透明复合氧化物烧结体、其制造方法和磁光学设备
阅读：46发布：2024-02-07
专利汇可以提供透明复合氧化物烧结体、其制造方法和磁光学设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种透明复合 氧 化物 烧结 体、其制造方法和磁光学设备。通过在惰性气氛或 真空 中烧结成型体并且对烧结的成型体进行HIP处理而制造透明复合氧化物烧结体，条件是该成型体由基于稀土氧化物：(TbxY1-x)2O3的原料粉末成型，其中0.4≤x≤0.6，并且在空气中以15℃/min的加热速率从室温加热时，该成型体显示出至少y％的起因于氧化反应的重量增加，y由式：y＝2x+0.3确定。由于控制Tb离子的价态，因此该烧结体具有长发光寿命。，下面是透明复合氧化物烧结体、其制造方法和磁光学设备专利的具体信息内容。
1.透明复合氧化物烧结体的制造方法，包括如下步骤：
在惰性气氛或真空中烧结成型体，该成型体由基于由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的稀土氧化物的原料粉末成型，其中x为0.4-0.6的数，在空气中以15℃/min的加热速率从室温加热时，从该成型体或者在与该成型体相同的条件下制备的成型体中取出的粉末样品显示出至少y％的重量增加，该重量增加起因于从至少250℃的温度开始的氧化反应，y由式(I)确定：
y＝2x+0.3 (I),和
对该烧结的成型体进行热等静压(HIP)以形成透明复合氧化物烧结体，其中当用波长
380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分，并且由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该原料粉末还含有烧结助剂，该烧结助剂包括选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该原料粉末通过下述操作而得到：提供水溶液，该水溶液含有(a)铽离子、(b)钇离子和(c)选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的离子；使成分(a)、(b)和(c)从该溶液中共沉淀；将该共沉淀物过滤和氧化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该原料粉末通过下述操作而得到：对该共沉淀物或其氧化物进行热处理，该热处理包括：在800℃以上且小于1,200℃的温度下在含氧气氛中加热，然后在惰性气氛、真空或还原气氛下冷却。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在该成型步骤后在350℃以下的温度下已对该成型体进行了粘结剂烧失。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在该烧失步骤后在100℃-350℃的温度下在还原气氛中已对该成型体进行了还原处理。
7.透明复合氧化物烧结体，其通过烧结由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的稀土氧化物而得到，其中x为0.4-0.6的数，其中当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分，并且由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。
8.磁光学设备，其包括使用根据权利要求7所述的透明复合氧化物烧结体的法拉第转子。
透明复合氧化物烧结体、其制造方法和磁光学设备
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本发明涉及复合氧化物(TbxY1-x)2O3的透明烧结体的制造方法，该复合氧化物(TbxY1-x)2O3的透明烧结体在可见至红外区域中具有透光性并且适合作为磁光学设备材料用于光学用途。
背景技术
[0004] 由于通过利用非接触工艺(其容易控制能量密度和照射时间)从而能够以最小的残留应变和热变形来进行加工，因此激光束加工目前受到大量关注。对激光加工机进行研究以增加它们的输出量，同时将加工用途的范围从刻印扩展到切割。随着激光加工机的输出量增加，即使在轻微吸收下也能够发生热透镜效应，这需要其中使用的光学部件具有高品质。热透镜效应是如下现象：吸收高功率激光束时将光学材料加热，产生折射率的梯度，由此在激光加工过程中焦距变化。由于焦距的变化导致激光振荡的不稳定和加工精度的降低，因此不能将易于发生热透镜效应的光学部件用于高功率用途。
[0005] 在安装于激光加工机中的光学部件中，也称为光隔离器的磁光学设备是重要的光学部件，原因在于由该设备透射激光束并且其品质直接关系到激光加工的品质。光隔离器是防止光学系统内或由目标材料反射的返回光进入光源内部的光学部件。如果返回光进入光源，则激光振荡变得不稳定，无法实现高加工精度。
