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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-17
(45)【発行日】2024-07-25
(54)【発明の名称】単結晶インゴットの育成方法及び単結晶試料
(51)【国際特許分類】
C30B 29/34 20060101AFI20240718BHJP
C30B 15/20 20060101ALI20240718BHJP
【ＦＩ】
C30B29/34 Z
C30B15/20
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020027366
(22)【出願日】2020-02-20
(65)【公開番号】P2021130593
(43)【公開日】2021-09-09
【審査請求日】2023-01-27
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行日 平成３１年２月２５日 刊行物 第６６回 応用物理学会春季学術講演会予稿集（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ法によるＣｅ：ＧＰＳ単結晶の育成と評価） 〔刊行物等〕 開催日 平成３１年３月１１日 集会名、開催場所 第６６回 応用物理学会春季学術講演会 東京工業大学 大岡山キャンパス
(73)【特許権者】
【識別番号】503098724
【氏名又は名称】株式会社オキサイド
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(72)【発明者】
【氏名】長尾 勝彦
(72)【発明者】
【氏名】竹川 俊二
(72)【発明者】
【氏名】安齋 裕
(72)【発明者】
【氏名】石橋 浩之
【審査官】宮崎 園子
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１０５９６９３５４（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５１５３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０３６１６０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ３０Ｂ ２９／３４
Ｃ３０Ｂ １５／２０
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式（１）で表される組成を有する単結晶の育成方法であって、溶融法に基づき前記単結晶の原料をるつぼ内で溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、
前記溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、前記種結晶を浸漬した前記溶融液を冷却固化させることにより、前記種結晶の結晶面方位に沿って結晶を育成して単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、を備え、
前記溶融法が回転式引き上げ法であり、引き上げ速度が０．３ｍｍ／ｈ未満であり、
前記回転式引き上げ法における前記種結晶の回転速度が０．５～９ｒｐｍであり、前記るつぼの回転速度が１～６ｒｐｍである、単結晶インゴットの育成方法。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
［式（１）中、ＡはＧｄであり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。］
【請求項2】
前記式（１）中、ＢがＣｅである、請求項１に記載の育成方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線、γ線等の放射線を検出するために用いられる単結晶インゴットの育成方法、及び当該育成方法により得られる単結晶試料に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｇｄ２Ｓｉ２Ｏ７系の単結晶（以下、「ＧＰＳ単結晶」と称する場合がある。）を放射線検出用途に用いると、Ｇｄ２ＳｉＯ５系の単結晶（以下、「ＧＳＯ単結晶」と称する場合がある。）と比較して、遙かに優れた発光量、温度特性を示すことが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６３０３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このように特性の優れたＧＰＳ単結晶でも、放射線検出用の単結晶としてこれまでに報告がなされているのは、透明度の高い単結晶として５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍ程度のサイズのものである。より大きな単結晶試料を切り出そうとすると、クラック及び気泡等が内包され易くなり、全体として透過率の低い単結晶試料が得られ易くなる傾向がある。
【0005】
石油掘削等の現場において、信号強度が小さく、高温環境（１５０～２５０℃程度）にて検出器として使用するには、直径１インチ×長さ２インチ程度の検出素子（単結晶試料）が採取できる単結晶インゴットを育成する技術が必要となるが、このサイズで実用上必要な無色透明な単結晶インゴットが得られたという報告はなされていない。
【0006】
そこで本発明は、従来に比べて包有物が低減されており、発光量が高く、放射線検出用途として実用上必要な寸法を有する単結晶インゴットを育成するための、新たな単結晶インゴットの育成方法を提供することを目的とする。本発明はまた、当該育成方法により得られる単結晶試料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、下記一般式（１）で表される組成を有する単結晶インゴットの育成方法を提供する。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
［式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。］
