JPH02183202A - 金属ミラー - Google Patents

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、金属ミラーに関するもので、例えばレーザー
光、シンクロトロン放射光等の光を反射する金属ミラー
に適用される。

（従来の技術） 従来のレーザー光を反射する金属ミラーとしては、低中
出力機では、Ｓｉ製鏡面に、金、銀もしくは誘電反射膜
をコーティングしたものが使用され、中高出力機では、
Ｃｕ製鏡面あるいはＣｕ製鏡面に金、銀等をコーティン
グしたものが多く用いられている。

そして、従来のＣｕ製の金属ミラーに比べ、Ｗ製のレー
ザー光用ミラーであると、錆にくい、つまり耐酸化性耐
食性が良好であるという利点があることから、日本のよ
うな高温多湿環境の下では、光の高出力機を中心にＷ製
の金属ミラーの要請が高まっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の金属ミラーにおいては、Ｗ製の金属ミラ
ーは、その材質が高融点金属であること等の理由により
、未だ製造されていない。

一般に、金属ミラーに要求される特性としては下記の点
が挙げられる。

（１）１０．６μｍの波長に対し反射率が高く吸収が少
ないこと、 （２）熱電導性がよく、熱膨張率が低いこと、（３）高
純度で変形が小さく慣がつきにくいこと、（４）化学的
、熱的に安定で、耐酸化耐食性が良いこと、 （５）加工性および再加工性に優れていること、である
。

これらの要求特性を材料への要求特性として置換えると
、下記のような材料要求特性の内容になる。

（１）結晶に異方性、がなく、単相組織をもっこと、（
２）結晶の方位２粒形および粒度が揃っていること、 （３）析出物、介在物、空孔、偏析が少ないこと、（４
）内部歪、格子欠陥、乱れなどが少ないこと、である。

前記材料への要求特性を満たす金属ミラーとして、本発
明者は、Ｗの単結晶であれば、光レーザー波長に対し反
射率が高く吸収が少ないなど、前述した金属ミラーの要
求特性を充分に満たすものと考え、本発明を完成するに
至った。

本発明は、Ｗ製の単結晶体からなる金属ミラーを提供す
ることで、加工が容易で、熱伝導性がよく、低熱膨張、
傷が着きにくい等の優れた利点をもつＷ製ミラーを提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の金属ミラーは、電子ビーム溶解品であって、Ｗ
の単結晶からなることを特徴とする。

電子ビーム溶解品としたのは、■他の製法による製品、
例えば粉末焼結晶であると、Ｗの融点が相対的に高温で
あるため、高密度の焼結晶を得ることが困難なためであ
る。■また。サイズの大きな単結晶の製造が可能だから
である。単結晶体の製法としては、２次再結晶法、ゾー
ンメルティング法等による製法があるが、これらの製法
の場合には単結晶体のサイズが小さいという欠点がある
。

これに対し、電子ビーム溶解法によると、溶解条件を変
更し、特に溶解速度を調節し例えば結晶成長速度をｌｏ
ｃｍ／ｈｒ以下にすることにより、結晶粒を粗大化し、
サイズの大きな単結晶体に成長させ、その粗大化した単
結晶から所定のサイズのミラーに切削加工することが比
較的容易だからである。

Ｗの単結晶としたのは、次の理由による。多結晶である
と、粒界強度が弱く、塑性加工や研磨が困難であるため
である。これに対し、Ｗ単結晶体であると、高靭性かつ
高強度で粘性があり、塑性加工や研磨が比較的容易で、
粒界破壊等が発生しないからである。

またＷ製ミラーであると、Ｍｏ製ミラーに比べ、熱伝導
度が良好で、線膨張ケースも低く、しかも高硬度である
という利点がある。しかも、Ｗ°製の単結晶体であれば
、塑性加工が容易であり、研磨後の表面粗さも良好であ
り、光レーザー波長の反射率も良好である。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