[0006] 光隔离器是包括起偏器、法拉第转子、检偏器和磁铁的磁光学设备。当激光束进入光隔离器时，其依次经过起偏器、法拉第转子和检偏器。此时，如果将平行于行进激光束的磁场施加于法拉第转子，则发生在法拉第转子中使偏振面旋转的法拉第效应。由于法拉第效应，相对于行进方向，使由起偏器透射的激光束旋转+45度，然后其通过检偏器。返回光再次从检偏器进入隔离器并且通过法拉第转子。此时，进一步使返回光旋转+45度。该旋转与最初的+45度旋转的组合产生+90度的总旋转角。由于返回光的偏振面与起偏器垂直，因此返回光没有被起偏器透射。这防止返回光进入光源。
[0007] 起因于法拉第效应的偏振面的旋转角θ由下式(A)表示。
[0008] θ＝V*H*L (A)
[0009] 式(A)中，θ为法拉第旋转角，H为磁通量密度，L为法拉第转子的长度，并且V为比例常数或维尔德常数(其由法拉第转子的材料确定)。为了用作光隔离器，确定法拉第转子长度L或磁通量密度H以给出θ＝45度。这意味着高的维尔德常数V的值能够使尺寸减小，原因在于即使当法拉第转子和磁铁为小尺寸时也实现所需的隔离。在高功率用途中，需要具有高维尔德常数的材料，原因在于其能够使尺寸减小并且短的材料跨度对于光损失而言是有利的。
[0010] 如例如专利文献1中所述，发生法拉第效应的光隔离器的法拉第转子典型地由掺杂铽的玻璃或铽镓石榴石(TGG)晶体制成。法拉第效应的大小由维尔德常数量化。TGG晶体具有40rad/(T·m)(0.13min/(Oe·cm))的维尔德常数并且掺杂铽的玻璃具有0.098min/(Oe·cm)的维尔德常数。由于TGG晶体的维尔德常数较高，因此其广泛地用作标准法拉第转子。此外，也已知铽铝石榴石(TAG)晶体。由于TAG晶体的维尔德常数为TGG晶体的约1.3倍，因此可使法拉第转子的长度变短。因此能够将TAG晶体用于光纤激光器并且令人满意地用于这样的用途(参见例如专利文献2和3)。
[0011] 除了上述晶体以外，专利文献4公开了(TbxRe1-x)2O3(其中0.4≤x≤1.0)的单晶氧化物和透明氧化物陶瓷作为具有高维尔德常数的材料。(TbxRe1-x)2O3(其中0.4≤x≤1.0)的单晶氧化物和透明氧化物陶瓷具有的维尔德常数是TGG晶体的维尔德常数的1.4-2.5倍。由于可使尺寸减小，因此该材料相对于现有技术材料是优选的。
[0012] 专利文献5公开了氧化物烧结体(TbxRe1-x)2O3的制造方法，包括如下步骤：提供具有良好的烧结性和特定的颗粒尺寸分布的起始材料；提供能够促进烧结并且将陶瓷晶体结构维持为立方晶的烧结助剂；在真空或不含氧的非氧化气氛中在最佳温度下将该起始材料烧结，然后对烧结材料进行热等静压(HIP)。以这种方式，制造不具有起因于铽的相变的双折射并且具有高透明性的透明陶瓷材料。
[0013] 而且，专利文献6记载了用于制造(TbxRe1-x)2O3氧化物的烧结体的方法。使用将烧结助剂和稀土原料采用共沉淀法均匀地结合的原料粉末。得到含有氧化铽的稀土氧化物的透明陶瓷材料，其具有改善的晶体结构均匀性和最小的插入损失。
[0014] 专利文献5和6的陶瓷材料在散射上得到改善，但仍具有轻微的吸收性。使用高功率激光束时，即使在轻微的吸收下也能够发生热透镜效应，这导致机加工精度的降低。在能够将该材料安装到高功率激光束加工机之前，必须解决光学品质、特别是光吸收的最小化的问题。
[0015] 如上所述，尽管具有能够形成小型的光隔离器的优点，但基于氧化铽和氧化钇的透明复合氧化物烧结体具有轻微的吸收性。由于即使在这样轻微的吸收下也能够发生热透镜效应，因此不能将它们用于高功率用途。
[0016] 引用列表
[0017] 专利文献1：JP-A 2011-213552
[0018] 专利文献2：JP-A 2002-293693
[0019] 专利文献3：JP 4107292(USP 7,166,162,EP 1544328)
[0020] 专利文献4：JP 5393271(USP 8,753,538,EP 2492378)
[0021] 专利文献5：JP 5704097(USP 9,470,915,EP 2687500)
[0022] 专利文献6：WO 2015/186656
[0023] 非专利文献1：Applied Physics A:Materials and Processing,87,697-704(2007)
发明内容
[0024] 本发明的目的在于提供透明复合氧化物烧结体的制造方法、由其制造的透明复合氧化物烧结体和磁光学设备；该透明复合氧化物烧结体由含有氧化铽的稀土氧化物制成，在0.9-1.1μm的波长区域中具有高维尔德常数，并且在可见至红外区域中具有最小化的光吸收。
[0025] 认为四价铽(Tb4+)的存在是含铽复合氧化物的光吸收的原因之一。在空气中室温下，与在铽只以三价(三价铽(Tb3+)存在的Tb2O3中相比，在高氧化状态的四价铽和三价铽共存的氧化铽中，氧化物中的铽离子更为稳定。因此，在氧化铽的组成中，不仅包括Tb4O7，而且也包括Tb7O12、Tb11O20等。由于这些含有四价铽的氧化物从1μm谱带(意在用于隔离器运转)至可见光区域显示宽吸收，如果它们以微量存在于透明体中，则导致使透明体的透射率劣化。为了使透明的含铽复合氧化物从1μm谱带至可见光区域显示最小化的光吸收，有必要在烧结体的制造过程中控制铽离子的价态，特别地，使TbYO3复合氧化物烧结体中的四价铽的量最小化或减少。
[0026] 而且，在制造TbYO3复合氧化物烧结体的过程中，在烧结之前的未烧结成型体的阶段在某种程度上减少四价铽的量是有效的。于是可得到所需的成型体。
