JPH1171139A - 微結晶分散ガラス及びその製造方法 - Google Patents
微結晶分散ガラス及びその製造方法Info
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- JPH1171139A JPH1171139A JP22918397A JP22918397A JPH1171139A JP H1171139 A JPH1171139 A JP H1171139A JP 22918397 A JP22918397 A JP 22918397A JP 22918397 A JP22918397 A JP 22918397A JP H1171139 A JPH1171139 A JP H1171139A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
- C03C14/006—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03C2214/16—Microcrystallites, e.g. of optically or electrically active material
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- C03C2214/30—Methods of making the composites
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- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料内部にのみ所定パターンで微結晶が選択
析出した微結晶分散ガラスを得る。 【構成】 パルスレーザ光１の集光照射により金属イオ
ンを光還元して変質域を生成させ、変質域を核とする微
結晶を熱処理によってガラス材料４の内部に選択的に成
長させる。微結晶析出域５は、集光点３の相対移動やレ
ーザ光１のオン・オフにより所定パターンで形成され
る。金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイ
オン，Ｐｔイオン等がある。光還元反応を促進させるた
め、ＣｅＯ2：０．０００１〜２重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：
１重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の１種又は２
種以上を増感剤として添加することが好ましい。
析出した微結晶分散ガラスを得る。 【構成】 パルスレーザ光１の集光照射により金属イオ
ンを光還元して変質域を生成させ、変質域を核とする微
結晶を熱処理によってガラス材料４の内部に選択的に成
長させる。微結晶析出域５は、集光点３の相対移動やレ
ーザ光１のオン・オフにより所定パターンで形成され
る。金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイ
オン，Ｐｔイオン等がある。光還元反応を促進させるた
め、ＣｅＯ2：０．０００１〜２重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：
１重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の１種又は２
種以上を増感剤として添加することが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光の集光照射に
よって生じた変質域を核とする微結晶の分散した部分が
材料内部に選択的に形成されている微結晶分散ガラス及
びその製造方法に関する。
よって生じた変質域を核とする微結晶の分散した部分が
材料内部に選択的に形成されている微結晶分散ガラス及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】均質な組成をもつガラスを熱処理するこ
とにより、無数の微小な結晶をマトリックス中に均一に
析出させた結晶化ガラスが開発されており、高強度ガラ
ス材料，低膨張ガラス材料等として実用化されている。
結晶化に際しては、ガラスのマトリックス中に先ず核を
生成し、次いで核を成長させることが重要である。核形
成剤としては、Ａｇ，Ａｕ等の貴金属やＴｉＯ 2 ，Ｚｒ
Ｏ2 等の化合物が知られている。核形成剤をガラス中に
溶解しておき、溶融状態からの冷却過程で、或いはガラ
ス化した後の熱処理によって結晶化を進行させている。
従来の結晶化法では、ガラス全体にわたって分散してい
る核形成剤を中心として結晶化反応が進行するため、特
定の箇所に任意に結晶を析出させることができず、ガラ
ス全体が結晶化する。
とにより、無数の微小な結晶をマトリックス中に均一に
析出させた結晶化ガラスが開発されており、高強度ガラ
ス材料，低膨張ガラス材料等として実用化されている。
結晶化に際しては、ガラスのマトリックス中に先ず核を
生成し、次いで核を成長させることが重要である。核形
成剤としては、Ａｇ，Ａｕ等の貴金属やＴｉＯ 2 ，Ｚｒ
Ｏ2 等の化合物が知られている。核形成剤をガラス中に
溶解しておき、溶融状態からの冷却過程で、或いはガラ
ス化した後の熱処理によって結晶化を進行させている。
従来の結晶化法では、ガラス全体にわたって分散してい
る核形成剤を中心として結晶化反応が進行するため、特
定の箇所に任意に結晶を析出させることができず、ガラ
ス全体が結晶化する。
【０００３】ところで、Ａｕ+ ，Ａｇ+ ，Ｃｕ+ 等の金
属イオンと共にＣｅ3+のような光増感剤（又は光化学的
還元剤）を添加したガラスを原料とし、溶解した無色の
ガラスに紫外線，Ｘ線等を照射・露光し、或いは露光後
に加熱することにより、照射部分が変質し、金属微粒子
分散ガラスとなる。このときの還元反応は次の通りであ
り、たとえば米国特許第２５１５９３７号明細書で詳細
が開示されている。 Ａｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｕ0 ＋Ｓｂ4+ Ａｇ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｇ0 ＋Ｓｂ4+ Ｃｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ｃｕ0 ＋Ｓｂ4+
属イオンと共にＣｅ3+のような光増感剤（又は光化学的
還元剤）を添加したガラスを原料とし、溶解した無色の
ガラスに紫外線，Ｘ線等を照射・露光し、或いは露光後
に加熱することにより、照射部分が変質し、金属微粒子
分散ガラスとなる。このときの還元反応は次の通りであ
り、たとえば米国特許第２５１５９３７号明細書で詳細
が開示されている。 Ａｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｕ0 ＋Ｓｂ4+ Ａｇ+ ＋Ｃｅ3+→Ａｇ0 ＋Ｓｂ4+ Ｃｕ+ ＋Ｃｅ3+→Ｃｕ0 ＋Ｓｂ4+
【０００４】この方法では、生成した変質域を核とし
て、そこに結晶が成長するため、ガラス中で光が照射さ
れた箇所だけに微結晶を選択的に析出させることができ
る。具体的には、マスク等を用いて光が照射される箇所
と照射されない箇所とを作ることにより、光照射箇所だ
けに微結晶を選択析出させる。変質域を核として成長す
る微結晶としては、ハロゲン化物，リチウムケイ酸塩，
バリウムケイ酸塩等がある。しかしながら、ガラス表面
を紫外線で照射するため、変質域がガラス表面に生成す
ることが避けられず、また紫外線照射部分の大半が変質
する。すなわち、ガラスの表面から内部にわたって連続
的に変質し、その変質域を核として微結晶がが析出する
ことになる。その結果、ガラス内部にだけ微結晶を選択
的に析出させることができない。本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、パルスレーザ
光で金属イオン含有ガラスを集光照射することにより、
変質域を核とする微結晶の分散した部分が材料内部に選
