(57)【要約】【課題】  磁性体を構成する複数の金属成分をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子を簡素な構成により製造することができる磁性体の製造方法を提供する。【解決手段】  磁性体を構成する金属を含有する原料気体流ＥＴと、当該原料気体流ＥＴを覆う反応気体流ＧＲとを高温雰囲気の反応空間ＨＫに流入させ、原料気体流ＥＴの外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を反応気体流ＧＲで冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と、当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させ、前記原料気体流の外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を前記反応気体流で冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成する磁性体の製造方法。
【請求項２】
前記磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する請求項１記載の磁性体の製造方法。
【請求項３】
前記原料気体流と前記反応気体流とが化学反応を起こして熱を発生させるものである請求項１又は２記載の磁性体の製造方法。
【請求項４】
前記反応気体流を酸素含有ガスで構成し、前記磁性体を金属酸化物として形成する請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁性体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法に用いる磁性体の製造装置であって、
磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズルと、当該液体ノズルの周囲に位置して、反応気体流を形成する気体を前記液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出する気体ノズルとを備えている磁性体の製造装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法で製造され、平均粒子径が１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあり、且つ、比表面積が０．１〜１００ｍ２／ｇの範囲にある磁性体粒子または磁性体粒子の前駆体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体の製造方法、当該磁性体の製造方法に用いる製造装置、並びに、当該磁性体の製造方法で作製した磁性体に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記磁性体は磁石、トランスコア、光通信・光学デバイスや記録デバイスの材料として利用されるものであるが、その磁性体の製造には、従来から、固相法、液相法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、液相エピタキシャル成長法などの各種の方法が用いられている。
【０００３】
上記方法のうち、固相法では、磁性体の原料粉末をボールミル等により十分に混合した後、高温条件下で加熱・焼成（固相反応）したものをボールミルや乳鉢等を使用して微粉砕して磁性体粒子を生成する。
液相法は、磁性体を構成する金属元素の水溶液を水酸化アルカリの水溶液で中和して水酸化物の沈殿を生成し、得られた沈殿物スラリーを水熱処理して、磁性体粒子を生成するものである（特許文献１参照）。
【０００４】
スパッタリング法は、真空チャンバー内部の陰極電極上に磁性体の原料を固定し、磁性体膜を作製する基板を所定温度に加熱保持しながら真空にし、その後、スパッタリングガス（アルゴンや酸素の混合ガス）を導入し、所定投入電力密度で放電させ、膜を作製するものである（特許文献２，３参照）。
【０００５】
蒸着法は、真空槽内で磁性体の原料を加熱ヒータで気化させ、磁性体膜を作製する基板上に堆積させて膜を生成するものであり、イオンプレーティング法は、真空槽内で磁性体の原料を蒸発させるとともに蒸発流をイオン化させ、磁性体膜を作製する基板を陰極電極としてこの基板上に堆積させて膜を生成するものである。