本発明の育成方法は、溶融法に基づき単結晶の原料をるつぼ内で溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶を浸漬した溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の結晶面に沿って結晶を育成して単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、を備え、溶融法が回転式引き上げ法であり、引き上げ速度が０．３ｍｍ／ｈ未満である、育成方法である。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
［式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。］
本発明の育成方法は、溶融法に基づき単結晶の原料をるつぼ内で溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶を浸漬した溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の結晶面に沿って結晶を育成して単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、を備え、溶融法が回転式引き上げ法であり、引き上げ速度が０．３ｍｍ／ｈ未満である、育成方法である。
【0008】
本発明の育成方法により、従来に比べて包有物が低減されており、発光量とエネルギー分解能が高く、放射線検出用途として必要な寸法を有する単結晶試料を得ることができる。
【0009】
本発明の育成方法において、上記式（１）中、ＢがＣｅであることが好ましく、また、上記式（１）中、ＡがＧｄであることが好ましい。これにより、発光量をより高めることができる。
【0010】
本発明の育成方法において、回転式引き上げ法における種結晶の回転速度が０．５～９ｒｐｍであり、るつぼの回転速度が１～６ｒｐｍであることが好ましい。これにより、発光量とエネルギー分解能をより高めることができる。
【0011】
本発明は、下記一般式（１）で表される組成を有し、厚みが１２ｍｍのときの、波長６００ｎｍの光に対する厚み方向の透過率が７５％以上である、単結晶試料を提供する。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
［式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。］
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
［式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。］
【0012】
本発明の単結晶試料は、従来に比べて包有物が低減されており、発光量とエネルギー分解能が高く、放射線検出用途として必要な寸法を有している。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、従来に比べて包有物が低減されており、発光量とエネルギー分解能が高く、放射線検出用途として実用上必要な寸法及び形状（例えば、いずれか一辺の長さが１２ｍｍ以上の直方体や、直径が１２ｍｍ以上かつ長さが１２ｍｍ以上の円柱）を有する単結晶試料を得られる単結晶インゴットを育成するための、新たな単結晶インゴットの育成方法を提供することができる。また、本発明によれば、多結晶部分、小さな粒界、クラック等の見られない、無色透明な良質な単結晶試料を提供することができる。そのような単結晶試料はすなわち、従来に比べて包有物が低減されており、発光量とエネルギー分解能が高く、放射線検出用途として実用上必要な寸法を有する単結晶試料であると言える。
【0014】
なお、本発明の単結晶試料は、室温から高温にかけての幅広い温度範囲で優れた検出特性を有している。そのような単結晶試料であれば、従来の放射線検出器では不可能であった、室温から高温環境にかけての高精度の放射線検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0017】
［単結晶試料］
本発明の好適な実施形態に係る単結晶試料は、下記一般式（１）で表される組成を有する。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。
本発明の好適な実施形態に係る単結晶試料は、下記一般式（１）で表される組成を有する。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
式（１）中、ＡはＹ、Ｌａ及びＧｄからなる群より選択される少なくとも１種であり、ＢはＹ、Ｌａ及びＧｄを除く希土類元素からなる群より選択される少なくとも１種であり、ｘは０．００５＜ｘ＜０．３０を満たす。
【0018】
ここで、上記式中、高い発光量を得易いという観点から、Ａは結晶中で着色しない元素であることが好ましく、Ｇｄであることがより好ましい。同様の観点から、Ｂは発光効率の高い元素であることが好ましく、Ｃｅであることがより好ましい。なお、無色透明で欠陥の少ない良質な単結晶試料を得易いという観点から、ｘは、０．００５＜ｘ＜０．３０であることが好ましく、０．０１＜ｘ＜０．１０であることがより好ましく、０．０１５＜ｘ＜０．０５であることがさらに好ましく、０．０１５＜ｘ＜０．０３であることが極めて好ましい。
【0019】
このような単結晶試料は、放射線の入射により蛍光を発するため、放射線検出用途、すなわちシンチレータ用途に活用することができる。本実施形態の単結晶試料では、蛍光の強度スペクトルにおいて、最大ピーク波長が４３０ｎｍ周辺に観察される。
【0020】
ここで、「放射線」とは、原子あるいは分子をイオン化させるのに十分なエネルギーをもった粒子線や電磁波（α線、β線、γ線、Ｘ線等）を示す。
【0021】
本実施形態の単結晶試料は、室温（２５℃）～高温（３００℃）において好適な発光特性を有している。特に高温領域における発光特性に優れており、例えば、本実施形態の単結晶に対して６６２ｋｅＶのγ線を照射したときの、１５０℃における発光量を室温における発光量より高くすることができる。同様に、６６２ｋｅＶのγ線を照射したときの、２００℃における発光量を室温における発光量より高くすることができる。高温領域の発光特性は、単結晶試料の組成を適宜変更することにより調整することができる。このように、本実施形態の単結晶試料は、室温から高温にかけての幅広い温度範囲において好適に用いることができる。