択的に形成された微結晶分散ガラスを提供することを目
的とする。
て、そこに結晶が成長するため、ガラス中で光が照射さ
れた箇所だけに微結晶を選択的に析出させることができ
る。具体的には、マスク等を用いて光が照射される箇所
と照射されない箇所とを作ることにより、光照射箇所だ
けに微結晶を選択析出させる。変質域を核として成長す
る微結晶としては、ハロゲン化物，リチウムケイ酸塩，
バリウムケイ酸塩等がある。しかしながら、ガラス表面
を紫外線で照射するため、変質域がガラス表面に生成す
ることが避けられず、また紫外線照射部分の大半が変質
する。すなわち、ガラスの表面から内部にわたって連続
的に変質し、その変質域を核として微結晶がが析出する
ことになる。その結果、ガラス内部にだけ微結晶を選択
的に析出させることができない。本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、パルスレーザ
光で金属イオン含有ガラスを集光照射することにより、
変質域を核とする微結晶の分散した部分が材料内部に選
択的に形成された微結晶分散ガラスを提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の微結晶分散ガラ
スは、その目的を達成するため、パルスレーザ光の集光
照射による金属イオンの還元反応で生成した変質域を核
とする微結晶析出域がガラス材料の内部に選択的に形成
されていることを特徴とする。金属イオンとしては、Ａ
ｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等があ
り、０．０００１〜４重量％の濃度範囲で単体又は複合
してガラスに含ませる。変質域を核として成長する微結
晶には、ハロゲン化物，リチウムケイ酸塩，バリウムケ
イ酸塩，β石英固溶体，βスポジュメン等がある。ま
た、光還元反応を促進させるため、ＣｅＯ2 ：０．００
０１〜２重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：１重量％以下，ＳｎＯ：
０．３重量％以下の１種又は２種以上を増感剤として添
加することが好ましい。
スは、その目的を達成するため、パルスレーザ光の集光
照射による金属イオンの還元反応で生成した変質域を核
とする微結晶析出域がガラス材料の内部に選択的に形成
されていることを特徴とする。金属イオンとしては、Ａ
ｕイオン，Ａｇイオン，Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等があ
り、０．０００１〜４重量％の濃度範囲で単体又は複合
してガラスに含ませる。変質域を核として成長する微結
晶には、ハロゲン化物，リチウムケイ酸塩，バリウムケ
イ酸塩，β石英固溶体，βスポジュメン等がある。ま
た、光還元反応を促進させるため、ＣｅＯ2 ：０．００
０１〜２重量％，Ｓｂ2 Ｏ3 ：１重量％以下，ＳｎＯ：
０．３重量％以下の１種又は２種以上を増感剤として添
加することが好ましい。
【０００６】この微結晶分散ガラスは、金属イオンを含
むガラス材料の内部に集光点が位置するように集光した
パルスレーザ光で前記ガラス材料を照射し、ガラス材料
内部で集光点を相対移動させ又は集光点を相対移動させ
ながらレーザ光をオン・オフすることにより変質域をガ
ラス材料の内部に選択的に生成させ、熱処理によって変
質域を核として微結晶を成長させることにより製造され
る。パルスレーザ光としては、波長３７０ｎｍ〜１．５
μｍをもつものが好ましい。
むガラス材料の内部に集光点が位置するように集光した
パルスレーザ光で前記ガラス材料を照射し、ガラス材料
内部で集光点を相対移動させ又は集光点を相対移動させ
ながらレーザ光をオン・オフすることにより変質域をガ
ラス材料の内部に選択的に生成させ、熱処理によって変
質域を核として微結晶を成長させることにより製造され
る。パルスレーザ光としては、波長３７０ｎｍ〜１．５
μｍをもつものが好ましい。
【０００７】
【作用】パルスレーザ光を集光して金属イオン含有ガラ
スを照射するとき、ガラスに含まれている金属イオン
は、集光照射部分のみで光還元反応を受けて変質し、選
択領域のみに変質域が生成する。この変質域は、金属イ
オンの還元で生成した金属コロイド，金属イオンを含む
領域の空洞化，金属イオンを含む領域の高密度化などが
原因である。レーザ光は、ガラス材料中を通過するが、
集光点以外の光照射部分では光還元反応に必要な光量が
得られない。そのため、ガラス材料の内部だけを選択的
に変質させることが可能になる。そして、光照射後に熱
処理すると、生成した変質域を核として微結晶が成長す
る。レーザ光の非照射部では、変質域の生成がないた
め、熱処理によって微結晶が成長することもない。成長
する微結晶としては、ハロゲン化物，リチウムケイ酸
塩，バリウムケイ酸塩，β石英固溶体，βスポンジュメ
ン等があるが、変質域を核として成長し且つ集光照射部
以外で析出しないものである限り、特にその種類が制約
されるものではない。
スを照射するとき、ガラスに含まれている金属イオン
は、集光照射部分のみで光還元反応を受けて変質し、選
択領域のみに変質域が生成する。この変質域は、金属イ
オンの還元で生成した金属コロイド，金属イオンを含む
領域の空洞化，金属イオンを含む領域の高密度化などが
原因である。レーザ光は、ガラス材料中を通過するが、
集光点以外の光照射部分では光還元反応に必要な光量が
得られない。そのため、ガラス材料の内部だけを選択的
に変質させることが可能になる。そして、光照射後に熱
処理すると、生成した変質域を核として微結晶が成長す
る。レーザ光の非照射部では、変質域の生成がないた
め、熱処理によって微結晶が成長することもない。成長
する微結晶としては、ハロゲン化物，リチウムケイ酸
塩，バリウムケイ酸塩，β石英固溶体，βスポンジュメ
ン等があるが、変質域を核として成長し且つ集光照射部
以外で析出しないものである限り、特にその種類が制約
されるものではない。
【０００８】レーザ照射される母ガラスには、一般にケ
イ酸塩ガラスが使用される。母ガラスの組成は、レーザ
光集光照射前に変質域がマトリックスに析出せず、レー
ザ光集光照射後の熱処理によって集光照射部分だけに生
成した変質域を核として微結晶が選択成長するものであ
る限り、特に制約を受けるものではない。また、各種金
属イオンをガラス中に均一分散させるため、Ｎａ2 Ｏ，
Ｌｉ2 Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等を
適宜添加することが好ましい。レーザ光照射により変質
域を発生させる金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオ
ン，Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等がある。Ａｕイオンをガ
ラスに含ませるためには、塩化金酸の水溶液又は塩化金
の塩酸溶液がガラス原料に添加される。Ａｇイオンの場
合には酸化銀，硝酸銀，塩化銀等が、Ｃｕイオンの場合
には酸化銅，硝酸銅，塩化銅等が、Ｐｔイオンの場合に
は塩化白金酸の水溶液又は塩化白金の塩酸溶液が使用さ
れる。
イ酸塩ガラスが使用される。母ガラスの組成は、レーザ
光集光照射前に変質域がマトリックスに析出せず、レー
ザ光集光照射後の熱処理によって集光照射部分だけに生
成した変質域を核として微結晶が選択成長するものであ
る限り、特に制約を受けるものではない。また、各種金
属イオンをガラス中に均一分散させるため、Ｎａ2 Ｏ，
Ｌｉ2 Ｏ，Ｂ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ａｌ2 Ｏ3 等を
適宜添加することが好ましい。レーザ光照射により変質
域を発生させる金属イオンには、Ａｕイオン，Ａｇイオ
ン，Ｃｕイオン，Ｐｔイオン等がある。Ａｕイオンをガ
ラスに含ませるためには、塩化金酸の水溶液又は塩化金
の塩酸溶液がガラス原料に添加される。Ａｇイオンの場
合には酸化銀，硝酸銀，塩化銀等が、Ｃｕイオンの場合
には酸化銅，硝酸銅，塩化銅等が、Ｐｔイオンの場合に