[0027] 可根据发光寿命来比较四价铽的含量。以下参照非专利文献1。将在氧气氛中在400℃下烧成的TbYO3的发光寿命与在氢气氛中在700℃下烧成的TbYO3的发光寿命进行比较，两者都用波长308nm的激发光激发，波长543nm成分的发光寿命为0.82ms和1.39ms。这意味着在氢气氛中在700℃下烧成的烧结体(其具有比在氧气氛中在400℃下烧成的烧结体少的四价铽的含量)具有比在氧气氛中在400℃下烧成的烧结体长的发光寿命。这是因为，四价铽对三价铽发光的消光作用得到抑制。即，如果TbYO3烧结体中的四价铽的含量高，则荧光收率变低或者发光寿命变短，相反地，如果四价铽的含量低，则荧光收率变高或者发光寿命变长。这些结果暗示通过选择制造TbYO3复合氧化物烧结体的烧结或烧成条件，可控制该烧结体中的铽离子的价态，因此可使该烧结体中的四价铽的含量最小化。本发明基于这些发现。
[0028] 一方面，本发明提供透明复合氧化物烧结体的制造方法，包括如下步骤：
[0029] 在惰性气氛或真空中烧结成型体，该成型体由基于由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的稀土氧化物的原料粉末成型，其中x为0.4-0.6的数，在空气中以15℃/min的加热速率从室温加热时，从该成型体或者在与该成型体相同的条件下制备的成型体中取出的粉末样品显示出至少y％的重量增加，该重量增加起因于从至少250℃的温度开始的氧化反应，y由式(I)确定：
[0030] y＝2x+0.3 (I),和
[0031] 对该烧结的成型体进行热等静压(HIP)以形成透明复合氧化物烧结体，其中当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分，并且由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。
[0032] 在优选的实施方案中，该原料粉末还含有烧结助剂，该烧结助剂包括选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物。
[0033] 在优选的实施方案中，该原料粉末通过下述操作而得到：提供水溶液，该水溶液含有(a)铽离子、(b)钇离子和(c)选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的离子；使成分(a)、(b)和(c)从该溶液中共沉淀；将该共沉淀物过滤和氧化。
[0035] 在优选的实施方案中，在该成型步骤后在350℃以下的温度下已对该成型体进行了粘结剂烧失。
[0036] 更优选地，在该烧失步骤后在100℃-350℃的温度下在还原气氛中已对该成型体进行了还原处理。
[0037] 另一方面，本发明提供透明复合氧化物烧结体，其通过烧结由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的稀土氧化物而得到，其中x为0.4-0.6的数，其中当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分，并且由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。
[0038] 又一方面，本发明提供磁光学设备，其包括使用本文中定义的透明复合氧化物烧结体的法拉第转子。
[0039] 本发明的有利效果
[0040] 由本发明得到的透明复合氧化物烧结体适合作为在高功率光隔离器中使用的光隔离器材料，原因在于以足够高的浓度含有三价铽并且将四价铽的含量控制到低水平以致归因于四价铽的光吸收基本上可忽略。而且，由于该烧结体为具有高维尔德常数的光学材料，因此可制造小型的磁光学设备。可将该烧结体用于至少50W的高功率用途。附图说明
[0041] 图1为光隔离器的横截面示意图。
[0042] 图2为表示实施例1-3中重量变化对于加热温度的图。
[0043] 图3为通过图2中实施例1-3的重量变化的温度微分得到的图。
[0044] 图4为表示比较例1-6中重量变化对于加热温度的图。
具体实施方式
[0045] 透明复合氧化物烧结体的制造方法
[0046] 本发明的一个实施方案为透明复合氧化物烧结体的制造方法，其包括在惰性气氛或真空中烧结成型体的步骤和对该烧结成型体进行热等静压(HIP)以形成透明复合氧化物烧结体的步骤。该成型体由基于由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的稀土氧化物的原料粉末成型，其中x为0.4-0.6的数。在空气中以15℃/min的加热速率从室温例如1℃-40℃加热时，从该成型体或者在与该成型体相同的条件下制备的成型体中取出的粉末样品显示出至少y％的重量增加，该重量增加起因于从至少250℃的温度开始的氧化反应，y由式(I)确定：
[0047] y＝2x+0.3 (I)。
[0048] 当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分。由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。
[0049] 成型体的制备