【0022】
本実施形態の単結晶試料は、放射線検出用途としての実用上必要な寸法であっても、極めて優れた透過率を備えている。例えば、単結晶インゴットを、厚みが１２ｍｍとなるように切り出したサンプルにおいて、波長６００ｎｍの光に対する厚み方向の透過率（２５℃）を７５％以上とすることができる。同透過率（２５℃）は、８０％以上であってよい。同透過率の理想的な上限値は結晶の屈折率を考慮すると８５％である。単結晶試料の透過率は、例えばＵ４１００ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（日立ハイテクサイエンス株式会社製）を用いて測定することができる。
【0023】
切り出されたサンプルの寸法及び形状は、例えば放射線検出用途としての実用上必要な寸法及び形状であれば特に制限されない。例えば、いずれか一辺の長さが１２ｍｍ以上、好ましくは２５ｍｍ以上である直方体や立方体、直径が１２ｍｍ以上、好ましくは２５ｍｍ以上でありかつ長さが１２ｍｍ以上、好ましくは２５ｍｍ以上の円柱等が挙げられる。このような寸法及び形状を有するサンプル（単結晶試料）であれば十分な性能を示すが、これ以下の寸法やこれ以外の形状での使用を制限するものではない。
【0024】
透過率に優れる本実施形態の単結晶試料は、例えば直径が１２ｍｍであり長さが１２ｍｍである円柱状のサンプルとしたとき、６６２ｋｅＶのγ線に対するエネルギー分解能を７％以下とすることができる。すなわち、当該サンプルを用いることで、極めて高精度の放射線検出能を実現することが可能である。同エネルギー分解能は、６％以下又は５％以下であってよい。エネルギー分解能は、例えばＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ＵＣＳ３０（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ製）を用いて測定することができる。
【0025】
＜単結晶インゴットの育成方法＞
本実施形態の単結晶インゴットの育成方法は、上記一般式（１）で表される組成を有する単結晶の育成方法である。当該育成方法は、溶融法に基づき単結晶の原料をるつぼ内で溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶を浸漬した溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の所定の結晶面方位に沿って結晶を育成して単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、を少なくとも備える。当該育成方法は、得られた単結晶インゴットを所望の形状及び大きさに切り出す切断工程をさらに有してよい。
本実施形態の単結晶インゴットの育成方法は、上記一般式（１）で表される組成を有する単結晶の育成方法である。当該育成方法は、溶融法に基づき単結晶の原料をるつぼ内で溶融状態とした溶融液を得る溶融工程と、溶融液に種結晶の少なくとも一部を浸漬し、種結晶を浸漬した溶融液を冷却固化させることにより、種結晶の所定の結晶面方位に沿って結晶を育成して単結晶インゴットを得る冷却固化工程と、を少なくとも備える。当該育成方法は、得られた単結晶インゴットを所望の形状及び大きさに切り出す切断工程をさらに有してよい。
【0026】
（溶融工程）
結晶性のよい単結晶インゴットをより確実に得る観点から、溶融工程における溶融法はチョクラルスキー法、ＴＳＳＧ法（Ｔｏｐ Ｓｅｅｄｅｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｇｒｏｗｔｈ Ｍｅｔｈｏｄ）等の回転式引き上げ法である。具体的には、図１に示されるような構成を有する引き上げ装置１０を用いて溶融工程及び冷却固化工程における作業を行うことが好ましい。
結晶性のよい単結晶インゴットをより確実に得る観点から、溶融工程における溶融法はチョクラルスキー法、ＴＳＳＧ法（Ｔｏｐ Ｓｅｅｄｅｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｇｒｏｗｔｈ Ｍｅｔｈｏｄ）等の回転式引き上げ法である。具体的には、図１に示されるような構成を有する引き上げ装置１０を用いて溶融工程及び冷却固化工程における作業を行うことが好ましい。
【0027】
図１は、結晶製造装置の基本構成の一例を示す模式断面図である。図１に示す引き上げ装置１０は、耐火物製の炉本体１４と、炉本体１４上に設けられる中心に穴の開いた耐火物製の蓋１３を備えている。この炉本体１４は、先に述べた溶融工程及び冷却固化工程における作業を連続的に行うためのものである。また、耐火物製の蓋１３は育成する単結晶インゴットのクラックを防止するために、単結晶インゴット周囲の温度勾配を調整するために使用する。
【0028】
この炉本体１４は耐火性を有する、側壁が筒状の有底容器である。有底容器の形状自体は公知の回転式引き上げ法に基づく結晶製造に使用されるものと同様である。この炉本体１４の底部の外側面には高周波誘導コイル１５が巻回されている。そして、炉本体１４の内部の底面上には、るつぼ１７（例えば、Ｉｒ（イリジウム）製のるつぼ）が配置されている。このるつぼ１７は、高周波誘導加熱ヒーターを兼ねている。るつぼ１７中に、単結晶インゴットの原料を投入し、高周波誘導コイル１５に高周波電流を流すと、発生する誘導電流によりるつぼ１７が加熱され、単結晶インゴットの原料が溶融状態となった溶融液１８がるつぼ１７内に得られる。
【0029】
炉本体１４の底部中央には貫通孔（図示せず）が設けられており、この孔に外部からるつぼ支持棒１６が挿入されている。このるつぼ支持棒１６を回転させることにより、炉本体１４中において、るつぼ１７を回転させることができる。引き上げ装置１０は気密性の容器（図示せず）により大気から隔離され、育成雰囲気は大気より保護される。
【0030】