は塩化白金酸の水溶液又は塩化白金の塩酸溶液が使用さ
れる。
【０００９】ＡｕやＰｔは、極めて還元され易い元素で
あり、ガラスの溶融中に金属として析出し、ルツボの底
部に金属の塊として凝集する場合がある。凝集を避ける
ためには、酸化性の条件下でガラスを溶融させることが
必要であり、酸化剤として硝酸ナトリウム，硝酸カリウ
ム等の硝酸塩原料が使用される。Ａｇイオンを多量に含
むガラスを作製する場合にも、ガラスの溶融中にＡｇが
析出することを防止するため、酸化剤として同様な硝酸
塩原料を使用することが好ましい。硝酸塩原料の使用
は、特にＡｇの添加量が多い場合に有効である。他方、
Ｃｕは、ガラスの溶融中に極めて酸化され易く、適当な
還元状態で溶融しないとＣｕ2+となり、青味を帯びたガ
ラスになってしまう。この点、Ｃｕイオン含有ガラスを
得る上ではガラスのマトリックス中でＣｕ+ となってい
ることが好ましいことから、ＳｎＯ，サッカロース，炭
素等の適当な還元剤を加えた条件下でガラスを溶融す
る。しかし、過剰の還元剤を添加するとＣｕイオンが還
元されて金属Ｃｕが析出するので、還元剤の添加量を適
正に維持することが必要である。
あり、ガラスの溶融中に金属として析出し、ルツボの底
部に金属の塊として凝集する場合がある。凝集を避ける
ためには、酸化性の条件下でガラスを溶融させることが
必要であり、酸化剤として硝酸ナトリウム，硝酸カリウ
ム等の硝酸塩原料が使用される。Ａｇイオンを多量に含
むガラスを作製する場合にも、ガラスの溶融中にＡｇが
析出することを防止するため、酸化剤として同様な硝酸
塩原料を使用することが好ましい。硝酸塩原料の使用
は、特にＡｇの添加量が多い場合に有効である。他方、
Ｃｕは、ガラスの溶融中に極めて酸化され易く、適当な
還元状態で溶融しないとＣｕ2+となり、青味を帯びたガ
ラスになってしまう。この点、Ｃｕイオン含有ガラスを
得る上ではガラスのマトリックス中でＣｕ+ となってい
ることが好ましいことから、ＳｎＯ，サッカロース，炭
素等の適当な還元剤を加えた条件下でガラスを溶融す
る。しかし、過剰の還元剤を添加するとＣｕイオンが還
元されて金属Ｃｕが析出するので、還元剤の添加量を適
正に維持することが必要である。
【００１０】ガラスに含まれるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ
等の金属の濃度は、０．０００１〜４重量％，特に０．
００２〜０．５重量％の範囲に調整することが好まし
い。金属濃度が０．０００１重量％未満では、レーザ光
照射又は照射後の熱処理によって変質域が生成しないこ
とがある。逆に４重量％を超える金属濃度では、ガラス
の溶融中又は溶融状態から冷却してガラス化する際に金
属コロイド，金属粒子等の変質域が生成され、或いは熱
処理過程でレーザ光の集光照射部以外も変質する虞れが
ある。その結果、ガラス材料の選択された内部のみに微
結晶を析出させることが困難になる。レーザ光に対する
ガラスの感光性は、ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯの１
種又は２種以上を添加することにより向上させることが
できる。ＣｅＯ2 の添加量は０．０００１〜２重量％の
範囲に、Ｓｂ2 Ｏ3 の添加量は１重量％以下の範囲に、
ＳｎＯの添加量は０．３重量％以下の範囲に設定するこ
とが好ましい。
等の金属の濃度は、０．０００１〜４重量％，特に０．
００２〜０．５重量％の範囲に調整することが好まし
い。金属濃度が０．０００１重量％未満では、レーザ光
照射又は照射後の熱処理によって変質域が生成しないこ
とがある。逆に４重量％を超える金属濃度では、ガラス
の溶融中又は溶融状態から冷却してガラス化する際に金
属コロイド，金属粒子等の変質域が生成され、或いは熱
処理過程でレーザ光の集光照射部以外も変質する虞れが
ある。その結果、ガラス材料の選択された内部のみに微
結晶を析出させることが困難になる。レーザ光に対する
ガラスの感光性は、ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯの１
種又は２種以上を添加することにより向上させることが
できる。ＣｅＯ2 の添加量は０．０００１〜２重量％の
範囲に、Ｓｂ2 Ｏ3 の添加量は１重量％以下の範囲に、
ＳｎＯの添加量は０．３重量％以下の範囲に設定するこ
とが好ましい。
【００１１】ＣｅＯ2 の添加量が０．０００１重量％未
満では、濃度が低過ぎることから増感剤としてＣｅＯ2
が機能しないことがある。逆に２重量％を超える過剰の
ＣｅＯ2 を添加すると感光性が高くなりすぎ、集光点以
外の照射部分やレーザ光非照射部分にまでが変質し、こ
の変質域を核として微結晶が予期しない箇所に析出する
虞れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯもそれぞれ１重量％，
０．３重量％までの添加で適度の感光性を付与するが、
１重量％，０．３重量％を超える過剰添加では集光点以
外の照射部分やレーザ光非照射部分にまで微結晶が析出
する虞れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 は、ＳｎＯに比較して清澄
作用があるので、ＳｎＯよりも好適な増感剤である。Ｓ
ｎＯの原料としては、ＳｎＯの外にＳｎＯ2 も使用でき
る。
満では、濃度が低過ぎることから増感剤としてＣｅＯ2
が機能しないことがある。逆に２重量％を超える過剰の
ＣｅＯ2 を添加すると感光性が高くなりすぎ、集光点以
外の照射部分やレーザ光非照射部分にまでが変質し、こ
の変質域を核として微結晶が予期しない箇所に析出する
虞れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯもそれぞれ１重量％，
０．３重量％までの添加で適度の感光性を付与するが、
１重量％，０．３重量％を超える過剰添加では集光点以
外の照射部分やレーザ光非照射部分にまで微結晶が析出
する虞れがある。Ｓｂ2 Ｏ3 は、ＳｎＯに比較して清澄
作用があるので、ＳｎＯよりも好適な増感剤である。Ｓ
ｎＯの原料としては、ＳｎＯの外にＳｎＯ2 も使用でき
る。
【００１２】ガラス材料の内部に微結晶が選択的に析出
した微結晶分散ガラスを製造するためには、材料内部に
パルスレーザ光を集光し、材料内部で集光点を相対移動
させることによって変質域を生成させ、引き続く熱処理
によって変質域を核として微結晶を成長させる。熱処理
は微結晶が成長する温度域で行われるが、過度に高温の
熱処理では集光照射部以外にも変質域や微結晶が生成・
析出する虞れがある。光源にはパルスレーザが使用さ
れ、波長が３７０ｎｍ〜１．５μｍのパルスレーザ光を
出射することが好ましい。照射波長が３７０ｎｍに達し
ないパルスレーザ光では、光照射された部分以外で金属
イオンの還元反応により変質域が生成し、これを核とし
て微結晶が成長する虞れがある。逆に１．５μｍを超え
る照射波長では、集光照射によっても集光部分に金属イ
オンの還元反応が起こらず、微結晶の成長に有効な変質
域が生成しにくくなる。
した微結晶分散ガラスを製造するためには、材料内部に
パルスレーザ光を集光し、材料内部で集光点を相対移動
させることによって変質域を生成させ、引き続く熱処理
によって変質域を核として微結晶を成長させる。熱処理
は微結晶が成長する温度域で行われるが、過度に高温の
熱処理では集光照射部以外にも変質域や微結晶が生成・
析出する虞れがある。光源にはパルスレーザが使用さ
れ、波長が３７０ｎｍ〜１．５μｍのパルスレーザ光を
出射することが好ましい。照射波長が３７０ｎｍに達し
ないパルスレーザ光では、光照射された部分以外で金属
イオンの還元反応により変質域が生成し、これを核とし
て微結晶が成長する虞れがある。逆に１．５μｍを超え
る照射波長では、集光照射によっても集光部分に金属イ
オンの還元反応が起こらず、微結晶の成長に有効な変質
域が生成しにくくなる。
【００１３】光源から出射されたレーザ光は、レンズ等
の集光装置によって集光される。このとき、ガラス材料
の内部に位置するように集光点を調節する。この集光点
