(57)【要約】【課題】例えば、厚さ０．５ｍｍといったきわめて薄い板状の結晶部材よりなる光学部材を確実に製造することのできる単結晶よりなる超薄型光学部材の製造方法を提供すること。【解決手段】所定の厚みを有するように形成され、一方の面１ａが鏡面研磨された結晶母材１Ａを平坦面５ａに密着させた状態で設けるとともに、前記平坦面５ａ上に前記結晶母材１Ａを囲むようにしてリング体６を配置して、このリング体６と前記結晶母材１Ａとの間に接着剤８を充填して前記結晶母材１Ａを平坦面５ａおよびリング体６と固着し、当該固着状態で前記結晶母材１Ａの他方の面１ｂを前記リング体６とともに切削し、その後、この切削された面１ｃを鏡面研磨する。【選択図】      図２
2004294409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有するように形成され、一方の面が鏡面研磨された結晶母材を平坦面に密着させた状態で設けるとともに、前記平坦面上に前記結晶母材を囲むようにしてリング体を配置して、このリング体と前記結晶母材との間に接着剤を充填して前記結晶母材を平坦面およびリング体と固着し、当該固着状態で前記結晶母材の他方の面を前記リング体とともに切削し、その後、この切削された面を鏡面研磨することを特徴とする単結晶よりなる超薄型光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）などハロゲン属の結晶よりなる光学部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＷＩＭＰｓ（Ｗｅａｋｌｙ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｍａｓｓｉｖｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ：  弱い相互作用を行う重い粒子）検索を行うための検出器としてシンチレータ計数管がある。このシンチレータ計数管には、例えば、ＮａＩ結晶よりなる光学部材が検出器として組み込まれている。従来のＷＩＭＰｓ探索においては、ＷＩＭＰｓと原子核の弾性散乱に主として注目し、非弾性散乱による原子核反跳と引き続いて発生する特性γ線とを一つのシンチレータ検出器で捕捉していた。この手法では、多数のバックグラウンド事象と非弾性散乱事象の弁別が不可能であるため、十分な感度が得られない問題がある。
【０００３】これに対して、原子核反跳の事象とγ線とをそれぞれ別の検出器で測定することにより、バックグラウンド源から放出された高エネルギーγ線のコンプトン散乱等と識別することが考えられる。
【０００４】この場合、非弾性散乱によって発生したγ線が発生源と異なる検出器で観測される確率は、検出器が大きくなるとともに急激に小さくなる。そして、薄い板状の検出器を複数並べた場合、前記板の厚みを０．５ｍｍにすると、前記確率は約２０％程度となる。そのため、厚さが０．５ｍｍ程度薄い結晶よりなる検出器を多数配置してＷＩＭＰｓの探索を行うことが好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、厚さが例えば０．５ｍｍといった検出器を得る手法として、金属などの切削加工と同様に、所定厚さに切断されたＮａＩ結晶母材を旋盤の爪チャックで保持してカッターで切削することが考えられるが、爪チャックで保持するためには、掴み代として５ｍｍ程度が必要であり、このため、０．５ｍｍといった薄い板状に切削することは困難である。また、ＮａＩ結晶部材は、単結晶で割れやすく、ショックに弱く、結晶の界面で割れてしまうといった不都合があり、従来より一般的に行われている金属などの切削加工の手法をそのまま、前記ＮａＩ結晶部材を用いた光学部材の製造手法に用いることはできない。
【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、例えば、厚さ０．５ｍｍといったきわめて薄い板状の結晶部材よりなる光学部材を確実に製造することのできる単結晶よりなる超薄型光学部材の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明の単結晶よりなる超薄型光学部材の製造方法は、所定の厚みを有するように形成され、一方の面が鏡面研磨された結晶母材を平坦面に密着させた状態で設けるとともに、前記平坦面上に前記結晶母材を囲むようにしてリング体を配置して、このリング体と前記結晶母材との間に接着剤を充填して前記結晶母材を平坦面およびリング体と固着し、当該固着状態で前記結晶母材の他方の面を前記リング体とともに切削し、その後、この切削された面を鏡面研磨することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明の一つの実施の形態を示すものである。まず、図１は、この発明の単結晶よりなる超薄型光学部材の製造方法（以下、単に超薄型光学部材の製造方法という）の前段の工程を概略的に示すものである。図１において、１はＮａＩ単結晶母材で、例えば、ブリッジマンストックバーガー法を用いて結晶成長炉において製造される。そして、このＮａＩ単結晶母材は、例えば、直径６０ｍｍ、厚さ４ｍｍ程度に切り出され、この結晶母材１は、その両側面１ａ，１ａが細かい凹凸を有する粗面となっている（図１における（１）参照）ため、適宜のチャック部材２にチャッキングされた状態で、前記側面１ａ，１ａのうちの一方１ａを切削する。
