(57)【要約】【課題】非発光性の透光性ガーネットセラミックスにおけるＳｉの置換固溶量と光透過率との関係を明らかとし、焼成時間２時間以内の条件においても光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供する。【解決手段】本発明の透光性セラミックスは、下記一般式（Ｘ）で表されるガーネット型化合物を主成分とすることを特徴とするものである。  一般式Ａ３Ｂ２Ｃ３-ｘＳｉｘＯ１２＋δ・・・（Ｘ）（式中、Ａ：Ａサイト元素であり、Ｙ，Ｌａ，及びＬｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、Ｂ：Ｂサイト元素であり、Ａｌ，Ｇａ，Ｓｃ，Ｉｎ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，及びＨｏからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、Ｃ：Ｃサイト元素であり、Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、Ｓｉ：珪素元素、Ｏ：酸素元素、０．０５４≦ｘ≦０．１１４、０≦δ≦０．０５７）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｘ）で表されるガーネット型化合物を主成分とすることを特徴とする透光性セラミックス。
一般式Ａ３Ｂ２Ｃ３-ｘＳｉｘＯ１２＋δ・・・（Ｘ）
（式中、Ａ：Ａサイト元素であり、Ｙ，Ｌａ，及びＬｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ｂサイト元素であり、Ａｌ，Ｇａ，Ｓｃ，Ｉｎ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，及びＨｏからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ｃサイト元素であり、Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｓｉ：珪素元素、
Ｏ：酸素元素、
０．０５４≦ｘ≦０．１１４、
０≦δ≦０．０５７）
【請求項２】
前記ガーネット型化合物は、式（Ｘ）中の元素ＡがＹであり、元素ＢがＡｌであり、元素ＣがＡｌである化合物であることを特徴とする請求項１に記載の透光性セラミックス。
【請求項３】
厚さ１ｍｍの条件における波長３５０〜７００ｎｍの光の直線透過率が５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の透光性セラミックス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の透光性セラミックスの製造方法であって、
前記ガーネット型化合物の式（Ｘ）中の元素Ａ〜Ｃを含む１種又は複数種の酸化物粉末とＳｉＯ２粉末とを、所望の組成になるよう秤量混合する工程（Ａ）と、
得られた混合粉末を成型する工程（Ｂ）と、
得られた成型体を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下で焼成する工程（Ｃ）と、
得られた焼成体を酸化性ガス雰囲気下でアニールする工程（Ｄ）とを順次有することを特徴とする透光性セラミックスの製造方法。
【請求項５】
工程（Ｄ）後にさらに、得られた焼成体を研削及び／又は研磨する工程（Ｅ）を有することを特徴とする請求項４に記載の透光性セラミックスの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の透光性セラミックスを備えたことを特徴とする光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガーネット型化合物を主成分とする透光性セラミックスとその製造方法、及び透光性セラミックスを用いた光学部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電灯用発光管、固体レーザ媒質、放射線検出用シンチレータ、及びデジタルカメラ用光学レンズ等の様々な分野で、透光性セラミックスが用いられている。ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）に代表されるガーネット化合物を主成分とする透光性セラミックスは、熱伝導率が高く、耐熱性・耐光性・化学的安定性が高いことなどの理由から、上記用途に好ましく利用されている。ガーネット化合物を主成分とする透光性セラミックス（ガーネットセラミックス）の焼結助剤として、Ｓｉが知られている。
