(57)【要約】【課題】  人工水晶中の異物は、主に水晶以外の鉱物であるエメリューサイトやアクマイトなどの副生成鉱物を指し、これら鉱物はオートクレーブや育成枠などの内部部材の金属成分が溶出することによって発生する。溶出する量を抑えるのは困難であるが、市場で求められる結晶欠陥の無い高品質な人工水晶を安定して供給するためには改善が必要である。光学用の人工水晶においては特に異物密度の品質向上が重要視されており、異物密度を減らすことが急務である。【解決手段】  課題を解決するために本発明は、水熱合成法で育成される人工水晶の製造方法において、育成溶液中の水晶成分が通過できるメッシュ状の高熱に耐え、酸にも耐える素材の容器により種水晶を覆うようにし、メッシュ状の素材は白金であることを特徴とする人工水晶の製造方法により課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱合成法で育成される人工水晶の製造方法において、
高温高圧の育成環境に耐える白金でできたメッシュ状の容器により種結晶を覆うことを特徴とする人工水晶の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のメッシュの隙間は、数十μｍ以下であることを特徴とする人工水晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工水晶の製造方法に関し、人工水晶の異物密度を低減化したものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に人工水晶は、オートクレーブと呼ばれる耐圧容器を炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液で充填したなかで、高温高圧状態下で製造される。  これは水熱合成法と呼ばれて、耐圧容器内は高温部と低温部を設けてあり、温度差をつけることによって高温部で溶解した水晶原料が低温部で過飽和溶液になり、水晶の種結晶上に結晶が析出することを利用した結晶成長方法である。
【０００３】
製造された人工水晶は電子、光学の分野での用途が多いが、近年の小型・薄片化の要求に伴って、結晶欠陥のない高品質な人工水晶が必要となっている。
人工水晶の結晶欠陥は、異物密度、エッチチャンネル密度、α値が主に挙げられ、ＩＥＣ規格により等級分けされている。
【０００４】
上記に挙げた結晶欠陥のうちエッチチャンネル密度においては種結晶の選別と育成条件の最適化、α値においても育成条件の最適化で安定して高品質を維持することができるが、異物密度においては製造に用いているオートクレーブや育成枠などの内部部材の金属成分が製造環境下で溶出することに起因するため、安定して異物密度の低い品質を維持するが困難である。
【０００５】
人工水晶の異物は、オートクレーブや育成枠などの内部部材から溶出した金属成分が原因となり生じた副生成鉱物であるから、金属が溶出しないように、白金，金，銀などの貴金属からなる育成部材を使い育成させる手段が一般的に知られている。特許文献１では、オートクレーブの内面を貴金属で被覆するあるいは、貴金属で作った内筒容器をオートクレーブに内蔵する発明が記載されている。しかし、製造に使用しているオートクレーブは大型であるので、非常に高価なものになってしまい工業的とは言い難い。（特許文献１を参照）
【０００６】
そこで工業的には、副生成鉱物を水晶中に取り込ませないための工夫がされており、対流に乗って浮遊する副生成鉱物を異物質板によって人工水晶から遮蔽させる方法が多く考えられている。（特許文献２、特許文献３を参照）
【０００７】
また、特許文献４に示す公開公報にも本発明と同様の技術が記載されているが、特許公報４はメッシュ状に形成した高分子素材（例えばフッ素樹脂）で種水晶を被うようにした人工水晶の製造方法である。しかしながらメッシュ状に形成した高分子素材の容器で種水晶を被う手法は、上述する水熱合成環境には耐えられないという課題がある。
【特許文献１】特公平７−２２６９２号公報
【特許文献２】特公昭５７−４９５２０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９５８４号公報
【特許文献４】特開２００１−１０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の人工水晶の製造方法では、人工水晶中の異物は、主に水晶以外の鉱物であるエメリューサイトやアクマイトなどの副生成鉱物を指し、これら鉱物はオートクレーブや育成枠などの内部部材の金属成分が溶出することによって発生する。溶出する量を抑えるのは困難であるが、市場で求められる結晶欠陥の無い高品質な人工水晶を安定して供給するためには改善が必要である。光学用の人工水晶においては特に異物密度の品質向上が重要視されており、異物密度を減らすことが急務である。
【０００９】
本発明は人工水晶の異物密度を効果的に減らし、生産効率を上げるものである。多くの異物は、オートクレーブや育成枠などの内部部材から溶出した金属成分から生じた副生成鉱物であるから、金属成分が溶出しないように、白金，金，銀などの貴金属で内筒容器をつくり育成させる手段が一般的に知られている。しかし、オートクレーブは大型であるので、非常に高価なものになってしまい工業的では無いという現状にある。従って、上述するように現状の貴金属で被覆されたあるいは、貴金属内筒を内蔵したオートクレーブを用いない人工水晶の製造法では、安定して異物密度の低い品質を維持するが困難であった。
【００１０】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、水熱合成法によりオートクレーブで製造される人工水晶において、従来の方法より異物密度の低い人工水晶を安定して、かつコストを抑えて製造する方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、人工水晶の製造方法に用いるメッシュ状の白金でできた容器で種水晶を覆うことにより、人工水晶に取り込まれる異物の大きさと密度が低減でき、製造ロット間の異物密度のバラツキを抑えることができる。従って、大きな異物の介入が阻止され、結晶転位が誘発されず、高品質の人工水晶を得ることができる。