次に、引き上げ装置１０を用いたより具体的な製造方法について説明する。なお、後述する工程において、単結晶インゴット育成時のるつぼの回転速度、引き上げ棒の回転速度、引き上げ速さ、育成雰囲気、炉本体の構造等を変更することで、得られる単結晶の透過率等の特性を調整することが可能である。
【0031】
溶融工程では、るつぼ１７中に、単結晶インゴットの各原料を所望の結晶組成が得られるように投入し、高周波誘導コイル１５に高周波電流を流すことによりるつぼ１７を加熱し、単結晶インゴットの構成材料からなる溶融液１８を得る。単結晶インゴットの各原料としては、上記一般式（１）で表される組成を有する単結晶インゴットが得られるものであれば特に限定されず、例えば、単結晶インゴットを構成するＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｃｅ等の希土類元素の単独酸化物、Ｓｉの単独酸化物などを用いることができる。なお、結晶組成に準じた原料組成にて単結晶インゴットを育成しようとすると、初晶にアパタイト型化合物が析出する場合があるため、溶融組成を変えて晶析実験を繰り返し、育成原料組成を決定することが好ましい。
【0032】
（冷却固化工程）
次に、冷却固化工程において溶融液を冷却固化させることにより、単結晶インゴット１を得る。冷却固化工程は、後述する育成工程と、冷却工程の２つの工程に分けて作業が進行する。
次に、冷却固化工程において溶融液を冷却固化させることにより、単結晶インゴット１を得る。冷却固化工程は、後述する育成工程と、冷却工程の２つの工程に分けて作業が進行する。
【0033】
育成工程では、炉本体１４の上部から、種結晶２を下部先端に固定した引き上げ棒１２を溶融液１８中に浸漬する。次いで、引き上げ棒１２を引き上げながら、単結晶インゴット１を育成する。このとき、育成工程では、高周波誘導コイル１５の高周波出力を調節し、溶融液１８から引き上げられる単結晶インゴット１を、その断面が所定の直径となるまで育成する。なお、所望の単結晶インゴットをより確実に得る観点から、単結晶インゴット１の核となる種結晶２は、上記一般式（１）で示されるような単結晶（例えばＧＰＳ単結晶等）であることが好ましい。
【0034】
育成工程では、るつぼ支持棒１６によりるつぼ１７を所定速度（例えば、１～６ｒｐｍ）で回転させながら、引き上げ棒１２により種結晶２をるつぼ１７の回転方向とは逆方向に回転させながら引き上げる。両者を逆方向に回転させることにより、結晶析出界面近傍の熱、原子の流れがスムーズになり、結晶内の欠陥が減少する効果がある。種結晶の回転速度は、単結晶インゴットの組成や引き上げ速度（育成速度）に応じて適宜調整することができるが、より優れた単結晶インゴットを得る観点から、０．５～９ｒｐｍであることが好ましく、２～６ｒｐｍであることがより好ましい。一方、引き上げ速度は、従来に比べて包有物が低減されており、発光量とエネルギー分解能が高く、放射線検出用途として必要な寸法を有する単結晶試料を得る観点から、０．３ｍｍ／ｈ未満であり、好ましくは０．２５ｍｍ／ｈ以下、０．２ｍｍ／ｈ以下、０．１５ｍｍ／ｈ以下、又は０．１ｍｍ／ｈ以下であってよい。引き上げ速度の下限は特に限定されないが、コスト及び育成効率の観点から０．０１ｍｍ／ｈ又は０．０５ｍｍ／ｈとすることができる。
【0035】
種結晶の結晶面は、成長させたい結晶方位に応じて適宜選択することができる。当該結晶面は、例えば、＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞方位を有することができる。また、本実施形態の育成方法は、単結晶をほぼ任意の方位に育成することができる。したがって、種結晶の結晶面は、上記の＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞等の方位から所定角度（例えば１０～２０度）傾斜した方位を有していてもよい。
【0036】
次に、冷却工程では高周波誘導コイル１５の高周波出力を調節し、育成工程後に得られる育成後の単結晶インゴットを冷却する。冷却工程が完了した後、単結晶インゴットを引き上げ装置１０から取り出す。
【0037】
（切断工程）
切断工程において、単結晶インゴットから所望の寸法及び形状を有する単結晶試料を切り出す。切り出されたサンプルの寸法及び形状は、上記のとおり例えば放射線検出用途としての実用上必要な寸法及び形状を有することができる。
切断工程において、単結晶インゴットから所望の寸法及び形状を有する単結晶試料を切り出す。切り出されたサンプルの寸法及び形状は、上記のとおり例えば放射線検出用途としての実用上必要な寸法及び形状を有することができる。
【0038】
＜放射線検出器＞
放射線検出器は、このように切り出された単結晶試料と、当該単結晶試料からの発光を検出する光検出装置とを備えている。光検出装置としては、例えばフォトマルＨ７１９５（浜松ホトニクス株式会社製）が挙げられる。このような検出器は、本実施形態の単結晶試料を備えていることにより、放射線検出能に優れている。
放射線検出器は、このように切り出された単結晶試料と、当該単結晶試料からの発光を検出する光検出装置とを備えている。光検出装置としては、例えばフォトマルＨ７１９５（浜松ホトニクス株式会社製）が挙げられる。このような検出器は、本実施形態の単結晶試料を備えていることにより、放射線検出能に優れている。
【0039】
＜放射線検出器の使用方法＞
本実施形態の単結晶試料は、室温から高温にかけて幅広い温度範囲で優れた発光特性を有する。したがって、例えば従来十分な検出精度を得ることができなかった温度領域（例えば１５０℃以上、２００℃以上、又は３００℃以上の環境）において、本実施形態の単結晶試料を備える放射線検出器を好適に使用することができる。
本実施形態の単結晶試料は、室温から高温にかけて幅広い温度範囲で優れた発光特性を有する。したがって、例えば従来十分な検出精度を得ることができなかった温度領域（例えば１５０℃以上、２００℃以上、又は３００℃以上の環境）において、本実施形態の単結晶試料を備える放射線検出器を好適に使用することができる。
【実施例】
【0040】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0041】
［実施例１］：ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．１ｍｍ／ｈ－＜００１＞の作製と評価