【０００３】
上記用途の中で、固体レーザ媒質及び放射線検出用シンチレータ等では発光性セラミックスが使用されており、高圧放電灯用発光管及びデジタルカメラ用光学レンズ等では非発光性セラミックスが使用されている。本発明では、後者の非発光性ガーネットセラミックスを対象としている。
【０００４】
下記特許文献１〜３及び非特許文献１には、固体レーザ媒質用途等を対象とした発光性ガーネットセラミックスにＳｉを添加することが記載されている。
【０００５】
特許文献１及び２には、固体レーザ媒質用途を対象としたＹＡＧセラミックスについて、Ｓｉ添加量と光透過率との関係について報告されている。具体的には、ランタニド元素，Ｃｒ，及びＴｉのうち１種以上の発光性元素を含む発光性ＹＡＧセラミックスについて、ＳｉＯ２添加量の異なるＹＡＧセラミックスについて焼成実験を行って、その光透過率を測定しており、ＳｉＯ２添加量が５０〜１００００ｐｐｍの広範囲で、波長７００ｎｍにおける光透過率が７０〜８０%となることが報告されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２ではＳｉＯ２の最適な添加量が明確にされておらず、すべての実施例において焼成時間が５〜２００時間の条件で、セラミックスが製造されている。実施例の多くは、焼成時間が１００〜２００時間の条件で、セラミックスが製造されている。焼成時間が長くなれば光透過率は上がる傾向にあるが、焼成時間１００時間では製造効率・エネルギーコストの観点から、非現実的である。焼成時間は２時間以内が好ましい。
【０００７】
特許文献３には、ＳｉＯ２，Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，ＭｇＯ，及びＣａＯのうち１種以上の酸化物と、ランタニド元素，Ｃｒ，及びＴｉのうち１種以上の発光性元素とを含む固体レーザ媒質用のガーネットセラミックスが記載されている（請求項１）。特許文献３には、上記酸化物の添加によってガーネットセラミックスの透明度が向上することが記載されており、その添加量は０．００５〜１．０ｗｔ％の範囲が好ましいと記載されている（段落０００９）。しかしながら、具体的な光透過率のデータはなく、上記酸化物の添加量と光透過率との関係については不明である。したがって、光透過率から見た最適な酸化物の添加量は不明である。
【０００８】
非特許文献１では、ＮｄドープＹＡＧセラミックスについて、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）の熱分解によりセラミックス中にＳｉＯ２を添加しており、ＴＥＯＳ添加量の増加とともに粒成長が進み、格子定数が減少するという結果が報告されている。しかしながら、非特許文献１では、ＴＥＯＳ添加量と光透過率との関係に関する記載はない。
【０００９】
下記特許文献４及び非特許文献２，３には、非発光性ガーネットセラミックスにＳｉを添加することが記載されている。
【００１０】
特許文献４には、希土類元素Ｒ（ＲはＹ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうちいずれか１種）とアルミニウムとのモル比が０.５９９≦Ｒ／Ａｌ≦０.６００で、セラミックス中のＳｉ量が１５wtppm以下である希土類アルミニウムガーネットセラミックス、あるいは、希土類元素Ｒとアルミニウムとの比が０.６００＜Ｒ／Ａｌ≦０.６０１で、セラミックス中のＳｉ量がＳｉ(wtppm)≦１５０００×（Ｒ／Ａｌ）−８９８５である希土類アルミニウムガーネットセラミックスが開示されている（請求項２）。特許文献４には、かかるＳｉ量とすることで、光透過率の高い希土類アルミニウムガーネットセラミックスが得られることが記載されている（請求項１）。
【００１１】
特許文献４は、ストイキオメトリック（stoicheiometric）な組成から希土類元素及びアルミニウムが過剰になった場合での好適なＳｉ量を示したものである。本発明では、ＢサイトにＳｉを置換固溶させる系を対象としており、特許文献４とは対象とする系が異なっている。
【００１２】
非特許文献２及び３には、ＴＥＯＳを０．５ｗｔ％添加したＹＡＧセラミックスが報告されている。しかしながら、非特許文献２及び３には、ＴＥＯＳ添加量と光透過率との関係については検討されていない。非特許文献２及び３では、ＹＡＧ組成になるようにＹ２Ｏ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末とを配合し、そこにＴＥＯＳを加えているため、ＢサイトにＳｉを置換固溶させる本発明の系とはセラミックス中へのＳｉの入り方が異なっている。