[0050] 成型体由原料粉末成型，该原料粉末主要由包含氧化铽和氧化钇的稀土氧化物组成，其中铽和钇的摩尔分数(混合比)为40mol％-60mol％的铽和余量的钇。当在空气中以15℃/min的加热速率从室温加热该成型体时，从该成型体或者在相同的条件下制备的成型体中取出的粉末样品显示出重量增加，该重量增加起因于从至少250℃的温度开始的氧化反应。起因于氧化反应的重量增加(由热重测定)为至少y％，其中y由式(I)：y＝2x+0.3确定。
[0051] 可如下所述制备该成型体。
[0052] 原料粉末
[0053] 可根据用于制备原料粉末的具体方法从含有铽(Tb)和钇(Y)的稀土金属粉末；其在硝酸、盐酸和硫酸中的水溶液；以及含有铽(Tb)和钇(Y)的硝酸盐、卤化物和硫化物中选择本文中使用的原料。原料可具有市场水平(至少99.9重量％)、优选至少99.99重量％的纯度。
[0055] 通过用以所需的比例混合的氧化物的粉末作为原料粉末起始，最终制造复合氧化物烧结体的形式的透明复合氧化物陶瓷材料时，对粉末颗粒的形状和尺寸并无特别限制。
[0057] 优选地，本文中使用的原料粉末可进一步含有选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物作为烧结助剂。更优选地，该原料粉末例如含有Zr的氧化物或Hf的氧化物作为烧结助剂。
[0058] 为了获得高透光率，优选以与由组成式：(TbxY1-x)2O3(其中0.4≤x≤0.6)表示的复合氧化物的烧结体相符的量添加该烧结助剂。基于主要成分(氧化物)的总重量(100重量％)，以氧化物计，该烧结助剂的量优选为3重量％以下，更优选为1重量％以下。下限优选为至少0.5重量％。该烧结助剂应优选具有至少99.9重量％的纯度。
[0059] 没有添加烧结助剂时，可选择具有几十至几百纳米(nm)的初级颗粒尺寸的球状或近似立方体的颗粒作为原料粉末。优选颗粒尺寸细且各向异性小的颗粒，原因在于它们可烧结足以达到高成型密度，以致容易获得高透光性复合氧化物。
[0060] 优选地，该原料粉末采用下述的三成分共沉淀法制备。
[0061] 三成分共沉淀法
[0062] 该原料粉末典型地通过如下操作制备：提供含有(a)铽离子、(b)钇离子和(c)选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的离子例如钛、锆、铪、钙和镁的离子的水溶液，其形成用作烧结助剂的氧化物以防止氧化铽基复合氧化物陶瓷材料的晶体结构中立方晶以外的异相的析出；并且通过共沉淀法使成分(a)、(b)和(c)从溶液中共沉淀。得到的原料粉末含有：稀土氧化物，其主要由氧化铽和氧化钇组成，具体地，铽的摩尔分数为至少40mol％-60mol％，钇为余量；和烧结助剂，其由选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物组成。本文中将该方法称为三成分共沉淀法。
[0063] 作为典型的三成分共沉淀法，该原料粉末可通过如下操作制备：将预定的原料溶解以致在酸性水溶液例如5N硝酸水溶液中含有成分(a)、(b)和(c)；将碱性水溶液例如氨添加到该水溶液中；使成分(a)、(b)和(c)作为氢氧化物共沉淀；过滤该沉淀物；和将该共沉淀物氧化。生成沉淀物的手段并不限于添加碱性水溶液，只要在成分(a)、(b)和(c)的共沉淀物的形成过程中没有发生歧化，则可以采用任何所需的沉淀手段。例如，可有利地采用：向其中溶解有成分(a)、(b)和(c)的酸性水溶液中添加草酸并使草酸盐沉淀的方法；或者添加含有碳酸根离子的盐例如碳酸氢铵或碳酸铵并且使碳酸盐沉淀的方法。进而，得到稳定的颗粒形状的粉末的优选处理为例如将碱性水溶液例如氨水滴加到含有三成分的离子的酸性水溶液中以形成氢氧化物；向其中滴加含有碳酸根离子的盐的水溶液例如碳酸氢铵水溶液，由此一度将氢氧化物转化为碳酸盐；使该溶液熟化，然后再次滴加氨水以再转化为氢氧化物。采用该处理，颗粒以稳定的颗粒形状沉淀而没有附聚。
[0064] 用于成分(a)的原料优选为具有优选至少99重量％、更优选至少99.9重量％的纯度的氧化铽(Tb2O3)粉末或者具有等同纯度的Tb4O7粉末。或者，只要将该化合物溶解于酸性水溶液中以形成铽离子而不是络合物离子，则可使用其他化合物例如铽的氟化物或氮化物的粉末。在这些中，更优选氧化铽粉末，原因在于杂质离子能够对反应、烧结或烧成产生影响。
[0065] 用于成分(b)的原料优选为具有优选至少99重量％、更优选至少99.9重量％的纯度的氧化钇粉末。或者，只要该化合物溶解在酸性水溶液中以形成钇离子而不是络合物离子，则可使用其他化合物例如钇的氟化物或氮化物的粉末。这些中，更优选氧化钇粉末，原因在于杂质离子能够对反应、烧结或烧成产生影响。
[0066] 用于成分(c)的原料优选为具有优选至少99重量％、更优选至少99.9重量％的纯度的选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物的粉末。
[0067] 将这些原料以对应于最终由其得到的透明复合氧化物烧结体的组成的量称重，并且溶解于酸性水溶液中。具体地，首先将用于成分(a)的原料和用于成分(b)的原料以作为稀土氧化物给出预定的摩尔比的量称重。随后，将用于成分(c)的原料以给出其氧化物相对于稀土氧化物的总重量的预定含量的量称重。应指出地是，当用于成分(a)、(b)和(c)的所有原料都为氧化物并且完全溶解于酸性水溶液中时，称重的原料的量的比率直接对应于由三成分共沉淀法得到的原料粉末中的重量比(以重量份计)。