【０００９】そして、前記側面１ａが切削された結晶母材１を、例えば、湿度および温度が適宜の値に調整された乾燥ボックス（図示していない）内において研磨砂および研磨機３を用いて前記切削された側面１ａを鏡面研磨する（図１における（３）参照）。
【００１０】前記図１のようにして、一方の側面１ａが鏡面であり、他方の側面１ｂが粗面である所定厚みを有する平面視円形の結晶母材１Ａが得られる。
【００１１】次に、前記所定厚みを有する円板状の結晶母材１Ａをさらに薄く切削して、０．５ｍｍといった薄い光学部材にする工程について、図２および図３を参照しながら説明する。まず、図２および図３に示すように、光学ガラス５を用意する。この光学ガラス５は、例えば、平面視円形で、結晶母材１Ａよりやや大径で適宜の厚さを有しており、その両側面（上下両面）５ａ，５ｂは光学研磨仕上げされている。そして、この光学ガラス５を水平に保持して、この光学ガラス５の一方の光学研磨された平面５ａ（平坦面）上に、結晶母材１Ａを、その研磨面１ａが平面５ａ側（下側）となり、粗面１ｂが上側となるように載置する。その後、結晶母材１Ａよりもやや大径の平面視円形のリング体６を結晶母材１Ａと同心円状となるように、前記平面５ａ上に載置する。このリング体６は、適宜のプラスチックよりなり、その内径が結晶母材１Ａの外径よりも大きく、外径が光学ガラス５の外径よりも小さいとともに、その高さ寸法が例えば結晶母材１Ａのそれとほぼ等しくしてあり、適宜の肉厚を有している。
【００１２】なお、光学ガラス５上への結晶母材１Ａおよびリング体６の載置順序として、リング体６を先にし結晶母材１Ａを後にしてもよい。いずれにしても、光学ガラス５の一方の平面５ａ上に結晶母材１Ａおよびリング体６が配置してあればよい。また、光学ガラス５の平面５ａの前記結晶母材１Ａおよびリング体６が載置される部分には、光学接着剤（後述する光学接着剤８と同じもの）を予め薄く塗布しておくことが好ましい。
【００１３】そして、上記の状態で、結晶母材１Ａの外周面とリング体６の内周面との間の隙間７（図３（Ｂ）参照）内に、光学接着剤８を適宜の器具９を用いて注入し（図２の（１）参照）、隙間７内を光学接着剤８で充填する（図２の（２）および図３（Ｃ）参照）。この光学接着剤８の充填により、結晶母材１Ａは、リング体６と互いに固着された状態になるとともに、結晶母材１Ａおよびリング体６はとともに保持面としての光学ガラス５の平面５ａに密着させた状態で固着される。なお、光学接着剤８は、少なくとも結晶母材１Ａおよびリング体６の高さと等しくなるように隙間７内に充填するのが好ましい。
【００１４】次いで、前記結晶母材１Ａおよびリング体６を固着した光学ガラス５（以下、被加工体１０という）を、図２の（３）に示すように、適宜のチャック部材１１によってチャックして、結晶母材１Ａの粗面１ｂ側を適宜のカッター１２によって切削する。この場合、前記粗面１ｂの切削とともに、リング体６と前記間隙７内の光学接着剤８も同時に切削され、前記被加工体１０は、図２の（４）に示すように、結晶母材１Ａがリング体６とともに目的とする厚み（０．５ｍｍ）近くになるように切削される。なお、符号１ｃは前記切削によって形成された切削面である。
【００１５】その後、結晶母材１Ａがほぼ所定の厚みに切削された被加工体１０を、湿度および温度が適宜の値に調整された乾燥ボックス（図示していない）内において研磨砂および研磨機１３を用いて前記両切削面１ｃを鏡面研磨して、結晶母材１Ａを、０．５ｍｍ厚で、かつ開放側が鏡面１ｄに仕上げされた光学部材１Ｂにする（図２の（５）参照）。なお、符号１４は、被加工体１０を所定の状態に保持するチャック体である。
【００１６】そして、前記鏡面１ｄ側に、光学ガラス５と同様に両側面が鏡面仕上げされた光学ガラス５’を光学接着剤８と同様の光学接着剤を用いて接着することにより、所望の検出器１５が得られる。すなわち、この検出器１５は、厚み０．５ｍｍ、直径６０ｍｍの両面が鏡面仕上げされた光学部材としての結晶部材１Ｂの両側面に、両側面がそれぞれ光学鏡面仕上げされた二つの光学ガラス５，５’を光学接着剤８によって接着した状態で得られる。いい換えれば、前記検出器１５は、二つの光学ガラス５，５の間に厚み０．５ｍｍの結晶部材１Ｂを挟持したものが得られる。
