JPH07266201A - 希土類珪酸塩単結晶の加工方法 - Google Patents
希土類珪酸塩単結晶の加工方法Info
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Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】割れや剥がれの無い平滑な側面が得られる希土
類珪酸塩単結晶を円柱状に加工する方法を提供する。 【構成】セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：
Ｇｄ2 ＳｉＯ5 ）の結晶ブロックについて、Ｘ線カット
面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）からｂ軸
（［０１０］軸）に４５°ずらして方向を軸方向にし
て、４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面がφ２０ｍｍの円に近づくよう（多角
形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒研削機を
用いて側面の加工を行い、割れの無い円柱状試料を採取
することができた。その後、両端面の鏡面研磨をした
が、割れは発生しなかった（図２）。 【効果】割れの無い円柱状試料を採取することができ
る。また、あらかじめ種結晶（引上軸）の方向を把握し
ていれば、面倒な方位だしをすること無く加工すること
もできる。
類珪酸塩単結晶を円柱状に加工する方法を提供する。 【構成】セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：
Ｇｄ2 ＳｉＯ5 ）の結晶ブロックについて、Ｘ線カット
面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）からｂ軸
（［０１０］軸）に４５°ずらして方向を軸方向にし
て、４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面がφ２０ｍｍの円に近づくよう（多角
形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒研削機を
用いて側面の加工を行い、割れの無い円柱状試料を採取
することができた。その後、両端面の鏡面研磨をした
が、割れは発生しなかった（図２）。 【効果】割れの無い円柱状試料を採取することができ
る。また、あらかじめ種結晶（引上軸）の方向を把握し
ていれば、面倒な方位だしをすること無く加工すること
もできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シンチレータ等に用い
られる希土類珪酸塩単結晶の加工方法に関する。
られる希土類珪酸塩単結晶の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】珪酸ガドリニウム単結晶等の希土類珪酸
塩単結晶は、シンチレータ、蛍光体等として広く用いら
れている。この単結晶系に属する珪酸ガドリニウム単結
晶等は、シンチレータ等に用いられる場合、一般に円柱
あるいは直方体の形状のものが使用される。実際には更
に、１面〜全面を鏡面研磨し、鏡面研磨を施した一面を
除いて反射材を塗布あるいは巻き付けた状態で、反射材
の無い面を光電子増倍管に密着させて使用される。この
単結晶はへき開性が強く（１００）面に沿って割れ易い
等の性質を持ち、比較的脆弱な結晶である。そのため、
結晶育成冷却時や加工時に割れが発生し易い。しかしな
がら、この珪酸ガドリニウム等の希土類珪酸塩単結晶を
円柱状に加工する方法において、これまでｂ軸（［０１
０］軸）とｃ軸（［００１］軸）の間の任意の結晶方向
を円柱の軸方向にして側面の円筒研削をしていた。
塩単結晶は、シンチレータ、蛍光体等として広く用いら
れている。この単結晶系に属する珪酸ガドリニウム単結
晶等は、シンチレータ等に用いられる場合、一般に円柱
あるいは直方体の形状のものが使用される。実際には更
に、１面〜全面を鏡面研磨し、鏡面研磨を施した一面を
除いて反射材を塗布あるいは巻き付けた状態で、反射材
の無い面を光電子増倍管に密着させて使用される。この
単結晶はへき開性が強く（１００）面に沿って割れ易い
等の性質を持ち、比較的脆弱な結晶である。そのため、
結晶育成冷却時や加工時に割れが発生し易い。しかしな
がら、この珪酸ガドリニウム等の希土類珪酸塩単結晶を
円柱状に加工する方法において、これまでｂ軸（［０１
０］軸）とｃ軸（［００１］軸）の間の任意の結晶方向
を円柱の軸方向にして側面の円筒研削をしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来法で
は、円筒研削時に側面に割れ及び剥がれが発生する場合
があり、平滑な側面が安定して得られないという問題が
あった。本発明は、希土類珪酸塩単結晶を円柱状に加工
する場合に、円柱の軸方向にする結晶方向を選択して側
面の円筒研削を行うことにより、割れや剥がれの無い平
滑な側面が得られる方法を提供するものである。
は、円筒研削時に側面に割れ及び剥がれが発生する場合
があり、平滑な側面が安定して得られないという問題が
あった。本発明は、希土類珪酸塩単結晶を円柱状に加工
する場合に、円柱の軸方向にする結晶方向を選択して側
面の円筒研削を行うことにより、割れや剥がれの無い平