を連続的にガラス材料内部で移動させるとき、連続的な
変質域がガラス内部に形成され、変質域を核とする連続
的な微結晶析出部が熱処理によって形成される。また、
スポット，スポットで照射するようなステップスキャン
を採用すると、変質域がドット状に生成するため、熱処
理によってその変質域に対応した微結晶析出域がガラス
材料内部にドット状に形成される。更に、ガラスに対し
て三次元的に集光点を相対移動させると、三次元的な微
結晶析出域がガラス材料内部に形成される。ガラス材料
に対する集光点の相対移動には、レーザ光の集光点を固
定してガラス材料を移動させる方法，ガラス材料を固定
して集光点を移動させる方法，両者の併用等が採用され
る。パルスレーザ光のピークパワーは、１パルス当りの
出力エネルギ（Ｊ）をパルス幅（秒）で割った値として
ワット（Ｗ）で表される。ピークパワー密度は、単位面
積（ｃｍ2 ）当りのピークパワーであり、Ｗ／ｃｍ2 で
表される。
の集光装置によって集光される。このとき、ガラス材料
の内部に位置するように集光点を調節する。この集光点
を連続的にガラス材料内部で移動させるとき、連続的な
変質域がガラス内部に形成され、変質域を核とする連続
的な微結晶析出部が熱処理によって形成される。また、
スポット，スポットで照射するようなステップスキャン
を採用すると、変質域がドット状に生成するため、熱処
理によってその変質域に対応した微結晶析出域がガラス
材料内部にドット状に形成される。更に、ガラスに対し
て三次元的に集光点を相対移動させると、三次元的な微
結晶析出域がガラス材料内部に形成される。ガラス材料
に対する集光点の相対移動には、レーザ光の集光点を固
定してガラス材料を移動させる方法，ガラス材料を固定
して集光点を移動させる方法，両者の併用等が採用され
る。パルスレーザ光のピークパワーは、１パルス当りの
出力エネルギ（Ｊ）をパルス幅（秒）で割った値として
ワット（Ｗ）で表される。ピークパワー密度は、単位面
積（ｃｍ2 ）当りのピークパワーであり、Ｗ／ｃｍ2 で
表される。
【００１４】集光点におけるパルスレーザ光のピークパ
ワー密度は、１０8 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあるこ
とが好ましい。１０8 Ｗ／ｃｍ2 未満のピークパワー密
度では、集光部分で金属イオンの還元反応が起こらず、
微結晶の析出に有効な変質域が生成しない。逆に１０15
Ｗ／ｃｍ2 を超えるピークパワー密度では、集光点以外
の部分でも金属イオンが還元反応し、望ましくない変質
域の生成，ひいては微結晶の析出が生じる。また、過度
に大きなエネルギ量のレーザ光は、実用的にも得ること
が困難である。レーザ光のピークパワー密度が同じであ
ると、金属イオンの還元反応は、パルス幅の狭いレーザ
光ほど起こり易い。この点では、１０-10 秒以下のパル
ス幅をもつレーザ光が好ましい。広すぎるパルス幅をも
つレーザ光では、金属イオンの還元反応を起こすために
非常に大きなエネルギをもったレーザ光で照射すること
が必要になり、ガラス材料を破壊する虞れがある。照射
量は、金属イオンの還元反応に必要な量に設定される。
また、パルスレーザの繰返し周期（パルスとパルスの間
隔）は、特に限定されるものではなく、ピークエネルギ
密度，ショット数等に依存して定まる。
ワー密度は、１０8 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあるこ
とが好ましい。１０8 Ｗ／ｃｍ2 未満のピークパワー密
度では、集光部分で金属イオンの還元反応が起こらず、
微結晶の析出に有効な変質域が生成しない。逆に１０15
Ｗ／ｃｍ2 を超えるピークパワー密度では、集光点以外
の部分でも金属イオンが還元反応し、望ましくない変質
域の生成，ひいては微結晶の析出が生じる。また、過度
に大きなエネルギ量のレーザ光は、実用的にも得ること
が困難である。レーザ光のピークパワー密度が同じであ
ると、金属イオンの還元反応は、パルス幅の狭いレーザ
光ほど起こり易い。この点では、１０-10 秒以下のパル
ス幅をもつレーザ光が好ましい。広すぎるパルス幅をも
つレーザ光では、金属イオンの還元反応を起こすために
非常に大きなエネルギをもったレーザ光で照射すること
が必要になり、ガラス材料を破壊する虞れがある。照射
量は、金属イオンの還元反応に必要な量に設定される。
また、パルスレーザの繰返し周期（パルスとパルスの間
隔）は、特に限定されるものではなく、ピークエネルギ
密度，ショット数等に依存して定まる。
【００１５】
実施例１〜５：（Ａｕイオンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｚ
ｎＯ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ 2 Ｏ3 ，塩化金酸の水溶液を原料
とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入
した後、１５００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら
加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に
流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られた
ガラス板を４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去
した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製し
た。得られた試料を、集光したパルスレーザ光で照射し
た。すなわち、図１（ａ）に示すようにパルスレーザ光
１をレンズ２で集光し、集光点３が試料４の内部に位置
するように調整した。パルスレーザ光１としては、Ａｒ
レーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパ
ルス幅１．５×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ，
波長８００ｎｍの光を使用した。ピークエネルギ密度１
０10〜１０15Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５秒間照射し、ガ
ラス試料４をスキャンさせた。
ｎＯ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ 2 Ｏ3 ，塩化金酸の水溶液を原料
とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入
した後、１５００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら
加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に
流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られた
ガラス板を４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去
した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製し
た。得られた試料を、集光したパルスレーザ光で照射し
た。すなわち、図１（ａ）に示すようにパルスレーザ光
１をレンズ２で集光し、集光点３が試料４の内部に位置
するように調整した。パルスレーザ光１としては、Ａｒ
レーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパ
ルス幅１．５×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ，
波長８００ｎｍの光を使用した。ピークエネルギ密度１
０10〜１０15Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に５秒間照射し、ガ