[0068] 在将称重的用于成分(a)、(b)和(c)的原料溶解中，可将原料混合在一起并且将该粉末混合物溶解在酸性水溶液中，或者可将原料依序溶解在酸性水溶液中。
[0069] 只要用于成分(a)、(b)和(c)的原料可在其中溶解而没有形成络合物离子以致溶液可含有成分(a)、(b)和(c)的离子，则对本文中使用的酸性水溶液并无特别限制。实例包括5N硝酸水溶液、硫酸水溶液和盐酸水溶液。优选将用于三成分的所有原料完全溶解的酸性水溶液，更优选硝酸溶液。硝酸溶液具有烧结或烧成后残留的无机盐的量小的附加优点。
[0070] 可将沉淀剂添加到含有三成分的离子的酸性水溶液中，由此三成分的所有离子共沉淀。只要可通过水洗和过滤从共沉淀物中除去，则对沉淀剂并无特别限制。适合的沉淀剂包括氨水(NH4OH)、草酸((COOH)2)、碳酸氢铵(NH4HCO3)和碳酸铵((NH4)2CO3)。这些中，由于使杂质离子最小化，因此最优选氨水。
[0071] 优选对得到的共沉淀物进行干燥(在100℃以下加热；作为共沉淀物存在)和/或烧成(在含氧气氛(典型地为空气或氧气氛)中在500-1,000℃下加热；氧化物形成)的处理以防止在随后的热处理过程中由其放出大量的湿气或气体并且防止热处理炉的劣化。
[0072] 然后，优选对该共沉淀物或其氧化物粉末进行热处理，该热处理包括：在含氧气氛(典型地为空气或氧气氛)中在800℃以上且小于1,200℃的温度下加热，然后在惰性气氛、真空或还原气氛中冷却。在空气或氧气氛中在至少800℃的温度下将该共沉淀物或其氧化物粉末加热时，得到含有四价铽的棕色氧化物粉末。在冷却步骤中将气氛切换为惰性气氛、真空或还原气氛时，得到使四价铽减少或最小化的白色粉末。由于在烧结前的阶段使四价铽减少，因此有利地利用得到的白色粉末。即，该共沉淀物或其氧化物粉末的热处理旨在控制铽的价态。
[0073] 由于使烧结过程中的相变的影响最小化并且抑制裂纹的形成，因此成型使四价铽减少的白色粉末是有利的。
[0074] 在共沉淀物或其氧化物粉末的热处理中，加热步骤的气氛优选为含有至少20vol％的氧的气氛，例如空气或氧气氛。作为最高到达温度，加热温度优选为800℃以上且小于1,200℃，更优选为900℃-1,150℃，进一步优选为1,000℃-1,150℃。在加热步骤中达到最高到达温度后，可立即将粉末冷却或者在该温度下保持一定时间例如约1-5小时。
[0075] 加热步骤后，将该氧化物粉末优选在不含氧的气氛、典型地惰性气氛(例如，氩气或氮气气氛)、真空(氧减压)或还原气氛(例如氢和惰性气体的混合气氛)中冷却。进行冷却步骤直至温度达到350℃以下。冷却速率可以是例如约1.5至5℃/min。
[0076] 通过上述程序得到的氧化物原料为如下原料粉末，其含有稀土氧化物和(C)烧结助剂，该稀土氧化物主要由(A)氧化铽和(B)氧化钇组成，具体地，铽的摩尔分数为40mol％-60mol％并且钇为余量，该烧结助剂由选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物组成。
[0077] 原料粉末自身在物理性质例如颗粒形状和取向上并非显著有别于常规粉末，但特征在于，烧结反应在微观水平上均匀地发生。
[0078] 这样制备的原料粉末具有优选至少99重量％的纯度，为了用于光学用途，具有更优选至少99.9重量％、进一步优选至少99.99重量％的纯度。
[0079] 假设(A)氧化铽和(B)氧化钇之和为摩尔比1(100mol％)，则稀土氧化物由40mol％-60mol％、优选40mol％-50mol％的(A)氧化铽和余量的(B)氧化钇组成。该原料粉末主要由成分(A)、成分(B)和成分(C)的烧结助剂组成。
[0080] 基于成分(A)和(B)(或主要由成分(A)和(B)组成)的原料粉末意指成分(A)和(B)的氧化物的合计为原料粉末的至少90重量％。成分(A)和(B)的氧化物的总含量优选为至少95重量％，更优选至少97重量％。
[0081] 成分(C)的烧结助剂是选自第二族元素和第四族元素中的至少一种元素的氧化物。
[0082] 烧结助剂优选为防止在氧化铽基复合氧化物烧结体的晶体结构中析出立方晶以外的异相的化合物。适合的烧结助剂包括第四族元素例如钛、锆和铪的氧化物以及第二族元素例如镁和钙的氧化物。第四族元素氧化物和第二族元素氧化物的混合物也是可接受的。由于这些氧化物在波长1.06μm附近无吸收，因此它们适用于本发明的透明复合氧化物烧结体。作为氧化钇的烧结中的稳定剂，已知第四族元素氧化物，其作为本发明的透明复合氧化物烧结体的稳定剂也是有效的。应指出地是，由于强离子性，第二族元素例如镁和钙具有高反应活性，以致它们容易作为固溶体引入稀土氧化物中。因此，作为烧结助剂，优选锆的氧化物和铪的氧化物。
