JPS61215295A - 炭酸カルシユウム単結晶の製造方法 - Google Patents

炭酸カルシユウム単結晶の製造方法

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JPS61215295A JP60053892A JP5389285A JPS61215295A JP S61215295 A JPS61215295 A JP S61215295A JP 60053892 A JP60053892 A JP 60053892A JP 5389285 A JP5389285 A JP 5389285A JP S61215295 A JPS61215295 A JP S61215295A
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    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学用の偏光子用などの材料として広く用いら
れる炭酸カル49ム単結晶、 Camciteの製造方
法に関するものである。
光学用としての炭酸カルシュウム* aaao3  の
単結晶は方解石(Ca/cite )として知られてい
る。
方解石は光が入射すると、一つの入射光線に対して二つ
の屈折光線ができる複屈折の特性をもち、特に複屈折率
が大きいことよプ偏光プリズムとして光学機器に利用さ
れる。近年のレーザー光学、光通信など光を利用した機
器の発達、市場性の増大に伴い優れた光学的特性をもつ
材料が求められており、この点で方解石は理想的な材料
であり今後ますます需要が増大することが予想される。
方解石は現在、天然に産出するものしか入手できず人工
で工業的に合成されていない。上記の用途に使用する天
然の方解石は、無色透明であること、内部に気泡や割れ
のないこと、双晶のないこと、内部に歪のないことおよ
びある程度以上の大きさをもつことなどが要求されるが
、この要求に適した方解石は南アフリカ共和国、メキシ
コなど限られた地域にしか産出せず、しかも近年資源が
枯渇しつつsb非常に入手し難くなっている入状況であ
る。
〔発明の概要〕
本発明は光学素子として有用な炭酸カルシュラム単結晶
を人工的合成できる製造方法において、’NaCt あ
るいはKOtあるいはT、+iC6水溶液を溶媒として
用い所定の温度、圧力を与え種結晶上に結晶を育成する
水熱合成法により、光学的に使用できかつ工業化できる
炭酸カルシュラム単結晶を育成するものでろる。
〔従来の技術J 従来、炭酸カルシュラム単結晶を人間の手で合成しよう
という試みは様々な方法により行われてきた。すなわち
溶液よりの晶出、ゲルよりの合成、フラックスまたは融
液よりの晶出、水熱合成法などである。また最近は高圧
下でのVZ法などによっても試みられている。しかしい
ずれの方法においても、不純物、インクルージヨンの混
入あるいは転位などの欠陥の存在また結晶内部の歪の存
在により透明度などの光学的特性を十分満足できず、そ
の工業化を実現できなかった。
上記の様々を方法のなかでは水熱合成法が、熱水鉱床中
で育成された天然の方解石と最もその育成雰囲気が類似
しており、最も天然方解石に近い八 特性のものが合\できる可能性がある。
水熱合成法はオートクレーブ中で水溶液を用い所定の温
度、圧力により材料を合成する方法であり、人工水晶の
量産に使用されている、一般に水溶液はNaOHなどア
ルカリ水溶液あるいはNa2−CO3、K、CO3など
の炭酸塩水溶液を使用している。
炭酸カルシュラム単結晶の水熱合成法による育成として
は、上記の人工水晶の育成技術の延長として炭酸塩水溶
液での育成が試みられている。
以下にその代表的育成条件を示す。
溶媒・・・・・・6モルに、CO3水溶液温度・・・・
・・410℃〜445℃ 圧力・・・・・・1720気圧 成長速度・・・・・・50μ?Fl/日上記の条件で約
3fiの成長層が得られている。
上記の従来の水熱合成法については以下のような文献に
開示されている。
チーアール キンロック、アール エフ ベルト、アー
ル シー プツトバッチ、ジャーナルオブ クリスタル
 グロウス 24/25(1974)610−613(