【０００６】
液相エピタキシャル成長法は、磁性体原料の過飽和状態の融液を単結晶基板と接触させることにより、基板と同一の結晶方位を持った単結晶を成長させて膜を作製するものである（特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３９７号公報
【特許文献２】特開平６−２６３５９６号公報
【特許文献３】特開平６−２９０４９７号公報
【特許文献４】特開２００２−２９６５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の磁性体の製造方法のうち、固相反応を利用する固相法ではナノメーターレベルの微細な構造の磁性体粒子を作製することは困難であるが、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、液相エピタキシャル成長法などは、微細な構造の磁性体膜を作製することは可能である。しかし、膜厚を厚くしたり、大きな面積の磁性体を得ることは困難である。
【０００９】
また、固相法で作製した磁性体粒子を用いて厚みの厚い磁性体材料に成形することは可能であるが、粒子径が大きい場合、熱処理温度が高くなり、また成形時の組成のバラツキが大きくなる。特に、少量置換型の組成に対してはバラツキがより大きくなり、その磁気特性が十分に発揮できないという不利がある。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁性体を構成する複数の金属成分をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子を簡素な構成により製造することができる磁性体の製造方法、及び、当該製造方法に適した磁性体の製造装置、並びに、当該磁性体の製造方法で製造される磁性体粒子及びその前駆体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る磁性体の製造方法の第一特徴構成は、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と、当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させ、前記原料気体流の外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を前記反応気体流で冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成する点にある。
【００１２】
すなわち、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流と当該原料気体流を覆う反応気体流とを高温雰囲気の反応空間に流入させると、反応気体流で覆われた原料気体流の外周部で原料気体流が熱反応を起こして磁性体の各金属成分からなる微粒子の核が生成するが、生成した核粒子は反応気体流と共に移動するときに反応気体流によって速やかに冷却されるため、生成粒子同士の合体・凝集や蒸気の粒子表面への凝縮・反応等が十分に抑制され、その結果、磁性体の各金属成分からなる小粒子径の磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体が得られる。
さらに、上記磁性体の各金属成分を含有する原料気体流を反応気体流で覆った状態で高温雰囲気の反応空間に流入させるという簡素な構成であり、多くの工程（プロセス）を経ることなく、磁性体の各金属成分からなる小粒子径の磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を容易に生成することができる。
従って、磁性体を構成する複数の金属成分をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子を簡素な構成により製造することができる磁性体の製造方法が提供される。
【００１３】
同第二特徴構成は、前記磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する点にある。
すなわち、第一特徴構成の磁性体の製造方法において生成される微粒子が磁性体粒子の前駆体の場合は、当該磁性体粒子の前駆体を加熱処理することにより磁性体粒子が得られる。