ラス試料４をスキャンさせた。
【００１６】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の試
料４を光学顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示す
ように集光照射部分にはリチウムケイ酸塩の微結晶析出
域５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点
３の軌跡に対応する連続領域であった。このことから、
レーザ光の集光照射によって、ガラス材料内部の集光照
射部分にだけ選択的に微結晶が析出することが確認され
る。形成された微結晶析出域５を後述する比較例１の微
結晶析出域と比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択
的に微結晶が析出しているものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の試
料４を光学顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示す
ように集光照射部分にはリチウムケイ酸塩の微結晶析出
域５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点
３の軌跡に対応する連続領域であった。このことから、
レーザ光の集光照射によって、ガラス材料内部の集光照
射部分にだけ選択的に微結晶が析出することが確認され
る。形成された微結晶析出域５を後述する比較例１の微
結晶析出域と比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択
的に微結晶が析出しているものといえる。
【００１７】
【００１８】実施例６〜１０：（Ａｇイオン及びＡｕイ
オンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩化金
酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃ
ｃルツボに投入した後、１４００〜１５００℃大気雰囲
気中で２時間撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解し
たガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの板に
成形し冷却した。得られたガラス板を４００〜４５０℃
でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１
ｍｍの試料を作製した。得られた試料４を、集光したパ
ルスレーザ光で照射した。本実施例では、図２（ａ）に
示すようにパルスレーザ光１をレンズ２で集光し、集光
点３が試料４の内部に位置するように調整した。パルス
レーザ光１としては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファイ
アレーザから発振されたパルス幅２×１０-13 秒，繰返
し周期１ｋＨｚ，波長６３０ｎｍの光を使用した。ピー
クエネルギ密度１０13Ｗ／ｃｍ2で集光点３に５秒間照
射した後、レーザ光１のガラス試料４への入射を止めて
ガラス試料４をスキャンさせ、再度同じ条件で集光照射
を繰り返した。
オンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，
Ａｌ2 Ｏ3 ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩化金
酸水溶液を原料とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃ
ｃルツボに投入した後、１４００〜１５００℃大気雰囲
気中で２時間撹拌しながら加熱溶解した。均一に溶解し
たガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの板に
成形し冷却した。得られたガラス板を４００〜４５０℃
でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１
ｍｍの試料を作製した。得られた試料４を、集光したパ
ルスレーザ光で照射した。本実施例では、図２（ａ）に
示すようにパルスレーザ光１をレンズ２で集光し、集光
点３が試料４の内部に位置するように調整した。パルス
レーザ光１としては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファイ
アレーザから発振されたパルス幅２×１０-13 秒，繰返
し周期１ｋＨｚ，波長６３０ｎｍの光を使用した。ピー
クエネルギ密度１０13Ｗ／ｃｍ2で集光点３に５秒間照
射した後、レーザ光１のガラス試料４への入射を止めて
ガラス試料４をスキャンさせ、再度同じ条件で集光照射
を繰り返した。
【００１９】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示す
ように集光照射部分にリチウムケイ酸塩の微結晶析出域
５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点３
への繰返し照射に対応する点状領域であった。微結晶析
出域５を後述する比較例２の微結晶析出部分と比較する
と、ガラス材料の内部にだけ選択的にリチウムケイ酸塩
の微結晶が析出しているものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示す
ように集光照射部分にリチウムケイ酸塩の微結晶析出域
５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点３
への繰返し照射に対応する点状領域であった。微結晶析
出域５を後述する比較例２の微結晶析出部分と比較する
と、ガラス材料の内部にだけ選択的にリチウムケイ酸塩
の微結晶が析出しているものといえる。
【００２０】
【００２１】実施例１１〜１５：（Ｃｕイオンを含む母
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｚ
ｎＯ，Ｃｕ2 Ｏ，ＣｅＯ2 ，ＳｎＯ2 を原料とし、粉体
４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１
５５０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、
厚み２ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラス板を
４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨
し厚み１ｍｍの試料を作製した。得られた試料を、実施
例１と同様に集光したパルスレーザ光で照射した。パル
スレーザ光１としては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファ
イアレーザから発振されたパルス幅１×１０-13 〜６×
１０-12 秒，繰返し周期８２ＭＨｚ，波長７５０ｎｍの
光を使用した。ピークエネルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で
集光点３に５分間照射し、ガラス試料４をスキャンさせ
た。照射後の各試料は、電気炉中で室温から昇温速度５
℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間保持した後、更に
昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃で３０分間保持し
た後、炉内で放冷した。
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｚ
ｎＯ，Ｃｕ2 Ｏ，ＣｅＯ2 ，ＳｎＯ2 を原料とし、粉体
４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１