D、R,に工NLO−OH,R,F、BKTJT、R,
O,PUTTBAOH,Jo−urnatOf Cry
atatGZ”0Wth 24 / 25〔発明が解決
しようとする問題点〕 従来の炭酸塩水溶液での、炭酸カルシュラムの結晶成長
においては結晶は育成できるものの以下のような問題が
あった。
まず第一に使用する溶媒が高濃度であるため結晶中のイ
ンクルージヨンが多数発生するということである。これ
は材料の光学的特性を阻害する要因となる。次に同様に
溶媒が高濃度であるため、一般の人工水晶の量産時のよ
うに溶媒の充填率を調整して求める圧力を得ることがで
きない。すなわち溶媒の濃度が大きく々ればなるほど同
じ充填率でも得られる圧力が小さくなる。445℃にお
いても6モルの濃度のx2co3  水溶液を使用した
場合、充填率1100%に近づけても求める1720気
圧の圧力を得ることは不可能である。このためオートク
レーブの外部に専用の圧力付加装置が必要となシ装置、
圧力系などが複雑になるという欠点になっていた。また
炭酸塩水溶液を使用した場合、成長速度が50μm/日
と大変遅く、光学素子として使用できるのに十分な大き
さにまで成長させるためには1年間熱度の時間が必要に
なる。
〔問題点を解決するための手段〕
従来の水熱合成法による炭酸カルシュラム単結晶の育成
についての材料の光学的品質、装置の複雑化、育成期間
の長期化といった問題点については高濃度の溶媒を高い
圧力で使用するといった溶媒の選択と育成条件に起因し
ている。
溶媒についてはアルカリ水溶液、炭酸塩水溶液酸系水溶
液など様々な種類があるが、上記問題点を除去するため
の最適な溶媒として塩化物水溶液を見い出した。
〔作 用J 水熱合成法においては、ユA当な温度と圧力のもとで出
発原料を適当な溶媒の水溶液に溶解させ、徐冷するまた
は温度差を利用して養分を輸送することにより結晶を晶
出あるいは適当な基板上に育成する。溶媒に求められる
条件として十分原料を溶解すること、オート・クレープ
への腐食性があまりないことなどが求められる。このよ
うな要求に対して塩化物水溶液は理想的な溶媒である。
以下、実施例に従い詳しく説明する。
〔実施例1」 出発原料として市販の高純度試薬OaO○3を用いる。
水熱処理はステライト25の材質のテストチューブを用
いた。第1図にテストチューブの構造全表わす断面図を
示す。圧力容器本体1はシールリング2を介してカバー
3により圧力シールがされている。
、 圧力容器の内部温度の測定は温度測定孔4を介して
行う。
媒を入れ水熱合成を行った。
この場合、圧力容器の内部には蒸留水を充填し金カプセ
ルの内部と外部の圧力をバランスするようにする。
各溶媒で水熱処理を行った結果を下表に示す。
O・・・・・・結晶が育成されている。
×・・・・・・結晶が育成されていない。
上表に示されるようにNaO4,KOL、Li0L f
I:溶媒として用い結晶を育成することができる。各塩
化物水溶液の濃度はより大きくすることにより良好な結
晶を育成できるが、圧力との関係、また取扱い上の容易
さなどより3モル程度の濃度が適当である。圧力につい
ては炭酸塩水溶液の場合と異りt000kq/cd以下
の圧力で結晶を育成することが可能であり、750kp
/−の圧力で良好な範囲で良好な結晶を育成できる。5
20℃以上の温度でも結晶は育成できるが、結晶の品質
上に問題が起る可能性がある。
7501g10dの圧力で育成したQaCO3単結晶の
うちNaO4溶液のものが最も良好な結晶全育成するこ
とができる。Na01 溶液で470℃の場合、a4龍
から[1511mの大きさの結晶、520℃の場合α6
fiから1.0flの大きさの結晶がそれぞれ得られて
いる。育成温度が高くなるにつれて成長速度も大きくな
る。Kat溶液の場合は育成可能であるが成長が緩慢で
あり実用的でない。
TJiO4溶液の場合FiN a CL  と同程度の
効果があり、520℃において1sn+以上の大きさの
結晶が得られている。
なお、いずれの場合も各結晶はX線回折法によりcac
o、単結晶であることが確認されている。
〔実施例2〕 第2図に実施例2の構成を模式的に表す断面図を示す。
圧力容器は実施例1と同様ステライト25によるテスト