【特許文献１】特開平5-235462号公報
【特許文献２】特開平5-294722号公報
【特許文献３】特許第3463941号公報
【特許文献４】特開2001-158660号公報
【非特許文献１】J. Ceram. Soc. J., 103 (1995) 489
【非特許文献２】J. Am. Ceram. Soc., 78 (1995) 225
【非特許文献３】日本化学会誌, 6 (2000) 437
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、非発光性ガーネットセラミックスにおいて、ＢサイトにＳｉを置換固溶させる系では、Ｓｉ添加量と光透過率との関係について詳細に検討された文献はない。
【００１４】
発光性ガーネットセラミックスにおいても、特許文献１及び２には、ＳｉＯ２添加量が５０〜１００００ｐｐｍの広範囲で、波長７００ｎｍにおける光透過率が７０〜８０%となることが報告されているものの、ＳｉＯ２の最適な添加量が明確にされていない。また、特許文献１及び２では、すべての実施例において焼成時間が５〜２００時間の条件で、セラミックスが製造されている。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、非発光性の透光性ガーネットセラミックスにおけるＳｉの置換固溶量と光透過率との関係を明らかとして、Ｓｉの好適な置換固溶量を明らかとし、これによって、焼成時間２時間以内の条件においても光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供することを目的とするものである。
【００１６】
セラミックスを製造するに際しては、仮焼成と本焼成とを行い、さらに本焼成後にポストアニール処理を行うことがある。上記記載において、「焼成時間２時間以内の条件」とは、最も高い温度で処理する本焼成時間が２時間以内の条件を意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の透光性セラミックスは、下記一般式（Ｘ）で表されるガーネット型化合物を主成分とすることを特徴とするものである。  
一般式Ａ３Ｂ２Ｃ３-ｘＳｉｘＯ１２＋δ・・・（Ｘ）
（式中、Ａ：Ａサイト元素であり、Ｙ，Ｌａ，及びＬｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ｂサイト元素であり、Ａｌ，Ｇａ，Ｓｃ，Ｉｎ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，及びＨｏからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ｃサイト元素であり、Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｓｉ：珪素元素、
Ｏ：酸素元素、
０．０５４≦ｘ≦０．１１４、
０≦δ≦０．０５７）
本明細書において、「主成分」は含量５０質量％以上の成分と定義する。
【００１８】
「背景技術」の項において、特許文献４には、希土類元素Ｒ（ＲはＹ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕのうちいずれか１種）とアルミニウムとのモル比が０.５９９≦Ｒ／Ａｌ≦０.６００で、セラミックス中のＳｉ量が１５wtppm以下である希土類アルミニウムガーネットセラミックス、あるいは、希土類元素Ｒとアルミニウムとの比が０.６００＜Ｒ／Ａｌ≦０.６０１で、セラミックス中のＳｉ量がＳｉ(wtppm)≦１５０００×（Ｒ／Ａｌ）−８９８５である希土類アルミニウムガーネットセラミックスが開示されていることを述べた（請求項２）。
【００１９】
特許文献４は、ストイキオメトリック（stoicheiometric）な組成から希土類元素及びアルミニウムが過剰になった場合での好適なＳｉ量を示したものであり、ＢサイトにＳｉを置換固溶させる本発明の系とは系が異なっている。仮に、特許文献４において、ＳｉがＢサイトを置換固溶していると仮定しても、本発明におけるＳｉ量を特許文献４と同様に表記すれば、おおよそ０．６０７≦Ｒ／Ａｌ≦０．６１１であり、特許文献４に記載のＳｉ量とは好適な範囲がずれている。
【００２０】