滑な側面が得られる方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、希土類珪酸塩単結晶を円筒研削する
場合の円柱軸方向結晶方位と側面の割れ発生状況の関係
について検討した。その結果、ｃ軸（［００１］軸）か
らの傾きの角度が０〜６５°の範囲内の方向を円柱の軸
方向にして円筒研削を行うことにより結晶の割れや剥が
れを防止できることを見だすことによって、本発明は成
されたものである。
に、本発明者らは、希土類珪酸塩単結晶を円筒研削する
場合の円柱軸方向結晶方位と側面の割れ発生状況の関係
について検討した。その結果、ｃ軸（［００１］軸）か
らの傾きの角度が０〜６５°の範囲内の方向を円柱の軸
方向にして円筒研削を行うことにより結晶の割れや剥が
れを防止できることを見だすことによって、本発明は成
されたものである。
【０００５】
【作用】希土類珪酸塩単結晶を円柱状に加工する場合に
おいて、ｃ軸（［００１］軸）からの傾きの角度が０〜
６５°の範囲内の方向を円柱の軸方向にして円筒研削を
行うことにより結晶の割れや剥がれを防止できる原因は
次のように考えられる。希土類珪酸塩単結晶の材料力学
特性を調べた結果、希土類珪酸塩単結晶には塑性変形を
示す方向があることがわかった。その塑性変形は、単結
晶のへき開面（（１００）面）に垂直方向に荷重し［０
０１］軸方向に引っ張りの応力が作用する場合に発生す
る。また、へき開割れの破壊靱性値は（０１０）面より
も（００１）−１７°面（［００１］軸を法線方向とす
る面）の方が約１桁小さく、へき開割れは（０１０）面
側からよりも（００１）−１７°面側から発生し易いこ
ともわかった。希土類珪酸塩単結晶のこれらの材料特性
から、円筒研削する場合に［０１０］軸方向を円柱の軸
方向にすると、［００１］軸方向が円柱の径方向になる
ために、へき開面に沿って割れや剥がれが非常に発生し
易いと考えられる。そこで、［００１］軸方向が円柱の
径方向から［０１０］軸方向あるいは［１００］軸方向
にずれるほど側面の割れや剥がれは発生しなくなると考
えられるが、実際には一定角度以上ずれることにより割
れの発生は防止することができる。すなわち、ｃ軸
（［００１］軸）から傾きの角度が０〜６５°の範囲内
の方向を円柱の軸方向に選択して円筒研削を行うことに
よって、側面の割れや剥がれを確実に防止することがで
きた。また更に、円柱の底面を鏡面研磨する場合には、
底面と（００１）−１７°面のなす角が小さい加工方向
の時、へき開（（１００）面）割れが発生し易いことか
ら、［００１］軸からの傾きの角度が１５°以上である
方向を円柱の軸方向にすることがよい。へき開面（（１
００）面）と円柱の軸方向の関係については、加工後の
円柱形試料の外部からの力学的衝撃に対する強度の観点
から、円柱の軸方向は（１００）面に平行にするのが最
もよい。
おいて、ｃ軸（［００１］軸）からの傾きの角度が０〜
６５°の範囲内の方向を円柱の軸方向にして円筒研削を
行うことにより結晶の割れや剥がれを防止できる原因は
次のように考えられる。希土類珪酸塩単結晶の材料力学
特性を調べた結果、希土類珪酸塩単結晶には塑性変形を
示す方向があることがわかった。その塑性変形は、単結
晶のへき開面（（１００）面）に垂直方向に荷重し［０
０１］軸方向に引っ張りの応力が作用する場合に発生す
る。また、へき開割れの破壊靱性値は（０１０）面より
も（００１）−１７°面（［００１］軸を法線方向とす
る面）の方が約１桁小さく、へき開割れは（０１０）面
側からよりも（００１）−１７°面側から発生し易いこ
ともわかった。希土類珪酸塩単結晶のこれらの材料特性
から、円筒研削する場合に［０１０］軸方向を円柱の軸
方向にすると、［００１］軸方向が円柱の径方向になる
ために、へき開面に沿って割れや剥がれが非常に発生し
易いと考えられる。そこで、［００１］軸方向が円柱の
径方向から［０１０］軸方向あるいは［１００］軸方向
にずれるほど側面の割れや剥がれは発生しなくなると考
えられるが、実際には一定角度以上ずれることにより割
れの発生は防止することができる。すなわち、ｃ軸
（［００１］軸）から傾きの角度が０〜６５°の範囲内
の方向を円柱の軸方向に選択して円筒研削を行うことに
よって、側面の割れや剥がれを確実に防止することがで
きた。また更に、円柱の底面を鏡面研磨する場合には、
底面と（００１）−１７°面のなす角が小さい加工方向
の時、へき開（（１００）面）割れが発生し易いことか
ら、［００１］軸からの傾きの角度が１５°以上である
方向を円柱の軸方向にすることがよい。へき開面（（１
００）面）と円柱の軸方向の関係については、加工後の
円柱形試料の外部からの力学的衝撃に対する強度の観点
から、円柱の軸方向は（１００）面に平行にするのが最
もよい。
【０００６】珪酸ガドリニウム単結晶以外の、化１の一
般式
般式
【化１】Ｒ2 ＳｉＯ5 （但し、ＲはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅ
ｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、
Ｓｃから選ばれて成る１種以上の希土類元素）で示され
る希土類珪酸塩単結晶についても、結晶の力学特性は同
様であり、同様の結果となる。更に、これらの希土類珪
酸塩単結晶にＣｅ等の希土類元素やＣｒ等の鉄属遷移金
属をドープした場合も、効果は同様である。以上の希土
類珪酸塩単結晶は、珪酸ガドリニウム単結晶の結晶構造
と同じ結晶構造を持ち、その構造は空間群Ｐ２／ｃに属
する。
ｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、
Ｓｃから選ばれて成る１種以上の希土類元素）で示され
る希土類珪酸塩単結晶についても、結晶の力学特性は同
様であり、同様の結果となる。更に、これらの希土類珪
酸塩単結晶にＣｅ等の希土類元素やＣｒ等の鉄属遷移金
属をドープした場合も、効果は同様である。以上の希土
類珪酸塩単結晶は、珪酸ガドリニウム単結晶の結晶構造
と同じ結晶構造を持ち、その構造は空間群Ｐ２／ｃに属
する。
【０００７】
比較例 セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：Ｇｄ2 Ｓ
ｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3 の
円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十
分採取できる大きさの結晶ブロックについて、任意の方
向に４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面（断面）がφ２０ｍｍの円に近づくよ
う（多角形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒
研削機を用いて側面の加工を行ったところ、円柱の側面
（対向する２カ所）に軸方向に割れ及び剥がれが発生し
た（図２）。そこで、この試料を切断しながら方位を調
べた結果、円柱の軸方向はｂ軸（［０１０］軸）からｃ
軸（［００１］軸）方向に１０°傾いた方向であった
ｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3 の
円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十
分採取できる大きさの結晶ブロックについて、任意の方
向に４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面（断面）がφ２０ｍｍの円に近づくよ
う（多角形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒
研削機を用いて側面の加工を行ったところ、円柱の側面
（対向する２カ所）に軸方向に割れ及び剥がれが発生し
た（図２）。そこで、この試料を切断しながら方位を調
べた結果、円柱の軸方向はｂ軸（［０１０］軸）からｃ
軸（［００１］軸）方向に１０°傾いた方向であった
【０００８】実施例１ セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（Ｃｅ：Ｇｄ2 Ｓ
ｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3 の
円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十
分採取できる大きさの結晶ブロックについて、Ｘ線カッ
ト面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）方向を軸方
向にして、まず４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り
出した。次に、なるべく底面（断面）がφ２０ｍｍの円
に近づくよう（多角形）に側面を縦に切り落とした。そ
して、円筒研削機を用いて側面の加工を行い、割れの無
い円柱状試料を採取することができた。しかし、その
後、円柱の両端面の鏡面研磨を行ったところ、へき開割
れが一部に見られた。（図１）。
ｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3 の
円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十
分採取できる大きさの結晶ブロックについて、Ｘ線カッ
ト面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）方向を軸方
向にして、まず４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り
出した。次に、なるべく底面（断面）がφ２０ｍｍの円
に近づくよう（多角形）に側面を縦に切り落とした。そ
して、円筒研削機を用いて側面の加工を行い、割れの無
い円柱状試料を採取することができた。しかし、その
後、円柱の両端面の鏡面研磨を行ったところ、へき開割
れが一部に見られた。（図１）。
【０００９】実施例２ セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶（（Ｃｅ：Ｇｄ2
ＳｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3
の円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が
十分採取できる大きさの結晶ブロックについて、Ｘ線カ
ット面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）からｂ軸
（［０１０］軸）に４５°ずらして方向を軸方向にし
て、４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面がφ２０ｍｍの円に近づくよう（多角