従って、磁性体を構成する複数の金属成分の粒子をナノメーターレベルの微細な構造で含む磁性体粒子の前駆体から磁性体粒子を製造する磁性体の製造方法が提供される。
【００１４】
同第三特徴構成は、前記原料気体流と前記反応気体流とが化学反応を起こして熱を発生させるものである点にある。
【００１５】
すなわち、原料気体流と反応気体流との化学反応により発生した熱によって原料気体流が熱反応を起こして磁性体の各金属成分からなる微粒子の核が生成され、この生成した核粒子を反応気体流で冷却して合体・凝集や蒸気の粒子表面への凝縮・反応等を抑制しつつ磁性体粒子もしくはその前駆体が作製される。
従って、原料気体流と反応気体流との化学反応、例えば、炭化水素を含む原料気体流が酸素ガスを含む反応気体流によって燃焼すること（酸化反応）により発生した熱を利用して原料気体流の熱反応を効率良く行わせることができる。
【００１６】
同第四特徴構成は、前記反応気体流を酸素含有ガスで構成し、前記磁性体を金属酸化物として形成する点にある。
【００１７】
すなわち、原料気体流中の磁性体の金属成分が反応気体流を構成する酸素含有ガスと反応して、磁性体が金属酸化物として形成された磁性体粒子もしくはその前駆体が生成される。
従って、磁性体が金属酸化物として形成され、安定性に優れた磁性体粒子もしくはその前駆体が得られる。
【００１８】
本発明に係る磁性体の製造装置の特徴構成は、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の方法に用いるものであって、磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズルと、当該液体ノズルの周囲に位置して、反応気体流を形成する気体を前記液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出する気体ノズルとを備えている点にある。
【００１９】
すなわち、液体ノズルから磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出するとともに、液体ノズルの周囲に位置した気体ノズルから反応気体流を形成する気体を液体ノズルの軸芯方向に沿って噴出すると、液体ノズルから噴射された原料液が気体ノズルから噴射された気体によって霧化されて液滴流になり、さらにこの液滴流が高温雰囲気の反応空間内で温度上昇及び蒸気圧上昇に伴い蒸発気化して原料気体流に変化し、原料気体流とこの原料気体流を覆う反応気体流が形成される。
ここで、液体の噴出は噴出量が安定し、原料液における各金属の供給量の割合を設定することが容易であるので、磁性体粒子の生成反応を正確に制御して、所望の割合の金属成分からなる磁性体粒子もしくはその前駆体を得ることが可能となる。
従って、磁性体粒子の原料となる複数の金属を含む原料液を用いて各金属の供給量を適切に設定しつつ、反応気体流で覆われた原料気体流を適切に形成することができ、複雑な組成比の金属成分からなる磁性体粒子もしくはその前駆体の製造に適した製造装置が提供される。
【００２０】
本発明に係る磁性体粒子またはその前駆体の第一特徴構成は、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の方法で製造され、平均粒子径が１０ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲にあり、且つ、比表面積が０．１〜１００ｍ２／ｇの範囲にある点にある。
【００２１】
すなわち、粒子径が小さく、比表面積が大きい磁性体粒子は樹脂などの媒体中に分散させた場合、より均一性が高くなる。また、焼結させる場合はより低温で焼結させることができる。
従って、平均粒子径及び比表面積を上記の範囲に制限することにより、有用性が高い磁性体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る磁性体の製造方法及び製造装置、並びに、当該方法で製造される磁性体粒子及びその前駆体の実施形態について、以下図面に基づいて説明する。
図１に本発明の磁性体粒子の製造に用いる粒子製造システムの主要部の構成を示す。粒子製造システムは、微粒子製造装置としての反応器１０と、反応器１０で生成した微粒子を冷却して回収する回収器２０等で構成される。尚、図示しないが、反応器１０から出た微粒子は冷却塔を通過して冷却された後、回収器２０に備えたバグフィルタ、サイクロン、電気集塵機、スクラバなどの回収機器によって回収される。