まず、Ｗの単結晶を製造する電子ビーム溶解法について
第１図および第２図にもとづいて説明する。

第１図に示すように、母材としてのＷの棒材】の鉛直下
方にＷ凝固材５を保持する水冷モールド２を配置する。

水冷モールド２の斜め上方には、電子ビーム（Ｅ　Ｂ）
を射出する電子銃３．４を配置する。電子銃３．４から
発射される電子ビームＥ　Ｂ　＋は、棒材１の先端部１
　ａ”に入射される。これにより、棒材先端部１ａから
加熱溶解されるＷ液滴は、第２図に示すように、冷却モ
ールド２のほぼ中心部に落下し、Ｗ溶解ブール６を形成
する。

電子ビームＥＢ、は、水冷モールド２内の溶融部５ａに
も入射される。

第２図に示すように、水冷モールド２は、例えばＣｕ製
であり、導入バイブ８から流入される水により冷却され
、溶融部５ａ、凝固材５等がら熱を奪って温水となって
導出バイブ９から外部に排出される。Ｗ凝固材５の温度
は、水冷モールド２の鉛直下方に降りるにしたがい次第
に低下し、溶融部５ａがら鉛直下方向に結晶成長して単
結晶１０が作製される。結晶成長速度は、例えば１０ｃ
ｍ／ｈｒ以下の低速とすることにより、第２図に示すよ
うに、粒径の大きな単結晶１０を作製することができる
。

前述した実施例では、溶解原料を垂直方向から送り出す
電子ビーム溶解法について説明したが、本発明のＷミラ
ーを製造する方法としては５滴下溶解であれば電子ビー
ム溶解法を用いることができる。

得られた凝固材５から切削加工により単結晶体を取り出
す。この単結晶体から金属ミラー形状のミラー本体を切
削加工により採取する。この場合。

単結晶体であるから塑性加工が極めて容易である。

得られた単結晶Ｗミラーについてレーザー光の反射率を
比較テストした。比較例は、Ｗ製の多結晶粉末焼結晶で
ある。

テストの結果によると、Ｗ製多結晶粉末焼結品のレーザ
ー光反射率が９８．２％であったのに対し、電子ビーム
溶解法による単結晶電子ビーム溶解品のレーザー光反射
率は９８．４９６であった。

次にＷ製ミラー（実施例）とＭｏ製ミラー（比較例）を
その特性の点で比較すると、第１表に示すとおりとなる
。

（以下、余白） 第１表 ＷとＭＯの特性表 第１表から明らかなように、Ｗは、Ｍｏに比べ、熱伝導
度、低熱膨張、高硬度である点で優れていることが解る
。しかも、単結晶体であれば高靭性かつ加工性が良好で
あるという利点がある。

このように、Ｗは、高硬度、高融点であるという特徴を
もつことから、光の高出力のものにも耐久性の点で優れ
ており、高負荷に耐えられるため、Ｗ単結晶ミラーは、
レーザー用ミラーとしてＭ。

装車結晶ミラーに比べ、かなり優れているものと考えら
れる。またＷ装車結晶ミラーによると、Ｗ製多結晶粉末
焼結品ミラーに比べ、ミラーの鏡面が滑らかである等の
点からレーザー波長に対し反射率も良好である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の金属ミラーによれば、製
造が比較的容易な電子ビーム溶解法により高融点、高硬
度の特性をもつＷ製の単結晶体から金属ミラーを構成し
たことから、光出力の高負荷に耐えられ、レーザー光に
対する反射率がかなり高いという効果がある。また、Ｗ
装車結晶体ミラーであれば、加工性が容易であり、酸化
性、耐食性に優れ、高靭性であるという利点がある。

・・・Ｗ棒材、 ・・・水冷モールド、 ・・・電子銃、 ・・・凝固材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビーム溶解品であって、Ｗの単結晶からなる
   ことを特徴とする金属ミラー。