形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒研削機を
用いて側面の加工を行い、割れの無い円柱状試料を採取
することができた。その後、両端面の鏡面研磨をした
が、割れは発生しなかった（図２）。
ＳｉＯ5 ）の場合の例を説明する。φ２０×４０ｍｍ3
の円柱状の試料を加工した。目的とするサイズの試料が
十分採取できる大きさの結晶ブロックについて、Ｘ線カ
ット面検査機を用いて、ｃ軸（［００１］軸）からｂ軸
（［０１０］軸）に４５°ずらして方向を軸方向にし
て、４０ｍｍの間隔で円柱の２底面側を切り出した。次
に、なるべく底面がφ２０ｍｍの円に近づくよう（多角
形）に側面を縦に切り落とした。そして、円筒研削機を
用いて側面の加工を行い、割れの無い円柱状試料を採取
することができた。その後、両端面の鏡面研磨をした
が、割れは発生しなかった（図２）。
【００１０】
【発明の効果】本発明の加工方法により、確実に割れの
無い円柱状試料を採取することができる。また、あらか
じめ種結晶（引上軸）の方向を把握していれば、面倒な
方位だしをすること無く加工することもできる。
無い円柱状試料を採取することができる。また、あらか
じめ種結晶（引上軸）の方向を把握していれば、面倒な
方位だしをすること無く加工することもできる。
【図１】実施例１において加工した結晶の斜視図。
【図２】実施例２において加工した結晶の斜視図。
【図３】比較例において加工した結晶の斜視図。
Claims (1)
- 【請求項１】希土類珪酸塩単結晶を円柱状に加工する方
法において、ｃ軸（［００１］軸）からの傾きの角度が
０〜６５°の範囲内の方向を円柱の軸方向にして円筒研
削を行うことを特徴とする希土類珪酸塩単結晶の加工方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05967194A JP3892489B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 希土類珪酸塩単結晶の加工方法 |
| US08/413,287 US5667583A (en) | 1994-03-30 | 1995-03-30 | Method of producing a single crystal of a rare-earth silicate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05967194A JP3892489B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 希土類珪酸塩単結晶の加工方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006300806A Division JP4518069B2 (ja) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | シンチレータ用希土類珪酸塩単結晶 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07266201A true JPH07266201A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3892489B2 JP3892489B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=13119892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05967194A Expired - Lifetime JP3892489B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | 希土類珪酸塩単結晶の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3892489B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295386C (zh) * | 2003-11-21 | 2007-01-17 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 硅酸钆单晶体的生长方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102241077B (zh) * | 2011-06-15 | 2013-12-18 | 安阳市凤凰光伏科技有限公司 | 铸造法生产类似单晶硅锭晶种制作方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP05967194A patent/JP3892489B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1295386C (zh) * | 2003-11-21 | 2007-01-17 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 硅酸钆单晶体的生长方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3892489B2 (ja) | 2007-03-14 |
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