【００１２】
従って本発明は、水熱合成法によりオートクレーブで製造する人工水晶の製造方法において、白金でできたメッシュ状の容器により種結晶を覆うことを特徴とすることから、使用するメッシュ状の容器の隙間は、数十ミクロン以下など調整可能であり、数ミクロン〜数十ミクロンの副生成鉱物はメッシュ状の容器を通過することができず、水晶中に取り込まれない。白金からは金属成分が溶出しないので、オートクレーブに入れても悪影響はない。また、育成溶液は十分メッシュ状の容器の隙間を通るので、成長が阻害されることはない。
【００１３】
本発明で有効なことは他に、種結晶を重力ベクトル方向に対して垂直に吊って、低い異物密度の両面（人工水晶）育成を達成できる。異物密度の低減対策として、重力ベクトル方向に対して９０〜４５度角度をつけて吊るす方法が知られているが、対流を考えると種結晶は垂直吊りのほうが望ましい。また、使用する白金でできたメッシュ状の容器は貴金属であるので初期投資は多少大きいが、再生できるので資産となり無駄にはならない。更に、貴金属被覆あるいは、貴金属の内筒を内蔵したオートクレーブで製造する方法に対して本発明は種結晶を個別にメッシュ状容器に入れるので、高付加価値水晶の需要に合わせて使用すればよく必要以上に費用をかけることがない。
【００１４】
特許文献３に示す公開広報に本発明と同様の技術が記載されているが、特許文献３は高分子素材により種結晶を覆うことを特徴としており、上記に示すような白金を用いたことによる有効な点はない。  
【００１５】
また、人工水晶の育成は温度が３５０℃程度、圧力が１４０ＭＰａ程度のアルカリ溶液中で行われる。育成期間は、３ヶ月かかる長期のものもある。白金は上記高温高圧環境のオートクレーブ内に長時間入れても安定であるので、高分子素材より優位である。高分子素材が水晶の育成中に熱分解によりフッ化水素が発生すれば、溶液内に溶けている金属イオンと容易に反応し、異物発生の原因になるおそれがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
そこで本発明は背景技術に記載する課題を解決した人工水晶の製造方法を提供することを目的とするもので、水熱合成法で育成される人工水晶の製造方法において、育成溶液中の水晶成分が通過できるメッシュ状の高熱に耐え、酸にも耐える素材の容器により種水晶を覆うようにし、メッシュ状の素材は白金であることを特徴とする人工水晶の製造方法である。
【実施例】
【００１７】
以下本発明による一実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明のメッシュでできた白金からなる容器でそれに種水晶を入れて水熱合成法により人工水晶を育成する人工水晶の製造方法で、オートクレーブの上部の種水晶領域に種水晶２を収容する際に、図１に示すように容器１内に種水晶２を入れて収容するようにしたものである。
【００１８】
容器１は、３５０℃以上の温度環境と１４０ＭＰａ以上の高圧な環境化でも安定した物理構造を有する素材として白金を素材としたメッシュ加工した枠体に形成している。図１に示す容器のメッシュは描画上誇張した表現になっている。
【００１９】
本発明は、白金からなる容器１に種水晶２を入れ育成することを特徴とし、使用する容器１のメッシュの隙間は、数十μｍ以下など調整可能であり、数μｍ〜数十μｍの副生成鉱物１０は容器１を通過することができないために、育成環境中で育成する水晶中には取り込まれない。一方、容器１の素材である貴金属（代表としては白金）からは金属成分が溶出しないので、オートクレーブ中の育成時に余計な不純物を増やすことはない。育成に用いる溶液（水晶の育成成分２０）は、十分に容器１の隙間を通過することができるので、人工水晶の成長を阻害することは無い。なお、図２に示す副生成鉱物１０と水晶の育成成分２０は模式化して描画するものである。（図２参照）
【００２０】
本発明では高熱、高圧という水熱合成法の環境下で人工水晶の異物密度を低減する人工水晶の製造方法で、その育成条件として育成中の種水晶２を覆うように容器１の素材に白金を用いたものである。このように容器１の素材に白金を用いることが最良であるが、耐高熱、耐酸性の金属材料に白金材料を塗布したものであっても同様の効果を奏する。
【００２１】
なお、図３に示す図は本発明の容器１をオートクレーブ内部に吊り下げたときの概念図である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明で有効なことは、（１）種水晶を垂直吊りで低い異物密度の両面育成を達成できる。要するに人工水晶の育成中のオートクレーブ内での溶液の対流を考えると、種水晶は斜め装架や水平吊りよりも垂直吊りの方が望ましい。本発明の白金素材の容器を用いることで垂直吊りの両面育成が可能となる。また、（２）容器の素材が貴金属であるので多少高価となってしまうが、メッシュ状の容器は再生できるので資産となり、無駄にならないという利点がある。なお、（３）育成中の種水晶は個別に容器に入れるので、高品質の人工水晶が要求されるが、高付加価値水晶にのみに適応することにより効率良い人工水晶の育成が行える。また、高付加価値水晶を多量に製造する場合には、種結晶を覆う大きなメッシュ状の容器を用意し、複数枚の種結晶をまとめて容器に入れることで対応することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による人工水晶の製造方法の一実施例を示す容器の斜視図である。
【図２】本発明の人工水晶の製造方法の原理図を示す概念図である。
【図３】本発明による人工水晶の製造方法のオートクレーブ内に容器を吊り下げる概念図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      容器
２      種水晶
【図１】
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【図２】
2005194109.tif 000004
【図３】
2005194109.tif 000005