【００２３】
また、上記反応器１０内の圧力は、回収器２０よりも下流側に設けた排気装置によって減圧または加圧状態にされている。ここで、図示しないが、排気装置として、具体的には排気通路に排気用ファンやダンパを設けるとともに、反応器１０の内圧が一定圧に維持される（例えば、−１０ｋＰａ程度に減圧する）ように、反応器１０の内圧を測る圧力センサの計測情報に基づいて、上記排気用ファンを駆動するファンモータの回転数をインバータ制御し、あるいは、上記ダンパの開度を変更調整している。このように反応器１０の内圧を一定圧に維持することで、後述の反応気体流ＧＲの流速を安定させ、生成される磁性体粒子やその前駆体粒子の大きさ（粒度）が安定する効果が得られる。また、反応器１０の内圧を一定圧に維持するためには反応器１０以降の配管や冷却塔・回収器などの機器類に圧力センサを設置し、この圧力センサの計測情報に基づいて、上記ファンモータの回転数制御やダンパの開度調整を行うようにしてもよい。
【００２４】
上記反応器１０は、粒子出口が先細状に形成された円筒状の容器１あるいは先細状でない円筒に短管をつけた容器を備え、容器１の上部には、容器１の内部に高温雰囲気の反応空間ＨＫを作り出す熱源としてのプラズマ発生装置２が設置されている。プラズマ発生装置２には、放電用のアルゴンガスが供給管７によって供給されている。因みに、本プラズマ発生装置２におけるアルゴンガスの供給量は５０リットル／ｍｉｎ程度であり、プラズマ出力は７ｋＷ程度である。なお、プラズマ発生装置２に供給するガスは、アルゴンガス単独ではなく、アルゴンガスに例えば２０％程度ヘリウムガス、水素ガス又は窒素ガスを加えた混合ガスでもよい。つまり、ガスの種類により熱伝導率が異なるので、プラズマ発生装置２に供給するガスの組成を変更することで、プラズマの温度をコントロールすることができる。尚、詳述はしないが、上記熱源としてプラズマ発生装置以外にガスバーナ等を用いることも可能である。
【００２５】
容器１の入口側横壁には、容器１内に噴射方向を向けた１個のノズルユニット３が設置されている。ノズルユニット３は、図２及び図３に示すように、磁性体を構成する金属を含有する原料液を噴出する液体ノズル４と、液体ノズル４の周囲に位置して、反応気体流ＧＲを形成する気体（具体的には酸素ガス）を液体ノズル４の軸芯方向に沿って噴出する気体ノズル５とを備えている。ここで、磁性体を構成する金属を含有する上記原料液として、後述のように、当該金属成分の金属アルコキシド、金属錯体、有機金属化合物等の金属含有有機溶媒溶液が使用される。尚、気体ノズル５には供給管５ａから酸素ガスが供給され、液体ノズル４には供給管４ａから原料液が供給される（図１参照）。因みに、上記気体ノズル５からの酸素ガス供給量は０．３ｍ３／ｍｉｎ程度であり、液体ノズル４からの原料液の供給能力は１００ｇ／ｍｉｎ程度である。
【００２６】
なお、容器１に対する上記プラズマ発生装置２とノズルユニット３の配置は、図１に示す配置に限るものではなく、任意に設定することができる。例えば、図１において、プラズマ発生装置２とノズルユニット３を入れ替えて、容器１の入口側横壁にプラズマ発生装置２を設置し、容器１の上部にノズルユニット３を設置する配置でもよい。
【００２７】
上記気体ノズル５は、液体ノズル４の軸芯方向視において液体ノズル４に対して同心状に形成されている。具体的には、液体ノズル４が円形に形成され、気体ノズル５が、円形の液体ノズル４を中心にした円環に形成されている。なお、図２に各ノズル４，５の構造を模式的に示すが、（イ）は気液外部混合型を示し、（ロ）は気液内部混合型を示す。
【００２８】
ノズルユニット３の構造は、例えば円筒形等の単一の部材内に液体ノズル４及び気体ノズル５用の流路を形成した構造（図２）に限られず、例えば、１本の液体ノズルを中心に配置し、その液体ノズルの周囲に液体ノズルとは別体の複数の気体ノズルを対称に配置したノズルユニットでもよい。
【００２９】
さらに、図示はしないが、本発明の微粒子製造装置は、製造する磁性体粒子やその前駆体粒子の大きさに応じて前記反応空間ＨＫを冷却する冷却手段を備えている。具体的には、容器１の外周部に水冷用のジャケットを配置して容器外部から冷却する間接冷却手段、冷却用のガス（酸素ガス等）や液体（水等）を容器１の内部に吹き込む直接冷却手段などを用いることができる。