下記一般式（１）において、Ａ＝Ｇｄ、Ｂ＝Ｃｅ、及びｘ＝０．０２５の組成、すなわち（Ｇｄ０．９７５Ｃｅ０．０２５）２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有する単結晶試料を得ることを目標に、以下の方法により単結晶インゴットを作製した。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
下記一般式（１）において、Ａ＝Ｇｄ、Ｂ＝Ｃｅ、及びｘ＝０．０２５の組成、すなわち（Ｇｄ０．９７５Ｃｅ０．０２５）２Ｓｉ２Ｏ７の組成を有する単結晶試料を得ることを目標に、以下の方法により単結晶インゴットを作製した。
（Ａ１－ｘＢｘ）２Ｓｉ２Ｏ７・・・（１）
【0042】
具体的には、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３、純度４Ｎ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２、純度５Ｎ）、及び酸化セリウム（ＣｅＯ２、純度４Ｎ）の原料粉末を１０００度程度で加熱し、その後の重量減少量から、試薬中における有効成分の真の値を計測し、その値を以て補正し、上記化学式になるように原料を秤量した。上記化合物は分解溶融化合物であり、結晶組成の原料を溶融して上記化合物を育成すると初晶にアパタイト型化合物が析出したため、溶融組成を変えて何回かの晶析実験を行い、育成原料組成を決定した。育成原料組成としては０．３２（Ｇｄ０．９７５Ｃｅ０．０２５）２Ｏ３・０．６８Ｓｉ２Ｏ２を選択した。
【0043】
結晶育成には図１に示す結晶育成装置を用いた。上記のとおり秤量した原料を混合機で混合し、成型して１６００℃で１２時間反応後、育成原料とした。高周波チョクラルスキー炉内に設置したＩｒるつぼに育成原料を充填し、高周波誘導コイルに高周波電圧を印加して育成原料を融解した。必要に応じて同様の手順を繰り返し、約４４００ｇの育成原料をＩｒるつぼに充填した。この時の融液の体積はるつぼ体積の７５％程度であった。
【0044】
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅ２．５％の単結晶から＜００１＞方位に切り出したものを準備した。るつぼ中の融液温度を調整して、種結晶を融液に浸漬し、高周波電力を制御することにより温度を調整しながら、種結晶を回転させつつ引き上げた。種結晶の回転速度（回転数）は３ｒｐｍとし、るつぼを３ｒｐｍで反対方向に回転させた。また、引き上げ速度は０．１ｍｍ／ｈとした。窒素雰囲気中で単結晶インゴットの育成を行った。
【0045】
図２は、実施例１にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。得られた単結晶インゴットは、従来課題であったクラック及び白濁のない微黄色透明な良質な結晶であり、寸法は直径が約３５ｍｍ、長さが約４０ｍｍの円柱状であった。
【0046】
［結晶組成の決定］
前述したようにこの結晶は分解溶融する。そのため、溶融原料組成と晶析した結晶の組成は異なる。得られた結晶の一部をＩＣＰ分析したところ、結晶組成は（Ｇｄ０．９８３Ｃｅ０．０１７）２Ｓｉ２Ｏ７であった。
前述したようにこの結晶は分解溶融する。そのため、溶融原料組成と晶析した結晶の組成は異なる。得られた結晶の一部をＩＣＰ分析したところ、結晶組成は（Ｇｄ０．９８３Ｃｅ０．０１７）２Ｓｉ２Ｏ７であった。
【0047】
［結晶構造の同定］
得られた単結晶試料の一部を粉砕し、粉末Ｘ線回折法を用いて結晶構造を同定した。Ｘ線回折装置としては粉末Ｘ線回折装置（株式会社リガク、ＭｉｎｉＦｌｅｘＩＩ）を用い、回折パターンを結晶構造データベース（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ＪＣＰＤＳ）と比較することで構造同定を行った。図３は、実施例１にて得られた単結晶試料のＸＲＤ回折パターンを示す図である。同定の結果、実施例１にて得られた単結晶試料は斜方晶（空間群Ｐｎａ２１）構造であることが分かった。
得られた単結晶試料の一部を粉砕し、粉末Ｘ線回折法を用いて結晶構造を同定した。Ｘ線回折装置としては粉末Ｘ線回折装置（株式会社リガク、ＭｉｎｉＦｌｅｘＩＩ）を用い、回折パターンを結晶構造データベース（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ＪＣＰＤＳ）と比較することで構造同定を行った。図３は、実施例１にて得られた単結晶試料のＸＲＤ回折パターンを示す図である。同定の結果、実施例１にて得られた単結晶試料は斜方晶（空間群Ｐｎａ２１）構造であることが分かった。
【0048】
［発光特性評価］
シンチレータとしての発光特性評価のため、得られた単結晶インゴットから直径１２ｍｍ長さ１２ｍｍ程度の円柱状の単結晶試料を切り出し、全面に機械研磨を施した。その後、単結晶試料に対し、アニール炉を用いて窒素雰囲気中１４５０℃で１４４時間のアニールを行った。図４は、実施例１にて得られた単結晶試料の外観写真である。図４に示されるように、本試料は多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を全く含まない、無色透明な良質な単結晶であることが分かった。得られた単結晶試料を、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」という。
シンチレータとしての発光特性評価のため、得られた単結晶インゴットから直径１２ｍｍ長さ１２ｍｍ程度の円柱状の単結晶試料を切り出し、全面に機械研磨を施した。その後、単結晶試料に対し、アニール炉を用いて窒素雰囲気中１４５０℃で１４４時間のアニールを行った。図４は、実施例１にて得られた単結晶試料の外観写真である。図４に示されるように、本試料は多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を全く含まない、無色透明な良質な単結晶であることが分かった。得られた単結晶試料を、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」という。
【0049】