本発明の透光性セラミックスの製造方法は、上記の本発明の透光性セラミックスの製造方法であって、
前記ガーネット型化合物の式（Ｘ）中の元素Ａ〜Ｃを含む１種又は複数種の酸化物粉末とＳｉＯ２粉末とを、所望の組成になるよう秤量混合する工程（Ａ）と、
得られた混合粉末を成型する工程（Ｂ）と、
得られた成型体を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下で焼成する工程（Ｃ）と、
得られた焼成体を酸化性ガス雰囲気下でアニールする工程（Ｄ）とを順次有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の光学部材は、上記の本発明の透光性セラミックスを備えたことを特徴とするものである。本発明の光学部材は、上記の本発明の透光性セラミックスのみからなるものでもよいし、他の部材との複合部材でもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、非発光性の透光性ガーネットセラミックスにおけるＳｉの置換固溶量と光透過率との関係を明らかとし、Ｓｉの好適な置換固溶量を明らかとした。本発明の組成設計によれば、焼成時間２時間以内の条件においても光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明について詳述する。
【００２４】
「透光性セラミックス」
本発明者は、非発光性の透光性ガーネットセラミックスにおけるＳｉの置換固溶量と光透過率との関係を明らかとし、Ｓｉの好適な置換固溶量を明らかとした。
【００２５】
すなわち、本発明の透光性セラミックスは、下記一般式（Ｘ）で表されるガーネット型化合物を主成分とすることを特徴とするものである。  
一般式Ａ３Ｂ２Ｃ３-ｘＳｉｘＯ１２＋δ・・・（Ｘ）
（式中、Ａ：Ａサイト元素であり、Ｙ，Ｌａ，及びＬｕからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｂ：Ｂサイト元素であり、Ａｌ，Ｇａ，Ｓｃ，Ｉｎ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，及びＨｏからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｃ：Ｃサイト元素であり、Ａｌ及びＧａからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、
Ｓｉ：珪素元素、
Ｏ：酸素元素、
０．０５４≦ｘ≦０．１１４、
０≦δ≦０．０５７）
【００２６】
上記組成のガーネット型化合物（Ｘ）におけるＢサイト（４配位のサイト）中のＳｉ置換固溶量は１．８〜３．８モル％である。
【００２７】
本発明の組成設計によれば、焼成時間２時間以内の条件においても光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供することができる。本発明では、紫外域〜可視域（波長３５０〜７００ｎｍ）において光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供することができる。  
具体的には、本発明の組成設計によれば、焼成時間２時間以内の条件においても、厚さ１ｍｍの条件における可視域（波長３５０〜７００ｎｍ）の光の直線透過率が５０％以上である透光性セラミックスを提供することができる（後記実施例及び図５を参照）。
【００２８】
ガーネット型化合物（Ｘ）において、好ましくは０．０６≦ｘ≦０．０９である。このとき、Ｂサイト中のＳｉ置換固溶量は２．０〜３．０モル％である。かかる組成設計によれば、焼成時間２時間以内の条件においても、厚さ１ｍｍの条件における波長３５０〜７００ｎｍの光の直線透過率が６０％以上である透光性セラミックスを提供することができる（後記実施例及び図５を参照）。
【００２９】
ガーネット型化合物（Ｘ）としては、式中の元素ＡがＹであり、元素ＢがＡｌであり、元素ＣがＡｌである化合物（ＹＡＧ）が挙げられる。
【００３０】
ガーネット型化合物（Ｘ）において、δ＝０．０５７のときに、カチオンとアニオンの電荷バランスが取れた組成となる。０≦δ＜０．０５７は、電荷バランスから見れば酸素欠損の状態であるが、ガーネット構造を取り得る範囲内の酸素欠損は構わない。
【００３１】
「透光性セラミックスの製造方法」
本発明の透光性セラミックスの製造方法は、上記の本発明の透光性セラミックスの製造方法であって、
前記ガーネット型化合物の式（Ｘ）中の元素Ａ〜Ｃを含む１種又は複数種の酸化物粉末とＳｉＯ２粉末とを、所望の組成になるよう秤量混合する工程（Ａ）と、