【００３０】
次に、本発明に係る磁性体粉末の製造方法は、図３に模式的に示すように、磁性体を構成する金属を含有する原料気体流ＥＴと、当該原料気体流ＥＴを覆う反応気体流ＧＲとを高温雰囲気の反応空間ＨＫに流入させ、原料気体流ＥＴの外周部で熱反応によって微粒子を形成するとともに、当該微粒子を反応気体流ＧＲで冷却して磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成するものである。そして、原料気体流ＥＴと反応気体流ＧＲとの化学反応により発生した熱によって原料気体流ＥＴが上記熱反応を起こす。具体的には、原料気体流ＥＴが炭化水素を含み、反応気体流ＧＲを酸素含有ガスで構成し、原料気体流ＥＴ中の炭化水素を酸素含有ガスで燃焼させて熱を発生させるとともに、原料気体流ＥＴ中の金属成分を酸化させて金属酸化物を生成させ、磁性体を金属酸化物として形成した磁性体粒子もしくは磁性体粒子の前駆体を生成している。
【００３１】
本実施形態では、磁性体粒子の原料物質（磁性体を構成する複数種の金属）を含む液滴流ＥＴを反応気体流ＧＲの内部に位置させた状態で高温雰囲気の反応空間ＨＫ内に噴出し、気化させて前記原料気体流ＥＴを作っている。すなわち、噴出された液滴流ＥＴが反応空間ＨＫ内を進むと、温度上昇に伴って蒸発気化して原料気体流ＥＴに変化する。したがって、ＥＴで表わした流れ部分のうち左側の基部側は液滴流の領域であり、右側の先端側では原料気体流の領域となる。図３中、３は上記液滴流（原料気体流）ＥＴ及び反応気体流ＧＲを形成する前記ノズルユニットであり、このノズルユニット３によって、反応気体流ＧＲの円錐の広がり角度θｇが液滴流（原料気体流）ＥＴの円錐の広がり角度θｅよりも大きくなるように形成している。
【００３２】
次に、本発明の磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の生成機構について説明する。
（１）磁性体粒子及びその前駆体粒子は原料気体流ＥＴの外周部（具体的には、原料気体流ＥＴに接する反応気体流ＧＲの界面付近）に発生する反応領域（燃焼部ゾーン）ＨＲで生成される。
（２）反応領域ＨＲ内の生成粒子は反応気体流ＧＲの移動速度と同等の速度で移動する。
（３）ノズルユニット３からの反応気体の噴射量を少なくして反応気体流ＧＲの移動速度を下げると、反応空間ＨＫからの熱伝播による高温エリアが広がって反応領域ＨＲがノズルユニット３側に近づく（図３（ハ）の状態）。その結果、生成粒子が反応領域ＨＲ内に留まる滞留時間（高温雰囲気に保持される時間）が長くなって高温下での熱反応の進行が速くなり、また反応気体流ＧＲの速度低下により冷却作用も弱くなるため、生成粒子同士の合体等が促進されて粒子径が大きくなる。
（４）逆に、ノズルユニット３からの反応気体の噴射量を多くして反応気体流ＧＲの移動速度を上げると、反応空間ＨＫからの熱伝播による高温エリアの広がりが抑制されて反応領域ＨＲがノズル３側から遠くなる（図３（ロ）の状態）。その結果、生成粒子が反応領域ＨＲ内に留まる滞留時間（高温雰囲気に保持される時間）が短くなって高温下での熱反応がそれ程進行せず、また反応気体流ＧＲの速度増大により冷却作用も強くなるため、粒子同士の合体等が抑制されて粒子径が小さくなる。
【００３３】
従って、原料気体流（実際は液滴流）ＥＴの流量に対する反応気体流ＧＲの流量の比（以下、気液比と呼ぶ）を変更設定することで、磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の大きさを調整できる。
すなわち、気液比が大きい場合は、反応気体流ＧＲの流量が増加し且つ気体層の厚さが厚くなり、生成粒子の熱を吸収する周囲の気体量が増加する。これによって、生成粒子に対する冷却効果が高まって前記反応領域ＨＲが短くなり、生成粒子の反応領域ＨＲ内での滞留時間が短くなる場合に対応するので、製造される磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の径が小さくなる。
一方、気液比が小さい場合は、反応気体流ＧＲの流量が減少し且つ気体層の厚さが薄くなり、生成粒子の熱を吸収する周囲の気体量が減少する。これによって、生成粒子に対する冷却効果が低下して前記反応領域ＨＲが長くなり、生成粒子の反応領域ＨＲ内での滞留時間が長くなる場合に対応するので、製造される磁性体粒子あるいはその前駆体粒子の径が大きくなる。