「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」のシンチレータ特性の評価を目的に、１３７Ｃｓからの６６２ｋｅＶのγ線に対するパルス波高スペクトル測定を行った。光検出器にはフォトマルＨ７１９５（浜松ホトニクス株式会社製、製品名）を用い、印加電圧は－１６００Ｖとした。図５は、単結晶試料のパルス波高スペクトルを示す図である。図５には、育成速度の異なる単結晶試料「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」（実施例１）及び単結晶試料「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」（比較例１）、並びに比較のために測定した標準試料「ＧＳＯ ｓｔａｎｄａｒｄ」のパルス波高スペクトルの測定結果が示されている。
【0050】
発光量に比例した電流信号が光電子増倍管から得られるので、マルチチャンネルアナライザＵＳＣ３０（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＬＬＣ製、製品名）を接続してパルス波高分布を測定し、光電ピーク位置を比較することにより、標準試料に対するシンチレータの発光量の相対評価ができる。また、光電ピークの半値全幅と位置の比がエネルギー分解能となる。単結晶試料「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」の発光の光電ピーク位置は１４４０ｃｈ、エネルギー分解能は４．４％と非常に優れた結果が得られた。また、標準試料として測定した「ＧＳＯ ｓｔａｎｄａｒｄ」のエネルギー分解能は９．４％であるので、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」のエネルギー分解能は２倍以上であるという優れた結果を得た。また、比較例１で作製した単結晶試料「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」では、光電ピーク位置は７６０ｃｈ程度であり、エネルギー分解能は８％程度と「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」の半分程度であった。単結晶「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」には結晶中に白濁した包有物が存在するので、それにより発光が阻害されたと考えられる。
【0051】
図５の波高スペクトルからわかるように、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」では光電ピークとコンプトンピークとの間の谷となるチャンネル数がゼロに近い。この結果は、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」が放射線吸収能に優れる実用的なシンチレータであることを示している。一方、「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」ではコンプトンピークと光電ピークの距離が近接することにより、その谷が「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」と比較して高かった。
【0052】
［透過率測定］
試料の透過率は試料内部のクラック、包有物等により非常に大きく影響される。また、クラック、包有物等の存在量は前述の波高スペクトルの値にも大きな影響を与えていることが知られている。したがって、育成した結晶の性能評価に透過率を利用した。
試料の透過率は試料内部のクラック、包有物等により非常に大きく影響される。また、クラック、包有物等の存在量は前述の波高スペクトルの値にも大きな影響を与えていることが知られている。したがって、育成した結晶の性能評価に透過率を利用した。
【0053】
得られた単結晶インゴットから、厚みが１２ｍｍとなるように単結晶試料を切り出し、両面を鏡面研磨して評価サンプルとし、その透過率を測定した。透過率の測定には、Ｕ－４１００ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ（日立ハイテクサイエンス株式会社、製品名）を用いた。
【0054】
図６は、単結晶試料の透過率曲線を示す図である。図６には、実施例１にて得られた「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」の透過率と、比較例１にて得られた「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」の透過率が示されている。図６から分かるように、「ＧＰＳ ０．１ｍｍ／ｈ」（厚み１２ｍｍ）は、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８５％と非常に高い透過率を示した。また、透過率は６００ｎｍから３７０ｎｍ付近まで直線で変化し、吸収端近傍の３７０ｎｍにおいても８０％以上の透過率を保持しており、非常に良好な吸収特性を示していた。一方、「ＧＰＳ ０．３ｍｍ／ｈ」の透過率は内在する包有物の影響を受け、５０％程度であった。また、その透過率曲線は６００から５００ｎｍまでは直線状に変化しているが、５００ｎｍから吸収端までなだらかに透過率が低下していた。
【0055】
［実施例２］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．１ｍｍ／ｈ－＜１００＞の作製と評価
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から＜１００＞方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から＜１００＞方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0056】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８５％と非常に高い透過率を示した。
【0057】
［実施例３］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％－０．１ｍｍ／ｈ－＜０１０＞の作製と評価