得られた混合粉末を成型する工程（Ｂ）と、
得られた成型体を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下で焼成する工程（Ｃ）と、
得られた焼成体を酸化性ガス雰囲気下でアニールする工程（Ｄ）とを順次有することを特徴とするものである。
【００３２】
不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、及び窒素等が挙げられる。酸化物にとって、不活性ガス雰囲気は周囲の酸素分圧が低いことから、減圧雰囲気とみなすこともできる。還元性ガスとしては、水素及び一酸化炭素等が挙げられる。酸化性ガスとしては、酸素及び空気等が挙げられる。
【００３３】
例えば、ガーネット型化合物（Ｘ）がＹＡＧである本発明の透光性セラミックスでは、工程（Ａ）において、原料粉末として、Ｙ２Ｏ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末とＳｉＯ２粉末とを用いればよい（後記実施例を参照）。
【００３４】
本発明の透光性セラミックスの製造方法は、工程（Ｃ）前にさらに、酸化性ガス雰囲気下で、成型体を工程（Ｃ）よりも低い温度で仮焼成する工程を有していても構わない。
【００３５】
本発明では、本焼成である工程（Ｃ）を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下で行う構成としているので、セラミックス中に微量含まれた酸素ガスが抜けて、気孔の生成が抑制され、光透過率に優れたセラミックスを製造できる。
【００３６】
例えば、ガーネット型化合物（Ｘ）がＹＡＧ等である本発明の透光性セラミックスでは、工程（Ｃ）の本焼成温度は１６００〜１８５０℃が好ましく、工程（Ｄ）のアニール温度は１３００〜１５００℃が好ましい。
【００３７】
本発明の透光性セラミックスの製造方法は、工程（Ｄ）後にさらに、得られた焼成体を研削及び／又は研磨する工程（Ｅ）を有していても構わない。
【００３８】
「背景技術」の項において、非特許文献１〜３においては、Ｓｉ源としてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いることが記載されていることを述べた。本発明の透光性セラミックスの製造にも、Ｓｉ源としてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いても構わない。
【００３９】
ただし、ＴＥＯＳを用いる場合には、原料が水分に接しないようにハンドリングする必要があることから、工程が複雑となる。また、グローブボックス等の設備が必要となるため、コストもかかってしまう。また、非特許文献２及び３のように、Ｙ２Ｏ３粉末とＡｌ２Ｏ３粉末とを配合し、そこにＴＥＯＳを加える方法では、設計通りに、ＢサイトにＳｉを置換固溶させることも難しい。したがって、上記の本発明の透光性セラミックスの製造方法で規定しているように、Ｓｉ源としてＳｉＯ２粉末を用い、式（Ｘ）中の元素Ａ〜Ｃを含む１種又は複数種の酸化物粉末とＳｉＯ２粉末とを秤量混合し、得られた混合粉末を成型し、得られた成型体を減圧雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下で焼成することが好ましい。
【００４０】
以上説明したように、本発明では、非発光性の透光性ガーネットセラミックスにおけるＳｉの置換固溶量と光透過率との関係を明らかとし、Ｓｉの好適な置換固溶量を明らかとした。本発明の組成設計によれば、焼成時間２時間以内の条件においても光透過率に優れた非発光性の透光性ガーネットセラミックスを提供することができる。
【００４１】
「光学部材」
本発明の光学部材は、上記の本発明の透光性セラミックスを備えたことを特徴とするものである。本発明の光学部材は、上記の本発明の透光性セラミックスのみからなるものでもよいし、他の部材との複合部材でもよい。
【００４２】
上記の本発明の透光性セラミックスからなる本発明の光学部材の具体例としては、フォトリソグラフィ法に使用される露光光学系の集光レンズ及びデジタルカメラレンズ等の光学レンズ；光学窓部材；高圧放電灯用発光管；及び固体レーザ媒質に結合される熱伝導性向上用（放熱用）の光学部材等が挙げられる。
【００４３】
