(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１面以上の平面を有する希土類珪酸塩単結晶であって、（１００）面に最も近い平面が（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾いており、研磨されていることを特徴とする希土類珪酸塩単結晶。
【請求項２】
（１００）面に最も近い平面が（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾いているように加工し、その後研磨することを特徴とする少なくとも１面以上の平面を有する希土類珪酸塩単結晶の製造法。
【請求項３】
少なくとも１面以上の平面を有する形状に加工し、且つ研磨した希土類珪酸塩単結晶において、前記少なくとも１面以上の平面の（１００）面に最も近い平面を、（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾けることを特徴とする、希土類珪酸塩単結晶のへき開面の剥れを防止する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。この単斜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く、一般に、へき開面に平行な平面を有する形状に加工する方法が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来法では、へき開面に平行な平面を切断したり研磨したりする際に、この加工面がへき開面（（１００）面）に完全に一致しないことによる、へき開面の剥がれが発生する場合があり、平滑な加工面が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加工する場合に、へき開面近傍の切断面の角度を選択して加工を行うことにより、剥がれの無い平滑な加工面を持つ単結晶を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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切断する場合の、加工面のへき開面（（１００）面）からの傾きの角度と剥がれの発生状況の関係について検討した。その結果、加工面がへき開面（（１００）面）からずれていても、傾きの角度が５°以上であればへき開面の剥がれを防止できることを見だすことによって、以下の本発明が成されたものである。
【０００５】
少なくとも１面以上の平面を有する形状に加工した希土類珪酸塩単結晶であって、（１００）面に最も近い平面が、（１００）面から５°以上傾いていることを特徴とする希土類珪酸塩単結晶。（１００）面に最も近い平面が、（１００）面から５°以上傾いているように加工することを特徴とする少なくとも１面以上の平面を有する希土類珪酸塩単結晶の製造法。少なくとも１面以上の平面を有する希土類珪酸塩単結晶であって、（１００）面に最も近い平面が（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾いており、研磨されていることを特徴とする希土類珪酸塩単結晶。（１００）面に最も近い平面が（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾いているように加工し、その後研磨することを特徴とする少なくとも１面以上の平面を有する希土類珪酸塩単結晶の製造法。少なくとも１面以上の平面を有する形状に加工し、且つ研磨した希土類珪酸塩単結晶において、上記少なくとも１面以上の平面の（１００）面に最も近い平面を、（１００）面から［００１］軸と傾きを成さない方向に５°以上傾けることを特徴とする、希土類珪酸塩単結晶のへき開面の剥れを防止する方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の単結晶の加工方法により、へき開面のある単結晶について、へき開面の剥がれの無いへき開面に近い加工面を持つ試料を採取することができる。また、一般にへき開性のある単結晶は、引上軸をへき開面に平行にして育成されるため、容易にへき開面の方向を把握でき、面倒な方位だしをすること無く、かつ形状的に採取効率良く試料を加工採取することができる。上記のへき開面からの傾きは、５°以上であれば最大の９０°まで、加工時のへき開面の剥がれ等は発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
希土類珪酸塩単結晶を加工する場合において、へき開面（（１００）面）に最も近い加工面のへき開面からの傾きの角度を５°以上にし加工を行うことによりへき開面の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［００１］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、へき開面（（１００）面）は（１００）面（（００１）−１７°面）側から非常に剥がれ易い。したがって、切断加工する場合に加工面がへき開面（（１００）面）からわずかにずれた面（特に［００１］軸と傾きを成す方向にずれた面）であると、へき開面の剥がれが非常に発生し易いと考えられる。しかし、切断加工面がへき開面からずれるほど加工面におけるへき開面の剥がれは発生しなくなると考えられる。実際には一定角度以上ずらすことにより、へき開面の剥がれの発生は防止することができる。すなわち、へき開面（（１００）面）との傾きの角度が５°以上の面を加工面に選択して加工することによって、加工面におけるへき開面の剥がれを確実に防止することができた。
【０００８】
珪酸ガドリニウム単結晶以外の、化１の一般式
[化１]Ｒ2 ＳｉＯ5
（但し、ＲはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、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。
【実施例】
【０００９】
（比較例１）
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。寸法２０×２０×１０ｍｍ3で２０×２０ｍｍ3 面が２面鏡面の直方体の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十分採取できる大きさの、へき開面に平行な引上軸で育成した結晶ブロックについて、結晶ブロックの端部に発生した或いは発生させたへき開面（（１００）面）の割れ、またはシードのへき開面に互いに垂直になるような２対向面でブロックを切断した。そして、最後にへき開面に平行に１対向面（２０×２０ｍｍ3）を切断した。しかし、へき開面に平行に切断したはずの面には、切断後面の端部に剥がれが発生した。その後この面の研磨を行ったが、新たに剥がれが発生し、平滑な加工面が得られなかった（図２）。そこで、その面をＸ線カット面検査機によって調べた結果、任意のｘ及びｙ方向についてそれぞれ２°及び１°３０’ずつずれていた。
【００１０】
（比較例２）
比較例１と同様に、セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶について、寸法２０×２０×１０ｍｍ3 で２０×２０ｍｍ3 面が２面鏡面の直方体の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十分採取できる大きさの、へき開面に平行な引上軸で育成した結晶ブロックについて、結晶ブロックの端部に発生した或いは発生させたへき開面（（１００）面）の割れ、またはシードのへき開面に平行になるように、結晶ブロックの表面を薄く切断した。切断した面をＸ線カット面検査機によって調べた結果、任意のｘ及びｙ方向についてそれぞれ１°４０’及び２°１０’ずつずれていた。そこで正確なへき開面に互いに垂直な２対向面でブロックを切断し、最後に正確なへき開面に平行に１対向面（２０×２０ｍｍ3）を切断した。その結果、切断後のへき開面の剥がれが無く、その後の鏡面研磨加工でも剥がれが発生しない試料を作成することができた（図２）。
【００１１】
（実施例１）
比較例と同様に、セリウム付活珪酸ガドリニウム単結晶について、寸法２０×２０×１０ｍｍ3 で２０×２０ｍｍ3 面が２面鏡面の直方体の試料を加工した。目的とするサイズの試料が十分採取できる大きさの、へき開面に平行な引上軸で育成した結晶ブロックについて、結晶ロックの端部に発生した或いは発生させたへき開面（（１００）面）の割れに平行な面から任意の方向に適当に傾けた面に、互いに垂直な２対向面でブロック切断し、最後にこの傾けた面に平行に１対向面、（２０×２０ｍｍ3）を切断した。このへき開面に最も近い加工面には、へき開面の剥がれが発生しなかった。また、その後の鏡面研磨によっても、剥がれは発生することなく、平滑な加工面が得られた（図１）。そこで、その面をＸ線カット面検査機によって調べた結果、（１００）面から任意のｘ及びｙ方向に、それぞれ５°及び２°ずつずれていた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施例において加工した結晶の斜視図である。
【図２】図２は、比較例１において加工した結晶の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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