５５０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し
た。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、
厚み２ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラス板を
４５０℃でアニールして歪みを除去した後、切断・研磨
し厚み１ｍｍの試料を作製した。得られた試料を、実施
例１と同様に集光したパルスレーザ光で照射した。パル
スレーザ光１としては、Ａｒレーザ励起のＴｉ−サファ
イアレーザから発振されたパルス幅１×１０-13 〜６×
１０-12 秒，繰返し周期８２ＭＨｚ，波長７５０ｎｍの
光を使用した。ピークエネルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で
集光点３に５分間照射し、ガラス試料４をスキャンさせ
た。照射後の各試料は、電気炉中で室温から昇温速度５
℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間保持した後、更に
昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃で３０分間保持し
た後、炉内で放冷した。
【００２２】熱処理後の各試料を光学顕微鏡で観察した
ところ、図１（ｂ）に示すようにリチウムケイ酸塩の微
結晶析出域５が形成されていた。この微結晶析出域５
は、集光点３への繰返し照射に対応する連続領域であっ
た。また、微結晶析出域５を後述する比較例２の微結晶
析出部分と比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的
にリチウムケイ酸塩の微結晶が析出しているものといえ
る。
ところ、図１（ｂ）に示すようにリチウムケイ酸塩の微
結晶析出域５が形成されていた。この微結晶析出域５
は、集光点３への繰返し照射に対応する連続領域であっ
た。また、微結晶析出域５を後述する比較例２の微結晶
析出部分と比較すると、ガラス材料の内部にだけ選択的
にリチウムケイ酸塩の微結晶が析出しているものといえ
る。
【００２３】
【００２４】実施例１６〜２０：（Ａｇイオンを含む母
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｎａ
Ｆ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2 を原料
とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入
した後、１４５０〜１５００℃大気雰囲気中で２時間撹
拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅
製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却し
た。得られたガラス板を４００〜４５０℃でアニールし
て歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試
料を作製した。得られた試料４を、実施例２と同様にし
てＡｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振さ
れたパルス幅２×１０-13 秒，繰返し周期１ｋＨｚ，波
長４００ｎｍ〜１．３μｍのパルスレーザ光で集光照射
した。ピークエネルギ密度１０ 13Ｗ／ｃｍ2 で集光点３
に５秒間照射した後、レーザ光１のガラス試料４への入
射を止めてガラス試料４をスキャンさせ、再度同じ条件
で集光照射を繰り返した。
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｎａ
Ｆ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2，Ｓｂ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2 を原料
とし、粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入
した後、１４５０〜１５００℃大気雰囲気中で２時間撹
拌しながら加熱溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅
製の鋳型に流し込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却し
た。得られたガラス板を４００〜４５０℃でアニールし
て歪みを除去した後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試
料を作製した。得られた試料４を、実施例２と同様にし
てＡｒレーザ励起のＴｉ−サファイアレーザから発振さ
れたパルス幅２×１０-13 秒，繰返し周期１ｋＨｚ，波
長４００ｎｍ〜１．３μｍのパルスレーザ光で集光照射
した。ピークエネルギ密度１０ 13Ｗ／ｃｍ2 で集光点３
に５秒間照射した後、レーザ光１のガラス試料４への入
射を止めてガラス試料４をスキャンさせ、再度同じ条件
で集光照射を繰り返した。
【００２５】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、１００℃まで冷却し、１時間保持した後、
更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃で３０分間保
持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学顕
微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように集光照
射部分にフッ化ナトリウムの微結晶析出域５が形成され
ていた。この微結晶析出域５は、集光点３への繰返し照
射に対応する点状領域であった。また、微結晶析出域５
を後述する比較例２の微結晶析出部分と比較すると、レ
ーザ光の集光照射によってガラス材料の内部にだけ選択
的にフッ化ナトリウムの微結晶が三次元的に析出してい
るものといえる。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０℃で３０分間
保持した後、１００℃まで冷却し、１時間保持した後、
更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０℃で３０分間保
持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各試料を光学顕
微鏡で観察したところ、図２（ｂ）に示すように集光照
射部分にフッ化ナトリウムの微結晶析出域５が形成され
ていた。この微結晶析出域５は、集光点３への繰返し照
射に対応する点状領域であった。また、微結晶析出域５
を後述する比較例２の微結晶析出部分と比較すると、レ
ーザ光の集光照射によってガラス材料の内部にだけ選択
的にフッ化ナトリウムの微結晶が三次元的に析出してい
るものといえる。
【００２６】
【００２７】実施例２１，２２：（Ｐｔイオンを含む母
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｃ
ｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩化白金酸の水溶液を原料とし、
粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した
後、１５００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱
溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し
込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラ
ス板を４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去した
後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得
られた試料４を、実施例１と同様にしてＡｒレーザ励起
のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパルス幅１．
０×１０-13 秒，繰返し周期１００〜５００Ｈｚ，波長
４５０ｎｍのパルスレーザ光で集光照射した。ピークエ
ネルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に１〜５分間照
射し、レーザ光１でガラス試料４をスキャンした。
ガラス） ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，Ｃ
ｅＯ2 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，塩化白金酸の水溶液を原料とし、
粉体４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した
後、１５００℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱
溶解した。均一に溶解したガラスを黄銅製の鋳型に流し
込み、厚み５ｍｍの板に成形し冷却した。得られたガラ
ス板を４００〜４５０℃でアニールして歪みを除去した
後、切断・研磨し厚み１〜３ｍｍの試料を作製した。得
られた試料４を、実施例１と同様にしてＡｒレーザ励起
のＴｉ−サファイアレーザから発振されたパルス幅１．
０×１０-13 秒，繰返し周期１００〜５００Ｈｚ，波長
４５０ｎｍのパルスレーザ光で集光照射した。ピークエ
ネルギ密度１０12Ｗ／ｃｍ2 で集光点３に１〜５分間照
射し、レーザ光１でガラス試料４をスキャンした。
【００２８】照射後のガラス試料４を電気炉に入れ、室
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５５０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示す
ように集光照射部分にリチウムケイ酸塩の微結晶析出域
５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点３
の軌跡に対応する連続領域であった。このことから、レ
ーザ光の集光照射により、ガラス材料内部の集光照射部
分にだけ選択的に微結晶が析出したことが確認される。
温から昇温速度５℃／分で昇温し、５５０℃で３０分間
保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温し、６００℃
で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の各
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図１（ｂ）に示す
ように集光照射部分にリチウムケイ酸塩の微結晶析出域
５が形成されていた。この微結晶析出域５は、集光点３
の軌跡に対応する連続領域であった。このことから、レ
ーザ光の集光照射により、ガラス材料内部の集光照射部
分にだけ選択的に微結晶が析出したことが確認される。
【００２９】
【００３０】比較例１：（Ａｕイオンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｌｉ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，塩化金の水溶液を原料とし、粉体４０
０ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１４５
０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し、表
３に示す組成をもつガラスを調製した。均一に溶解した
ガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの板に成
形し冷却した。得られたガラス板を４５０℃でアニール
して歪みを除去した後、切断・研磨し厚み２ｍｍの試料
を作製した。次いで、図３（ａ）に示すように、マスク
６を透過した１０００ＷのＨｇ−Ｘｅアークランプ７の
光で試料４を１０分間照射した。照射後の試料４を電気
炉に入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０
℃で３０分間保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温
し、５８０℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。
熱処理後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、図３
（ｂ）に示すように、ガラス表面からガラス内部に延び
たリチウムケイ酸塩の微結晶析出域８が形成されてい
た。微結晶析出域８は、アークランプ７から入射した光
の光路に沿っており、本発明に従った実施例にみられた
ようなガラス材料の内部にだけ選択的に微結晶が析出し
た領域とは異なっていた。
Ｏ3 ，ＣｅＯ2 ，塩化金の水溶液を原料とし、粉体４０
０ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１４５
０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解し、表
３に示す組成をもつガラスを調製した。均一に溶解した
ガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの板に成
形し冷却した。得られたガラス板を４５０℃でアニール
して歪みを除去した後、切断・研磨し厚み２ｍｍの試料
を作製した。次いで、図３（ａ）に示すように、マスク
６を透過した１０００ＷのＨｇ−Ｘｅアークランプ７の
光で試料４を１０分間照射した。照射後の試料４を電気
炉に入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、５４０
℃で３０分間保持した後、更に昇温速度５℃／分で昇温
し、５８０℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。
熱処理後の試料を光学顕微鏡で観察したところ、図３
（ｂ）に示すように、ガラス表面からガラス内部に延び
たリチウムケイ酸塩の微結晶析出域８が形成されてい
た。微結晶析出域８は、アークランプ７から入射した光
の光路に沿っており、本発明に従った実施例にみられた
ようなガラス材料の内部にだけ選択的に微結晶が析出し
た領域とは異なっていた。
【００３１】比較例２：（Ａｇイオンを含む母ガラス） ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｎａ
Ｆ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2，Ｓｂ2 Ｏ3 を原料とし、粉体
４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１
４５０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解
し、表３に示す組成をもつガラスを調製した。均一に溶
解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの
板に成形し冷却した。得られたガラス板を４００℃でア
ニールして歪みを除去した後、切断・研磨し厚み２ｍｍ
の試料を作製した。次いで、図３（ａ）に示すように、
マスク６を透過した１０００ＷのＨｇ−Ｘｅアークラン
プ７の光で試料４を１０分間照射した。照射後の試料４
を電気炉に入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、