上記の本発明の透光性セラミックスからなる本発明の光学部材では、紫外域〜可視域において光透過率に優れた光学部材が得られる。上記の本発明の透光性セラミックスからなる本発明の光学部材では、厚さ１ｍｍの条件における可視域（波長３５０〜７００ｎｍ）の光の直線透過率が５０％以上である光学部材が得られる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明に係る実施例について説明する。
【００４５】
（試料の調製）
以下のようにして、Ｓｉドープ量の異なる透光性ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）セラミックスを調製した。（）内の記載は、ＢサイトであるＡｌサイト（４配位のサイト）中のＳｉ量（モル％）を示している。  
試料１：ＹＡＧ（０％Ｓｉ）、
試料２：ＹＡＧ（０．５％Ｓｉ）、
試料３：ＹＡＧ（１．０％Ｓｉ）、
試料４：ＹＡＧ（１．５％Ｓｉ）、
試料５：ＹＡＧ（２．０％Ｓｉ）、
試料６：ＹＡＧ（２．５％Ｓｉ）、
試料７：ＹＡＧ（３．０％Ｓｉ）、
試料８：ＹＡＧ（４．０％Ｓｉ）。
【００４６】
はじめに、所望の組成となるよう、Ｙ２Ｏ３粉末（純度９９．９％）、α−Ａｌ２Ｏ３粉末（純度９９．９９％）、及びＳｉＯ２粉末（純度９９．９％、一次粒子径＝６００ｎｍ）をそれぞれ秤量した。例えば、Ｓｉドープ量１．０％の試料３（Ａｌ／Ｓｉモル比＝２．９７／０．０３））では、原料粉末組成を、Ｙ２Ｏ３粉末３３．８７１ｇ、α−Ａｌ２Ｏ３粉末２５.３３７ｇ、及びＳｉＯ２粉末０．１８０ｇとした。
【００４７】
上記の原料粉末とエチルアルコール１００ｍｌと１０ｍｍφアルミナボール１５０個とをポットミルに入れ、１２時間湿式混合を行った。アルミナボールを取り除き、得られた混合粉末スラリー中のエチルアルコールをロータリーエバポレーターを用いて除去した後、１００℃で１２時間乾燥し、得られた乾燥粉末を乳鉢で軽くほぐした。得られた乾燥粉末を径１０ｍｍφのペレット状（円柱状）に軽く一軸成型した後、冷間静水圧加圧装置(CIP)を用いて１４０ＭＰａの条件で加圧成型を行った。
【００４８】
得られた圧縮成型体に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１２００℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという仮焼成プロセスを実施した。  
常温まで冷却した仮焼成体に対して、真空炉にて、真空雰囲気下、５００℃／ｈｒで１７５０℃まで昇温し、同温度で２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するという本焼成プロセスを実施した。  
常温まで冷却した本焼成体に対して、電気炉にて、大気雰囲気下、５００℃／ｈｒで１４００℃まで昇温し、同温度で１２時間保持し、５００℃／ｈｒで１０００℃まで冷却し、自然炉冷するというポストアニールプロセスを実施した。  
最後に両端面を研磨して、所望のＳｉドープ量の透光性ＹＡＧセラミックスを得た。
【００４９】
（Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定、及び格子定数の測定）
リガク社製Ｘ線回折装置にて、試料１〜８について各々、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定を実施した。測定条件は、ＣｕＫα、４０ｋＶ、４０ｍＡ、スキャンスピード：０．５ｄｅｇ／ｍｉｎとした。
【００５０】
いずれも回折ピークがＪＣＰＤＳ＃３３−００４０（ＹＡＧ立方晶） の回折ピークと完全に一致し、単相構造であることが確認された。このことは、Ｓｉをドープした試料２〜８では、投入したすべてのＳｉがＹＡＧ中に入って、ＢサイトのＡｌがＳｉに良好に固溶置換されたことを示している。主な試料のＸＲＤパターンを図１ａ及び図１ｂに示す。
【００５１】
上記ＸＲＤパターンにおいて、回折ピークがＳｉ濃度増加に比例して高角度側にシフトしていることから、２θ=１００〜１３０°におけるＹＡＧ立方晶の回折ピーク値を接線法を用いて得た後、Ｎｅｌｓｏｎ−Ｒｉｌｅｙ関数を用いて、正確な格子定数を算出した。Ｎｅｌｓｏｎ−Ｒｉｌｅｙ関数は、式１／２（ｃｏｓθ）２（１／ｓｉｎθ＋１／θ)で与えられ、得られた値をｘ軸とし、Ｂｒａｇｇの回折条件から得られた格子定数ａをｙ軸にプロットし、最小二乗法の直線のｙ切片の値を真の格子定数とするものである。Ｓｉドープ量と格子定数との関係を図２に示す。
【００５２】
