フッ化物透明セラミックスによる新規レーザー材料の開発

• Project/Area Number: 13F03066
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Composite materials/Physical properties
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LIU Wei 東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2013 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 透明セラミックス / 放電プラズマ焼結 / フッ化物 / 微細構造 / 透光性

Outline of Annual Research Achievements

近年、透明フッ化物セラミックスは、酸化物よりも優れたレーザー媒質であると認識されつつあり、注目が集まっている。これまで、酸化物の多結晶透明セラミックスに研究は多く行われているが、フッ化物の多結晶透明セラミックスに関する研究は皆無である。多結晶セラミックスでは、微細構造が透光性に与える影響が極めて大きく、高い透光性を実現するためには、微細構造制御による透光性の発現メカニズムの解明が必須となる。
平成26年度は、CaF2粉末を用いて、放電プラズマ焼結(SPS)法のフッ化物セラミックス焼結プロセスへの適用性を明らかにした。SPSプロセスパラメータ(昇温速度、焼結温度、保持時間、印加圧力)が、焼結体の緻密化過程と微細構造変化に与える影響について調べた。得られた試料のX線回折図形は、CaF2に指数付けることができた。印加圧力および焼結温度が高い程、CaF2焼結体の透光性は向上した。一方、昇温速度が低い程、CaF2焼結体の透光性は向上した。焼結温度750℃および800℃の時、波長2600nmでの透過率は、いずれも85%に達した。
このように、SPSを用いて透明フッ化物セラミックスの合成に成功し、SPS法のフッ化物セラミックス焼結プロセスへの適用性を実証した。さらに優れた透光性を示すセラミックスを合成するためには、微細構造と透光性の関係を明らかにする必要があり、微細構造と透光性の関係を丹念に調べながら、焼結条件の適正化することで、優れた透光性を示すフッ化物セラミックスを合成できる。

Research Progress Status

本研究課題は、平成26年度が最終年度のため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は、平成26年度が最終年度のため、記入しない。