５４０℃で３０分間保持した後、１００℃まで冷却して
１時間保持し、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０
℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図３（ｂ）に示す
ように、ガラス表面からガラス内部に延びたフッ化ナト
リウムの微結晶析出域８が形成されていた。微結晶析出
域８は、アークランプ７から入射した光の光路に沿って
連続しているが、本発明に従った実施例にみられたよう
なガラス材料の内部にだけ選択的に微結晶が析出した領
域とは異なっていた。
Ｆ，ＡｇＣｌ，ＣｅＯ2，Ｓｂ2 Ｏ3 を原料とし、粉体
４００ｇを白金製の３００ｃｃルツボに投入した後、１
４５０℃大気雰囲気中で２時間撹拌しながら加熱溶解
し、表３に示す組成をもつガラスを調製した。均一に溶
解したガラスを黄銅製の鋳型に流し込み、厚み３ｍｍの
板に成形し冷却した。得られたガラス板を４００℃でア
ニールして歪みを除去した後、切断・研磨し厚み２ｍｍ
の試料を作製した。次いで、図３（ａ）に示すように、
マスク６を透過した１０００ＷのＨｇ−Ｘｅアークラン
プ７の光で試料４を１０分間照射した。照射後の試料４
を電気炉に入れ、室温から昇温速度５℃／分で昇温し、
５４０℃で３０分間保持した後、１００℃まで冷却して
１時間保持し、更に昇温速度５℃／分で昇温し、５８０
℃で３０分間保持した後、炉内で放冷した。熱処理後の
試料を光学顕微鏡で観察したところ、図３（ｂ）に示す
ように、ガラス表面からガラス内部に延びたフッ化ナト
リウムの微結晶析出域８が形成されていた。微結晶析出
域８は、アークランプ７から入射した光の光路に沿って
連続しているが、本発明に従った実施例にみられたよう
なガラス材料の内部にだけ選択的に微結晶が析出した領
域とは異なっていた。
【００３２】
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の微結晶
分散ガラスにおいては、ガラス材料の内部に集光点を調
節したレーザ光で照射されることにより金属イオンの光
還元反応で生成した金属コロイド等の変質域を核として
微結晶を材料内部にだけ選択析出させた微結晶析出域が
形成されている。そのため、従来の熱処理やガラス表面
からの照射によって形成した微結晶析出域と異なり、ニ
ーズに対応した複雑な三次元的パターンの微結晶析出域
も形成可能であり、意匠ガラス，機能ガラス等として使
用できる。
分散ガラスにおいては、ガラス材料の内部に集光点を調
節したレーザ光で照射されることにより金属イオンの光
還元反応で生成した金属コロイド等の変質域を核として
微結晶を材料内部にだけ選択析出させた微結晶析出域が
形成されている。そのため、従来の熱処理やガラス表面
からの照射によって形成した微結晶析出域と異なり、ニ
ーズに対応した複雑な三次元的パターンの微結晶析出域
も形成可能であり、意匠ガラス，機能ガラス等として使
用できる。
【図１】 ガラス材料内部に集光点を調節したレーザ光
でガラス試料を照射している状態（ａ）及びガラス材料
の内部に連続した微結晶析出域が形成された微結晶分散
ガラス（ｂ）
でガラス試料を照射している状態（ａ）及びガラス材料
の内部に連続した微結晶析出域が形成された微結晶分散
ガラス（ｂ）
【図２】 ガラス材料内部に集光点を調節したレーザ光
をオン・オフしながらガラス試料を照射している状態
（ａ）及びガラス材料の内部に点状の微結晶析出域が形
成された微結晶分散ガラス（ｂ）
をオン・オフしながらガラス試料を照射している状態
（ａ）及びガラス材料の内部に点状の微結晶析出域が形
成された微結晶分散ガラス（ｂ）
【図３】 マスクを透過する光でガラス材料を照射して
いる状態（ａ）及び表面から内部に延びた微結晶析出域
が形成された微結晶分散ガラス（ｂ）
いる状態（ａ）及び表面から内部に延びた微結晶析出域
が形成された微結晶分散ガラス（ｂ）
１：レーザ光 ２：レンズ ３：集光点 ４：ガ
ラス試料 ５：微結晶析出域 ６：マスク ７：
アークランプ ８：表面から内部に延びた微結晶析出
域
ラス試料 ５：微結晶析出域 ６：マスク ７：
アークランプ ８：表面から内部に延びた微結晶析出
域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 清貴 奈良県奈良市朱雀一丁目13番22号 (72)発明者 平尾 一之 京都府相楽郡木津町木津川台三丁目５番８ 号
Claims (7)
- 【請求項１】 パルスレーザ光の集光照射による金属イ
オンの還元反応で生成した変質域を核とする微結晶析出
域がガラス材料の内部に選択的に形成されている微結晶
分散ガラス。 - 【請求項２】 金属イオンがＡｕイオン，Ａｇイオン，
Ｃｕイオン，Ｐｔイオンの１種又は２種以上である請求
項１記載の微結晶分散ガラス。 - 【請求項３】 ０．０００１〜４重量％の濃度範囲で金
属イオンを含む請求項１又は２記載の微結晶分散ガラ
ス。 - 【請求項４】 微結晶がハロゲン化物，リチウムケイ酸
塩，バリウムケイ酸塩，β石英固溶体，βスポジュメン
の１種又は２種以上である請求項１〜３の何れかに記載
の微結晶分散ガラス。 - 【請求項５】 ＣｅＯ2 ：０．０００１〜２重量％，Ｓ
ｂ2 Ｏ3 ：１重量％以下，ＳｎＯ：０．３重量％以下の
１種又は２種以上を増感剤として含む請求項１〜４の何
れかに記載の微結晶分散ガラス。 - 【請求項６】 金属イオンを含むガラス材料の内部に集
光点が位置するように集光したパルスレーザ光で前記ガ
ラス材料を照射し、ガラス材料内部で集光点を相対移動
させ又は集光点を相対移動させながらレーザ光をオン・
オフすることにより変質域を生成させ、熱処理によって
前記変質域を核とする微結晶析出域をガラス材料内部に
選択的に形成させることを特徴とする微結晶分散ガラス
の製造方法。 - 【請求項７】 波長３７０ｎｍ〜１．５μｍのパルスレ
ーザ光でガラス材料を照射する請求項６記載の微結晶分
散ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22918397A JPH1171139A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微結晶分散ガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22918397A JPH1171139A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微結晶分散ガラス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1171139A true JPH1171139A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16888111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22918397A Pending JPH1171139A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 微結晶分散ガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1171139A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007531249A (ja) * | 2003-07-18 | 2007-11-01 | ユーシーエルティ リミテッド | フォトマスク内の臨界寸法の変動を補正するための方法 |
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-
1997
- 1997-08-26 JP JP22918397A patent/JPH1171139A/ja active Pending
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