図２には、調製した試料のＳｉドープ量の全範囲において、Ｓｉドープ量の増加に伴って、格子定数が線形に減少していることが示されている。このことは、Ｓｉドープ量０〜４モル％の全範囲において、Ｖｅｇａｒｄ則に従って固溶置換が行われており、投入したすべてのＳｉ（Ｓｉ４＋の４配位でのイオン半径＝０．０２６ｎｍ）がＹＡＧ中の４配位のサイトであるＡｌサイト（Ａｌ３＋の４配位でのイオン半径＝０．０３９ｎｍ）に良好に固溶したことを示している。
【００５３】
（光透過率の測定）
試料１〜８について各々、日立分光光度計Ｕ−４０００にて透過スペクトル測定を行った。測定条件はスキャンスピード６０ｎｍ／ｍｉｎ、サンプリング間隔０．５ｎｍとした。
【００５４】
いずれの試料についても、測定波長範囲における直線透過率の波長依存性はあまり大きくなく、長波長側の直線透過率が多少高く、短波長側の直線透過率が多少低い傾向にあった。代表として、試料３：ＹＡＧ（１．０％Ｓｉ）及び試料６：ＹＡＧ（２．５％Ｓｉ）の３５０〜７００ｎｍの波長範囲における透過スペクトルを図３ａ及び図３ｂに示す。試料３の試料厚は０．８３７ｍｍであり、試料６の試料厚は１．０５６ｍｍであった。試料３：ＹＡＧ（１．０％Ｓｉ）では、３５０〜７００ｎｍの全範囲に渡って直線透過率は２３〜３３％であり、試料６：ＹＡＧ（２．５％Ｓｉ）では、３５０〜７００ｎｍの全範囲に渡って直線透過率は６１〜６４％であった。
【００５５】
各試料について、波長７００ｎｍにおける直線透過率から、下記式に基づいて光吸収係数αを求め、得られた光吸収係数αから試料厚１ｍｍの条件における波長７００ｎｍの直線透過率を求めた。図４に、光吸収係数αを求める上記式の算出に用いた光の透過・反射モデルを示しておく。この算出モデルでは、試料表面と試料裏面における一次反射のみを考慮し、多重反射は考慮していない。  
【数１】
2008174432.tif 000002
（式中、α:光吸収係数、Ｉｏ:入射光強度、Ｉ:透過光強度、ｄ:試料厚（ｍｍ）、Ｒ:反射率、ｎ: 試料の屈折率。ｎは、ＹＡＧの屈折率ｎ＝１．８３を用いた。）
【００５６】
図５に、Ｓｉドープ量と試料厚１ｍｍの条件における波長７００ｎｍの直線透過率との関係を示す。図５に示すように、光透過率はＳｉドープ量に大きく依存しており、試料厚１ｍｍの条件における波長７００ｎｍの直線透過率は、Ｓｉドープ量１．８〜３．８％のときに５０％以上となり、Ｓｉドープ量２．０〜３．０％のときに６０％以上（６５％以上）となることが明らかとなった。
【００５７】
図３ａ及び図３ｂに示したように、測定波長範囲における直線透過率の波長依存性はあまり大きくはないので、波長３５０〜７００ｎｍの全般に渡って、試料厚１ｍｍの条件における直線透過率は、Ｓｉドープ量１．８〜３．８％のときに５０％以上となり、Ｓｉドープ量２．０〜３．０％のときに６０％以上となる。
【００５８】
以上のように、Ｓｉドープ量を１．８〜３．８％、好ましくは２．０〜３．０％とすることで、焼成時間２時間の条件においても、波長３５０〜７００ｎｍの全般に渡って、試料厚１ｍｍの条件における直線透過率５０％以上の透光性ＹＡＧセラミックスが得られることが明らかとなった。
【００５９】
本発明者は、ＳｉＯ２の一次粒子径を変えても、Ｓｉドープ量と直線透過率との間には同様の相関関係があることを確認している。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の透光性セラミックスは、フォトリソグラフィ法に使用される露光光学系の集光レンズ及びデジタルカメラレンズ等の光学レンズ；光学窓部材；高圧放電灯用発光管；及び固体レーザ媒質に結合される熱伝導性向上用（放熱用）の光学部材等に好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１ａ】主な試料のＸＲＤパターン
【図１ｂ】主な試料のＸＲＤパターン
【図２】Ｓｉドープ量と格子定数との関係を示す図
【図３ａ】試料３：ＹＡＧ（１．０％Ｓｉ）の透過スペクトル
【図３ｂ】試料６：ＹＡＧ（２．５％Ｓｉ）の透過スペクトル
【図４】光吸収係数αを求める式の算出に用いた光の透過・反射モデルを示す図
【図５】Ｓｉドープ量と試料厚１ｍｍの条件における波長７００ｎｍの直線透過率との関係を示す図
【図１ａ】
2008174432.tif 000003
【図１ｂ】
2008174432.tif 000004
【図２】
2008174432.tif 000005
【図３ａ】
2008174432.tif 000006
【図３ｂ】
2008174432.tif 000007
【図４】
2008174432.tif 000008
【図５】
2008174432.tif 000009