【００３４】
さらに、本発明に係る磁性体の製造方法では、上記微粒子製造装置によって、磁性体粒子の前駆体粒子が生成される場合は、その磁性体粒子の前駆体を加熱処理して磁性体粒子を生成する。具体的には、回収器２０で回収された磁性体粒子の前駆体を、図示しない加熱炉等を用いて還元性又は大気雰囲気中で、５００〜１２００℃の温度条件で加熱処理し、処理物を湿式又は乾式ボールミル等で微粉砕（解砕）して製品とする。尚、加熱処理時には、必要により、適当な添加剤を加えてもよい。
【００３５】
次に、本発明に係る磁性体粉末（粒子）の製品について以下列挙して説明する。
先ず、γ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｍ１−ｘＺｎｘＦｅ２Ｏ４（ただし、０≦ｘ＜１で、ＭはＭｇ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕから選ばれる。）、Ｆｅ２Ｏ３−Ｂｉ２Ｏ３−Ａ（ただし、ＡはＣａＯ，Ｌｉ２Ｏ，ＣｕＯから選ばれる。）、Ｓｒ８ＣａＲｅ３Ｃｕ４Ｏ２４などの金属酸化物が磁気記録材料、磁石、トランスコア用の製品として挙げられる。
【００３６】
また、一般式ＡｘＢ３―ｘＭｙＦｅ５−ｙＯ１２（ただし、０≦ｘ＜３、０≦ｙ＜５）で表される磁気光学用材料が挙げられる。
上式において、Ａは、Ｂｉ，Ｃａ，Ｃｅ，Ｐｂ，Ｐｔなどから選ばれる。
Ｂは、イットリウム（Ｙ）または希土類元素の中より選択した少なくとも１種以上の元素であり、Ｃｅ，Ｄｙ，Ｅｕ，Ｅｒ，Ｇｄ，Ｈｏ，Ｌａ，Ｌｕ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｙ、Ｙｂなどである。
Ｍは、Ａｌ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｇａ，Ｇｅ，Ｈｆ，Ｉｎ，Ｌｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｄ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｃ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｎ，Ｚｒなどの中より選択した少なくとも１種以上の元素である。
【００３７】
具体例として、Ｃｅ０．７Ｙ２．３ＣｏＦｅ４Ｏ１２、Ｂｉ０．５Ｙ２．５Ｆｅ５Ｏ1２、Ｂｉ１．３Ｇｄ０．７ＬｕＦｅ５Ｏ1２、Ｂｉ０．５Ｄｙ２．５Ｆｅ５Ｏ１２、Ｂｉ２ＤｙＧａ０．８Ｆｅ４．２Ｏ１２、Ｄｙ３Ｇａ１．２Ｆｅ３．８Ｏ１２、Ｄｙ２ＴｂＡｌＦｅ４Ｏ１２、Ｂｉ２．２Ｄｙ０．８Ａｌ１．２Ｆｅ３．８Ｏ１２、Ｂｉ２ＴｂＧａ０．８Ｆｅ４。２、Ｎｄ３Ｇａ５Ｏ１２、Ｃｅ１．２Ｔｂ０．８ＹＦｅ５Ｏ1２、ＢｉＧｄ２Ｇａ２。３Ｆｅ２。７Ｏ１２などが挙げられる。
【００３８】
なお、本発明に係る磁性体粉末製品は、上記列挙した組成の磁性体粉末製品に限らず、これ以外の組成を組み合わせたものを含む。
【００３９】
次に、本発明に係る磁性体粒子の原料物質について説明する。
磁性体を構成する各金属の有機金属化合物（金属錯体など）を溶剤に希釈した状態で原料液として使用する。以下、有機金属化合物名を例示する。
Ａｌ：  アルミニウムモノ−ｎ−ブトキシジエチルアセト酢酸エステル、又は、エチルアセトアセテートアルミニウムジノルマルブチレート、および、これらの混合物
Ｂｉ：  ２−エチルヘキサン酸ビスマス
Ｃａ：  ２−エチルヘキサン酸カルシウム
Ｃｅ：  ２−エチルヘキサン酸セリウム
Ｃｏ：  ２−エチルヘキサン酸コバルト
Ｃｒ：  ２−エチルヘキサン酸クロム
Ｃｕ：  ２−エチルヘキサン酸銅、又は、ナフテン酸銅
Ｄｙ：  ２−エチルヘキサン酸ジスプロシウム
Ｅｒ：  ２−エチルヘキサン酸エルビウム
Ｅｕ：  ２−エチルヘキサン酸ユーロビウム
Ｆｅ：  ２−エチルヘキサン酸第二鉄
Ｇａ：  ２−エチルヘキサン酸ガリウム
Ｇｄ：  ２−エチルヘキサン酸ガドリニウム
Ｇｅ：  ２−エチルヘキサン酸ゲルマニウム
Ｈｏ：  ２−エチルヘキサン酸ホルミウム
Ｉｎ：  ２−エチルヘキサン酸インジウム
Ｌａ：  ２−エチルヘキサン酸ランタン
Ｌｉ：  ナフテン酸リチウム
Ｌｕ：  ２−エチルヘキサン酸ルテチウム