【００１７】上述したように、この発明の光学部材の製造方法は、所定の厚みを有するように形成され、一方の面１ａが鏡面研磨された結晶母材１Ａを，光学ガラス５の光学鏡面仕上げされた平面５ａ上に光学接着剤を介して当接させるとともに、前記平面５ａ上に結晶母材１Ａを囲むようにしてリング体６を配置して、このリング体６と結晶母材１Ａとの間に光学接着剤８を充填して結晶部材１Ａを平面５ａ上に固着し、前記光学ガラス５を適宜のチャック体１１によって掴ませることができ、結晶母材１Ａの他方の粗面１ｂをカッター１２によって容易に切削することができる。
【００１８】そして、前記光学ガラス５の一方の平面５ａに固着された結晶母材１Ａの粗面１ｂのカッター１２による切削に際しては、当該結晶母材１Ａのみならず、この結晶母材１Ａと同心円状に配置され、前記平面５ａに固着されたリング体６をも併せて切削するようにしている。つまり、結晶母材１Ａは、光学接着剤８によって前記リング体６と互いに固着されるとともに、結晶母材１Ａおよびリング体６が光学ガラス５の一方の平面５ａに密着するように固着されているので、切削による結晶母材１Ａに対するショックがほとんどなくなり、特に、結晶母材１Ａの周端部におけるショックを無くすることができるので、切削加工対象である結晶母材１Ａが切削中に割れるといったことがなくなり、所望厚み、例えば、０．５ｍｍといったきわめて薄い状態に切削することができる。
【００１９】この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、適宜の平坦面１６上に結晶母材１Ａとリング体６とを複数個配置し、その状態で、上記実施の形態と同様に、結晶母材１Ａとリング体６との間の隙間に光学接着剤８を充填して、結晶母材１Ａおよびリング体６を平坦面１６に固着し、その状態で、結晶母材１Ａをリング体６とともに切削するようにしてもよい。この場合、一度に大量の検出器１５を得ることができる。なお、前記図４（Ｃ）に示すように、結晶母材１Ａは、そのの平面視形状が正方形など適宜の形状であってもよい。
【００２０】上述の実施の形態においては、結晶母材１Ａを平坦面５ｂに密着するように保持するのに光学接着剤を用いていたが、これを図５に示すように、真空チャックによって保持するようにしてもよい。すなわち、図５において、１７は真空チャック装置で、その内部には、吸引空間１８が形成され、図示していない真空吸引装置に接続されている。そして、吸引空間１８の上方の平面部１９には、複数のチャック用孔２０が開設されている。そして、結晶母材１Ａおよびリング体６を、同図に示すように載置し、結晶母材１Ａの外周面とリング体６の内周面との間の隙間に光学接着剤８を充填するのである。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の超薄型光学部材の製造方法においては、所定の厚みを有するように形成され、一方の面が鏡面研磨された結晶母材を平坦面に密着させた状態で設けるとともに、前記平坦面上に前記結晶母材を囲むようにしてリング体を配置して、このリング体と前記結晶母材との間に接着剤を充填して前記結晶母材を平坦面およびリング体と固着し、当該固着状態で前記結晶母材の他方の面を前記リング体とともに切削し、その後、この切削された面を鏡面研磨するようにしているので、所定の厚みの光学部材を容易かつ確実に得ることができる。したがって、例えば、厚さ０．５ｍｍといったきわめて薄い板状の単結晶母材よりなる光学部材を確実に製造することのでき、冒頭で説明したＷＩＭＰｓ探索を行うための検出器を容易かつ確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の結晶よりなる光学部材の製造方法の前段の工程を概略的に示す図である。
【図２】光学部材の製造方法の後段の工程を概略的に示す図である。
【図３】前記後段の工程における要部の工程を説明するための図である。
【図４】この発明の他の実施の形態を説明するための図である。
【図５】この発明のさらに他の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１Ａ…結晶母材、１ａ…鏡面研磨された面、１ｃ…切削された面、５ａ…平坦面、６…リング体、８…接着剤。
【図１】
2004294409.tif 000003
【図２】
2004294409.tif 000004
【図３】
2004294409.tif 000005
【図４】
2004294409.tif 000006
【図５】
2004294409.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月28日(2003.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004294409.tif 000008