チューブであるが、不純物よりの汚染を避けるため内側
に白金板により内張りがしである。圧力容器本体5はシ
ールリング6を介してカバー7により圧力シールがされ
ている。
以上の構成のテストチューブにおいて圧力容器本体の底
部に育成用原料8を設置する。この育成用原料8は出発
原料を実施例1の方法により、Na0t溶液中で精製再
結晶させたものを粉砕粉末化し使用する。
次に種結晶支持枠9を介して種結晶10が育成用原料8
の上に設置されている。種結晶10としては天然の光学
グレードの方解石の(1011)面を用いる。育成する
単結晶の欠陥の原因とならないように特に内部のインク
ルージ、ン、転位などの少い種結晶が必要である。この
ように育成用原料8および種結晶10を設置し、その間
に同じく種結晶支持枠9を介してバックル板11が設置
されている。このような構成の圧力容器の内部に溶媒と
して3モルNaQt水溶液を所定の温度で所定の圧力が
得られるような充填率で充填する。
以上の設定で実施例1に示されるのとまったく同様な条
件で水熱処理を行う。すなわち以下のようである。
種結晶10の温度・・・・・・470℃育成用原料8の
温度・・・・・・520℃溶媒・・・・・・3モルNa
O4水溶液圧力・・・・・・y 5 o kg/ad育
成期間・・・・・・50日 この結果、種結晶10の上にcaco、単結晶が育成さ
れた。以下にその結果、性質を示す。
成長した層の厚み・・・・・・6fi 成長速度・・・・・・120μm/日 成長した層の性質・・・・・・Ca OO3単結晶(X
線回折法により同定)、光学的性質は天然方解石と同等
(成長層を切り出し、透過率、複屈折率などを測定) 〔発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば従来の炭酸塩水溶液
を使用したcaco、単結晶の育成方法と比較して、 
1000kf/−以下の低い圧力での育成であるので工
業化がよシ容易であるのと同時に、育成される結晶内部
の欠陥の軽減される効果をもつ。また結晶の成長速度が
従来の方法の2倍以上めり工業化の場合極めて好ましい
特性である。
いずれにしても本発明によれば、天然の方解石と同時の
光学グレードのcaco、結晶を現在の人工水晶の技術
と同様の技術で工業化でき、その効果は極めて大きい。
また天然の光学グレードの方解石と同等のものが工業的
に生産できること自体も、従来、天然の方解石に依存し
品質が常に一定のものを入手できる保証がなく工業製品
として品質に不安がめった方解石という材料を常に一定
の    。
品質で市場に供給できることを意味し光学素子、部品に
与える影響は極めて大きく、光学素子、部品など全般に
わたっての特性向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はテストチューブの構造を表す断面図、第2図は
圧力容器の構成を表す断面図である。 ゛ 1.5・・・・・・圧力容器本体 2.6・・・・・・シールリング 3.7・・・・・・カバー 4・・・・・・温度測定孔 8・・・・・・育成用原料 9・・・・・・種結晶支持枠 10・・・・・・種結晶 11・・・・・・バッフル板 以   上 出願人     平 野 真 − セイコー電子工業株式会社 ′;−・/゛ 第1図  @2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)塩化物水溶液中で所定の温度、圧力を与える水熱
    合成法によつて炭酸カルシュウム単結晶を育成したこと
    を特徴とする炭酸カルシュウムの製造方法。
  2. (2)塩化物がNO_■Clである特許請求の範囲第1
    項記載の製造方法。
  3. (3)塩化物がKClである特許請求の範囲第1項記載
    の製造方法。
  4. (4)塩化物がLiClである特許請求の範囲第1項記
    載の製造方法。
JP60053892A 1985-03-18 1985-03-18 炭酸カルシユウム単結晶の製造方法 Granted JPS61215295A (ja)

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