Ｍｎ：  ２−エチルヘキサン酸マンガン
Ｎｄ：  ２−エチルヘキサン酸ネオジム
Ｎｉ：  ２−エチルヘキサン酸ニッケル
Ｐｂ：  ２−エチルヘキサン酸鉛
Ｐｍ：  ２−エチルヘキサン酸プロメチウム
Ｐｒ：  ２−エチルヘキサン酸プラセオジム
Ｐｔ：  ビス（アセチルアセトナト）白金
Ｒｕ：  トリス（アセチルアセトナト）ルテニウム
Ｓｉ：  オクタメチルシクロテトラシロキサン、又は、ポリジメチルシロキサン、および、これらの混合物
Ｓｃ：  ２−エチルヘキサン酸スカンジウム
Ｓｍ：  ２−エチルヘキサン酸サマリウム
Ｓｎ：  ２−エチルヘキサン酸スズ
Ｔｂ：  ２−エチルヘキサン酸テルビウム
Ｔｉ：  テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、テトライソプロピルチタネート、ジ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン
Ｔｍ：  ２−エチルヘキサン酸ツリウム
Ｖ  ：  ナフテン酸バナジウム、又は、２−エチルヘキサン酸バナジウム、および、これらの混合物
Ｙ  ：  ２−エチルヘキサン酸イットリウム
Ｙｂ：  ２−エチルヘキサン酸イッテルビウム
Ｚｎ：  ２−エチルヘキサン酸亜鉛
Ｚｒ：  ２−エチルヘキサン酸ジルコニウム
【００４０】
希釈溶剤としては、例えば下記のものが使用できる。
１）ミネラルスピリット、２）ミネラルシンナー、３）ペトロリウムスピリット、４）ホワイトスピリット、５）ミネラルターペン、６）灯油（ケロシン）、７）ｎ−ヘキサン、８）ヘキサン酸、９）２−エチルヘキサン酸、１０）シクロヘキサン、１１）イソヘプタン、１２）エタノール、１３）メタノール、１４）１−プロパノール、１５）酢酸、１６）１−ペンタノール、１７）吉草酸、１８）トルエン、１９）イソプロピルアルコール、２０）ｎ−プロピルアルコール、２１）イソブチルアルコール、２２）ｎ−ブチルアルコール、２３）ベンゼン、２４）キシレン
【００４１】
〔別実施形態〕
上記実施形態では、反応気体流ＧＲを形成する気体として酸素ガスを用い、原料気体流ＥＴとの間で化学反応（酸化反応）を起こさせて燃焼により熱を発生させ、その発生熱によって原料気体流ＥＴが熱反応して金属酸化物からなる磁性体粒子あるいはその前駆体粒子を生成するように構成したが、酸素ガスの代わりに窒素ガスを用いて窒化反応を起こさせて窒化物からなる磁性体粒子あるいはその前駆体粒子を生成することも可能である。また、上記原料気体流ＥＴが熱反応を起こすための熱を発生させるために、化学反応以外の反応を用いてもよい。さらに、前記プラズマ等の熱源から供給される熱のみによって原料気体流ＥＴを熱反応させて微粒子を生成するようにしてもよい。
【００４２】
上記実施形態では、磁性体を構成する金属を含有する原料液を液体ノズル４から噴出して液滴流ＥＴを生成した後、この液滴流ＥＴを蒸発気化させて原料気体流ＥＴを形成するようにしたが、磁性体を構成する金属を含有する状態に予め調製した原料気体を気体ノズルから噴出して原料気体流ＥＴを形成するようにしてもよい。
【００４３】
次に、実施例として、磁気光学用材料であるＹ３Ｆｅ５Ｏ１２（実施例１）と、Ｂｉ０．５Ｙ２．５Ｆｅ５Ｏ１２（実施例２）の２つの材料を例に説明する。
【実施例１】
【００４４】
原料として、２−エチルヘキサン酸イットリウム、２−エチルヘキサン酸第二鉄、及びミネラルスピリットを所定モル比になるように調合、混合したものを原料液に用い、図１に示す粒子製造システムによってＹ３Ｆｅ５Ｏ１２からなる粒子を作製した。
【００４５】
作製したＹ３Ｆｅ５Ｏ１２粒子のＴＥＭ写真を図４に示す。図４より、粒子径は、１５〜７５ｎｍの範囲に分布していることが読み取れる。
【００４６】
図５に熱処理前、及び６４０℃、８４０℃、１０００℃の各温度条件で２時間加熱処理したもののＸ線回折結果のグラフ（尚、グラフは下から順に熱処理前、６４０℃、８４０℃、１０００℃の各処理温度に対応する）を示す。また、表１に加熱処理前後のＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）とＢＥＴ換算径（ｎｍ）を示す。尚、本材料の真密度を５．５４ｇ／ｃｍ３として、ＢＥＴ換算径を下記式（１）より算出した。
【００４７】
【数１】
2007165782.tif 000003
【００４８】