[0083] 向原料粉末中，相对于100重量份的稀土氧化物或者成分(A)和(B)的合计，优选以大于0.5重量份且3重量份以下、更优选0.8重量份-3重量份、进一步优选1重量份-3重量份的量添加防止在氧化铽基复合氧化物烧结体的晶体结构中析出立方晶以外的异相的成分(C)的烧结助剂，例如第四族元素例如钛、锆或铪的氧化物或者第二族元素例如镁或钙的氧化物。在该范围之外时，得到的透明复合氧化物烧结体可能无法满足作为磁光学设备材料所需的一个或多个特性。例如，由该烧结体制成11mm厚的试样时，在波长1,064nm处的插入损失(包括厚度方向上端面处的反射损失在内)超过0.97dB。
[0084] 应指出地是，第四族元素氧化物可单独地使用或者第二族元素氧化物可单独地使用，或者可将第四族元素氧化物和第二族元素氧化物同时用作烧结助剂。由于第四族元素形成四价离子并且第二族元素形成二价离子，将它们同时添加以致以补偿总离子价数的形式或所谓的电荷补偿形式将稀土氧化物掺杂，由此使离子缺陷最小化。
[0085] 第一步骤中使用的原料粉末应优选具有50-2,000nm、更优选100-1,000nm的初级颗粒尺寸。如果初级颗粒尺寸小于50nm，则这样的粉末难以处理，例如难以成型，并且如果成型，成型体具有低密度并且由于烧结时明显的收缩因素而容易开裂。如果初级颗粒尺寸超过2,000nm，这样的粉末的烧结性差，并因此难以制备具有高密度的透明烧结体。初级颗粒尺寸确定为：在扫描电子显微镜或光学显微镜下观察时任意视野中100个初级颗粒的长度的平均。
[0086] 成型
[0087] 然后将热处理过的原料粉末成型为成型体。对于成型，可使用常规的压制成型法。例如，可使用：将该原料粉末装入模具中并且在某方向上对该粉末进行压制的标准压制法或者以密封的方式将该原料粉末装入可变形的防水容器中并且施加等静压的冷等静压(CIP)法。对施加的压力并无特别限制并且可在监视成型的成型体中的相对密度的同时适当地调节。在成型步骤中，也可采用另一种成型法例如铸塑成型。
[0088] 粘结剂烧失
[0089] 该成型体的制备可包括常规的粘结剂烧失步骤。优选在加热炉中对以上成型的成型体进行粘结剂烧失。气氛气体优选为空气或氧以致可将任何有机物分解。
[0090] 在使用贫含四价铽的白色粉末作为原料粉末的实施方案中，烧失温度优选为350℃以下，更优选为300℃以下，原因在于超过350℃的烧失温度导致将三价铽氧化为四价铽。
[0091] 这样得到的成型体满足通过热重分析的下述条件。当在空气中以15℃/min的加热速率将从该成型体或在与该成型体相同的条件下制备的成型体取得的粉末样品从室温加热时，其显示出重量增加，该重量增加起因于从至少250℃的温度开始的氧化反应，并且该重量增加为至少y％，其使用组成式:(TbxY1-x)2O3中的x由式(I)确定。
[0092] y＝2x+0.3 (I)
[0093] 起因于氧化反应的重量增加可通过使用差示热天平的热重分析确定。具体地，从不包括其外周表面的成型体(或在与其相同的条件下制备的实验成型体)，优选从该成型体(或在与其相同的条件下制备的实验成型体)的中央区域(在圆柱状成型体的情况下为中心轴周围的区域)采取一部分样品，并且在玛瑙研钵上研磨。对这样粉末化的样品进行差示热分析以测定起因于氧化反应的重量增加。将采样的部分研磨直至该样品成为含有少许粗颗粒的均匀的细粉末。然后，通过以15℃/min的加热速率将该粉末化的样品加热，确定重量变化(百分比)，相对于温度将重量变化微分，计算250℃至500℃的范围内的峰面积，并且将计算值四舍五入到小数点后一位，从而确定“起因于氧化反应的重量增加”。应指出地是，由于取决于该成型体的组成，氧化反应的起始温度在至少250℃的温度范围内变化，因此优选在实际测定的重量变化的曲线上确认起始温度。加热速率可以是比15℃/min低但恒定的速率。
[0094] 重量增加对应于氧化反应过程中取得的氧的量。在Tb-Y-O基复合氧化物中，重量增加越高意味着在该成型体中越富含三价铽。尽管起因于氧化反应的重量增加的上限不重要，但重量增加通常为2.0％以下。
[0095] 如果由于这样或那样的原因，该成型体的重量增加低于y％，则在随后的烧结步骤后即使通过进行还原处理也没有将四价铽完全地除去，并且不能获得所需的发光寿命(即，透明性)。因此优选在成型体阶段，在粘结剂烧失后进行还原处理。只要重量增加为至少y％，则对还原处理的条件并无特别限制。优选在还原气氛中在100℃-350℃的加热温度下对该成型体进行处理。
[0096] 根据本发明，将以上制备的成型体烧结并且进行HIP处理，得到透明复合氧化物烧结体。
[0097] 烧结
[0098] 在本发明的制造方法中，可有利地采用标准的烧结步骤。即，有利地采用依赖于电阻加热或感应加热的加热烧结步骤。在优选至少1,100℃、更优选1,200-1,800℃、进一步优选1,400-1,800℃、最优选1,400-1,600℃的温度下将该成型体烧结，得到烧结体。如果烧结温度低于1,100℃，则使透明复合氧化物烧结体不充分地致密化，即，没有得到所需的透明复合氧化物烧结体。
[0099] 对烧结气氛并无特别限制，只要该气氛有助于将氧化铽从Tb4O7转化为Tb2O3，即，为非氧化性气氛即可。该气氛可以是例如真空(102Pa至10-5Pa)、还原气氛或惰性气体气氛。在真空中烧结的情况下，可采用102Pa至10-5Pa的减压。尽管烧结时间随烧结温度而变，但其通常为约30至约480分钟。通过该烧结步骤，优选使该烧结体致密化为至少90％的相对密度。
[0100] HIP