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から＜０１０＞方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から＜０１０＞方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0058】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８４％と非常に高い透過率を示した。
【0059】
［実施例４］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．１ｍｍ／ｈ－＜０１０＞１５度オフの作製と評価
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から、＜０１０＞方位から＜００１＞軸を回転軸として＜０１０＞方位を約１５度傾斜させた方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図７は、実施例４にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
種結晶として、別途引き上げ法で作製したＧＰＳ：Ｃｅの単結晶から、＜０１０＞方位から＜００１＞軸を回転軸として＜０１０＞方位を約１５度傾斜させた方位に切り出したものを準備したこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図７は、実施例４にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。得られた単結晶インゴットは、多結晶部分、小さな粒界、クラック、包有物等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0060】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８３％と非常に高い透過率を示した。
【0061】
引き上げ速度を０．１ｍｍ／ｈとした上記例における、波長６００ｎｍの光に対する透過率の平均値（平均透過率）は８４．１％であり、その標準偏差は０．６５３であった。この物質の反射による光の伝搬ロスを考慮した透過率が８５％程度であること、及び透過率が６００～３８０ｎｍ辺りまで直線的に変化していることを考慮すると、上記結果はシンチレータの発光中心波長付近である４３０ｎｍにおける吸収がほとんどないことを示しており、上記例により得られた単結晶はシンチレータとして用いられる場合に理想的な透過率を持っているといえる。
【0062】
［実施例５］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．２ｍｍ／ｈ－＜１００＞の作製と評価
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例２と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図８は、実施例５にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。図９は、実施例５にて得られた単結晶インゴット内部の包有物及びその分布を示す図である。図９に示すように、得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例２と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図８は、実施例５にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。図９は、実施例５にて得られた単結晶インゴット内部の包有物及びその分布を示す図である。図９に示すように、得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0063】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約７９％と高い透過率を示した。
【0064】
［実施例６］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．２ｍｍ／ｈ－＜００１＞の作製と評価
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0065】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８１％と非常に高い透過率を示した。
【0066】
［実施例７］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．２ｍｍ／ｈ－＜０１０＞の作製と評価
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例３と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例３と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0067】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８１％と非常に高い透過率を示した。
【0068】
［実施例８］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．２ｍｍ／ｈ－＜０１０＞１５度オフの作製と評価
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例４と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例４と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットは、小さな包有物を僅かに含んでいたが、多結晶部分、小さな粒界、クラック等を含まず、淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面が円形の結晶であった。