図５より、本材料の磁性体粒子では、熱処理前の状態と、６４０℃、８４０℃の熱処理温度では、結晶状態が明確でなく、１０００℃の熱処理温度で結晶状態が明確に現れている。このことは、表１に示すように、熱処理前の状態に対し、１０００℃の熱処理温度では比表面積（ｍ２／ｇ）の値が小さくなって熱処理による結晶化が進んでいることからも裏付けられる。また、熱処理により、磁性体粒子の色も変化することが判る。従って、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２は熱処理前の状態では磁性体粒子の前駆体が生成され、当該前駆体を１０００℃の温度で熱処理することで磁性体粒子が作製されることが判る。このとき、表１に示すように、磁性も発現する。
【００４９】
【表１】
2007165782.tif 000004
【実施例２】
【００５０】
原料として、２−エチルヘキサン酸イットリウム、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸第二鉄及びミネラルスピリットを各モル比になるように調合、混合したものを原料液に用い、図１に示す粒子製造システムによって、Ｂｉ０．５Ｙ２．５Ｆｅ５Ｏ１２からなる粒子を作製した。
【００５１】
作製したＢｉ０．５Ｙ２．５Ｆｅ５Ｏ１２粒子のＴＥＭ写真を図６に示す。図６より、粒子径は比較的小さく、２０〜１００ｎｍの範囲に分布していることが読み取れる。
【００５２】
図７に熱処理前、８４０℃、９００℃、９５０℃、１０００℃の各温度条件で０．５時間加熱処理したもののＸ線回折結果のグラフ（尚、グラフは下から順に熱処理前、８４０℃、９００℃、９５０℃、１０００℃の各処理温度に対応する）を示す。また、表２に加熱処理前後のＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）とＢＥＴ換算径（ｎｍ）を示す。尚、本材料の真密度を５．７２ｇ／ｃｍ３として、ＢＥＴ換算径を前記式（１）より算出した。
【００５３】
図７より、本材料の磁性体粒子では、熱処理温度９００℃の場合に結晶状態が明確に現れている。このことは、表２に示すように、９００℃の熱処理温度では比表面積（ｍ２／ｇ）の値が小さくなることからも裏付けられる。また、熱処理により、結晶状態の変化に伴い、磁性体粒子の色も変化することが判る。従って、Ｂｉ０．５Ｙ２．５Ｆｅ５Ｏ１２は熱処理前の状態では磁性体粒子の前駆体が生成され、当該前駆体を９００℃以上の温度で熱処理することで磁性体粒子が作製されることが判る。このとき、表２に示すように、磁性も発現する。
【００５４】
【表２】
2007165782.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る磁性体粒子は、下記に例示するような各種用途の光通信・光学デバイスや記録デバイス、及び、磁石、トランスコア等への適用が可能である。
（磁性体材料の具体的な用途例）光アイソレータ、光サーキュレータ、光スイッチ、磁界センサ、磁気メモリ、磁気ディスク
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る磁性体微粒子製造装置の全体構成を示す断面図
【図２】ノズル部の構造を模式的に示す断面図と正面図
【図３】本発明に係る磁性体微粒子の生成過程を模式的に説明する図
【図４】実施例１の磁性体微粒子の透過電子顕微鏡写真
【図５】実施例１の磁性体微粒子のＸ線回折パターンを示す図
【図６】実施例２の磁性体微粒子の透過電子顕微鏡写真
【図７】実施例２の磁性体微粒子のＸ線回折パターンを示す図
【符号の説明】
【００５７】
１          容器
２          プラズマ発生装置
３          ノズルユニット
４          液体ノズル
４ａ        供給管
５          気体ノズル
５ａ        供給管
７          供給管
１０        反応器（微粒子製造装置）
２０        回収器
ＥＴ        原料気体流（液滴流）
ＧＲ        反応気体流
ＨＫ        反応空間
ＨＲ        反応領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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