[0101] 根据本发明方法，在烧结步骤后进行后处理，典型地，热等静压(HIP)。特别是当该复合氧化物烧结体即使在烧结步骤的结束时也不显现透光性时，优选进行HIP处理，原因在于，将烧结体中的气泡除去并且容易获得透光性。在此使用的加压气体介质可以是惰性气体例如氩或Ar-O2。施加的压力方便地为196MPa以下，原因在于这样的压力可通过商购的HIP系统管理。处理温度可取决于成型体的烧结状态而适当地设定。优选至少1,300℃的温度，原因在于在太低的处理温度下没有获得充分的透光性。
[0102] 附加步骤
[0103] 在本发明的制造方法中，优选对由烧结步骤和HIP步骤得到的透明复合氧化物烧结体在光学利用的轴上的两端面进行光学抛光。光学表面精度优选为λ/8以下，更优选为λ/10以下，其中λ＝633nm。
[0104] 然后用设计为将中央波长调节至1,064nm的减反射膜涂覆烧结体的经光学抛光的相对端面。这确保精确的光学测定。
[0105] 本发明的方法成功地制造不含或含有很少量的来源于四价铽的吸收成分并且具有真正的透光性的透明复合氧化物烧结体。
[0106] 透明复合氧化物烧结体
[0107] 本发明的另一实施方案为采用本发明方法制造的透明复合氧化物烧结体。其为由组成式：(TbxY1-x)2O3表示的复合稀土氧化物的烧结体，其中0.4≤x≤0.6。当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms的发光寿命的波长545nm的成分。由该烧结体制成的11mm长的试样在波长1,064nm处具有至少81.0％的总透光率。当x为至少
0.4时可获得高维尔德常数。当x为0.6以下时可控制铽的相变。此外，晶体生长后冷却过程中的开裂得到抑制，并且晶体的浑浊得到抑制。优选地，x为0.4-0.5(0.4≤x≤0.5)。
0.4时可获得高维尔德常数。当x为0.6以下时可控制铽的相变。此外，晶体生长后冷却过程中的开裂得到抑制，并且晶体的浑浊得到抑制。优选地，x为0.4-0.5(0.4≤x≤0.5)。
[0108] 该透明复合氧化物烧结体含有烧结助剂，该烧结助剂由选自第二族和第四族元素中的至少一种元素的氧化物和稀土氧化物组成。该烧结助剂优选为选自钛、锆、铪、钙和镁中的至少一种元素的氧化物。
[0109] 相对于100重量份的该稀土氧化物，由这样的氧化物组成的烧结助剂以大于0.5重量份且3重量份以下、更优选0.8重量份-3重量份、进一步优选1重量份-3重量份的量存在。如果该量不大于0.5重量份，则不会稳定地发挥烧结助剂作用并且波长1,064nm处的插入损失可能超过0.97dB。如果该量超过3重量份，则该烧结助剂将单独地析出而没有形成固溶体，导致激光束散射，并且插入损失可能超过0.97dB。
[0110] 当用波长380nm的激发光激发时该烧结体发出光，该光包括具有至少0.3ms、优选至少0.4ms的发光寿命的波长545nm的成分。归因于四价铽的光吸收低达基本上可忽略的水平。预期在磁光学设备中使用的波长1,064nm处的透射率高。当具有直径1.6mm的波长1,064nm的激光束入射烧结体以穿越11mm的光路长时，即使在具有至少50W的输出功率的高功率激光入射时也没有发生热透镜效应或者只发生实际可接受的低的热透镜效应。
[0111] 通过将样品的光学抛光端面设定为测定表面，照射380nm的激发光并且采用时间相关单光子计数(TCSPC)技术测定发射光中波长545nm的发光成分来测定发光寿命。具体地，在暴露于激发光时样品呈激发态并且在释放能量时重新回到基态。在该时间点发出光。由下式给出发光强度的随时间变化F(t)：
[0112] F(t)＝F0*exp(-t/τ)
[0113] 其中F0为t＝0处的发光强度并且τ为发光寿命(ms)。其中，给出F(t)＝1/eF0(约37％)的时间为发光寿命。例如采用模块式荧光分光光度计Fluorolog-3/TCSPC(Horiba,Ltd.)可测定发光寿命。
[0114] 应指出地是，对于发光寿命的测定，由于推荐在透明复合氧化物烧结体上测定发光寿命的位置，即激发光撞击的位置靠近激光束入射的位置，因此优选对光学抛光端面进行测定。认为在制造过程中沉积的杂质或缺陷留在透明复合氧化物烧结体的最外表面，并且它们能够影响发光寿命。因此，尽管周边研磨过的外周部是可接受的，但优选对光学抛光端面进行测定。
[0115] 而且，由透明复合氧化物烧结体制成的11mm长(光路长)的试样在波长1,064nm处应具有至少81.0％、优选至少81.1％、更优选至少81.2％的总透光率。
[0116] 参照JIS K7105(ISO 13468-2:1999)对具有11mm的长度(光路长)的透明陶瓷的光学抛光试样测定本文中使用的“总透光率”。具体地，积分球设置有用于光透过的入口开口和出口开口。将样品放置在入口开口。将反射器放置在出口开口。然后可通过积分球来检测所有从样品射出的光。没有将出口开口处的反射器移除而检测全部光线中行进方向上的那些以外的部分。检测的光的强度与样品的入射光的强度之比为总透光率。
[0117] 磁光学设备
[0118] 本发明的透明复合氧化物烧结体适合用于磁光学设备。特别地，该烧结体有利地用作在0.9-1.1μm的波长区域中使用的光隔离器的法拉第转子。