【0069】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対して約８２％と非常に高い透過率を示した。
【0070】
引き上げ速度を０．２ｍｍ／ｈとした上記例における、波長６００ｎｍの光に対する透過率の平均値は７９．９％であり、その標準偏差は１．８８であった。０．２ｍｍ／ｈで育成した結晶では、存在する小さな包有物の量と分布の違いによりやや測定値がばらつき、その影響が標準偏差の値に表れている。
【0071】
［比較例１］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．３ｍｍ／ｈ－＜００１＞の作製と評価
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図１０は、比較例１にて得られた単結晶インゴット内部の包有物及びその分布を示す図である。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が結晶軸を中心に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明であり、育成軸と平行に｛１００｝ファセットが表れた。
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例１と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。図１０は、比較例１にて得られた単結晶インゴット内部の包有物及びその分布を示す図である。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が結晶軸を中心に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明であり、育成軸と平行に｛１００｝ファセットが表れた。
【0072】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対する透過率は約７１％であった。
【0073】
［比較例２］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％ ０．３ｍｍ／ｈ－＜１００＞の作製と評価
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例２と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が育成軸に垂直に層状に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面がほぼ円形の結晶であった。
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例２と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が育成軸に垂直に層状に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明であり、育成方向に垂直な断面がほぼ円形の結晶であった。
【0074】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対する透過率は約５４％であった。
【0075】
［比較例３］ＧＰＳ：Ｃｅ２．５％０．３ｍｍ／ｈ－＜０１０＞の作製と評価
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例３と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が結晶軸を中心に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明で、｛１００｝ファセットが表れた。図１１は、比較例３にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。同図に示されるように、ファセット面を通して、結晶内部に存在する包有物が観察される。
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとしたこと以外は、実施例３と実質的に同様にして、単結晶インゴットの育成を行った。得られた単結晶インゴットには、クラックはないが、白い包有物が結晶軸を中心に分布していた。単結晶インゴットの色は淡黄色透明で、｛１００｝ファセットが表れた。図１１は、比較例３にて得られた単結晶インゴットの外観写真である。同図に示されるように、ファセット面を通して、結晶内部に存在する包有物が観察される。
【0076】
上記単結晶インゴットから円柱状の単結晶試料を切り出し、実施例１と同様にして透過率を測定した。得られた評価サンプルは、波長３５０ｎｍ付近に吸収端があり、波長６００ｎｍの光に対する透過率は約２９％であった。
【0077】
引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとした上記例における、波長６００ｎｍの光に対する透過率の平均値は５１．５％であり、その標準偏差は１８．５％であった。引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとした例では、図１０に示すように、結晶中に存在する包有物の分布の程度により、測定値のばらつきが大きくなった。それに従って標準偏差も大きくなった。評価サンプル中には、透過率が１０％以下の部分も現れた。引き上げ速度を０．３ｍｍ／ｈとして育成した単結晶インゴットからは、直径１２ｍｍかつ長さ１２ｍｍの円柱のような大型の単結晶を切り出すことは難しい。
【0078】
図１２は、引き上げ速度と波長６００ｎｍの光に対する平均透過率との関係を示す図である。図横軸は引き上げ速度、縦軸は各結晶の平均透過率を表す。図中のエラーバーは３σの値を示す。
【符号の説明】
【0079】
１…単結晶インゴット、２…種結晶、１０…引き上げ装置、１２…引き上げ棒、１３…蓋、１４…炉本体、１５…高周波誘導コイル、１６…るつぼ支持棒、１７…るつぼ、１８…溶融液（融液）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
