の製造方法。
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