[0119] 图1是作为具有法拉第转子的典型的磁光学设备的光隔离器的横截面示意图。在图1中，光隔离器100包括透明复合氧化物烧结体的法拉第转子110、配置在法拉第转子110的上游和下游的偏振材料的起偏器120和检偏器130。在光隔离器100中，将起偏器120、法拉第转子110和检偏器130以120-110-130的顺序配置在光轴112上，优选地，将磁铁140设置在这些部件的至少一侧表面上。优选将磁铁140收容于壳体150中。
[0120] 该隔离器优选在用于加工机的光纤激光器中使用。具体地，其适合用于防止由激光器部件发射的激光被反射回该部件以使其振荡不稳定。
[0121] 实施例
[0122] 为了进一步说明本发明，以下给出实施例和比较例，但本发明并不限于此。
[0123] 实施例1
[0124] 首先，提供均可得自Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的氧化铽粉末(Tb4O7，纯度≥99.9wt％)和氧化钇粉末(Y2O3，纯度≥99.9wt％)作为稀土氧化物的原料，并且以Tb离子与Y离子之比可能为40:60、50:50和60:40(三个水平)的量称量。作为烧结助剂的原料，基于稀土氧化物的总重量，以给出1.0wt％的含量的量称量氧氯化锆八水合物(ZrClO·8H2O，纯度≥99.9wt％，由Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co.,Ltd.制造)。将这些原料溶解于5N硝酸水溶液中。
[0125] 接下来，相对于全部稀土离子，以3当量的量称量碳酸氢铵并且溶解在去离子水中。在搅拌下，将碳酸氢铵水溶液滴加到其中溶解有稀土和锆离子的水溶液中。滴加结束时，相对于全部稀土离子，以1当量的量滴加氨水以致该水溶液以pH 8-10变为碱性，此时稀土碳酸盐和氢氧化物的混合物共沉淀。
[0126] 通过过滤，用超纯水清洗并且在75℃下干燥2天，从而收集沉淀物。在氧气氛中将该干燥粉末在1,100℃下加热，然后在Ar气氛中冷却，得到四价铽减少的白色至黄色原料粉末。
[0127] 将该原料粉末分散在乙醇中并且在球磨机上用氧化锆球研磨。将有机粘结剂添加到该浆料中，将其进一步研磨。通过喷雾干燥器将含有粘结剂的浆料造粒。在单轴压模中将得到的粒料成型为直径7-8mm的圆柱状，然后冷等静压(CIP)。以这种方式，得到了十几个成型体。
[0128] 在空气中在300℃或400℃下对这样得到的成型体进行粘结剂烧失。将300℃的烧失温度下的那些成型体视为实施例(实施例1-1、1-2、1-3)，而400℃的烧失温度下的那些成型体为比较例(比较例1-1、1-2、1-3)。根据下述程序对这些成型体测定通过加热而发生的氧化反应引起的重量增加百分比。
[0129] 重量增加测定
[0130] 从实施例1-1至1-3和比较例1-1至1-3的每个成型体中取得样品并且在研钵中研磨。用研磨的粉末填充铂皿。使用热重/差示热分析(TG-DTA)天平(Thermo plus Evo，由Rigaku Corp.制造)进行差示热分析。在将样品从室温加热至1,000℃的同时测定重量变化百分比。
[0131] 将实施例1-3的重量变化的测定结果绘制在图2的图中。在加热速率为15℃/min和5℃/min时测定重量变化。
[0132] 在任一加热速率下，从室温到约350℃都观察到适度的重量损失，这是由成型体中吸附的水和微量的残留有机物的挥发引起的。在15℃/min的加热速率下，在从约350℃至约450℃的温度范围内观察到起因于氧化反应的重量增加。在5℃/min的加热速率下，在从约
300℃至约400℃的温度范围内观察到类似的重量增加。
300℃至约400℃的温度范围内观察到类似的重量增加。
[0133] 接下来，将图2中的重量变化对于温度微分，将结果示于图3中。在15℃/min的加热速率下出现了在410℃附近具有最大值的向上凸起形状的峰或者在5℃/min的加热速率下出现了在370℃附近具有最大值的向上凸起形状的峰。这些峰对应于由氧化反应引起的重量增加。
[0134] 关注峰轮廓的基部，每个峰从约290℃开始并且在约450℃结束。于是能够通过积分确定包括从290℃至450℃的整个范围在内的区域中每个峰的面积，从而计算起因于氧化反应的重量增加百分比。这样确定的峰面积在15℃/min的加热速率下为1.53％并且在5℃/min的加热速率下为1.51％，表明即使加热速率不同，它们也以两位有效数字的精度很好地吻合。
[0135] 然后，通过以15℃/min的加热速率将该粉末化的样品加热，确定重量变化百分比，对于温度将重量变化微分，计算250℃至500℃的范围内的峰面积，并且将计算值四舍五入到小数点后一位，从而确定“起因于氧化反应的重量增加(百分比)”。
[0136] 在真空炉中在5×10-2Pa以下的真空下在1,400-1,600℃的温度下将上述成型的成型体烧结3小时。在1,600℃的温度下和200MPa的压力下对烧结体进行3小时热等静压(HIP)，得到具有6mm的直径的陶瓷烧结体(复合氧化物烧结体)。
[0137] 将该陶瓷烧结体研磨并抛光至11.5mm的长度。以λ/8(其中λ＝633nm)的光学表面精度对每个样品的光学端面进行最终光学抛光至11.0mm的长度。
[0138] 对这样得到的试样测定几个性能。
[0139] 总透光率的测定
[0140] 采用UV/Vis分光光度计(V-670，由JASCO Corp.制造)通过在其内壁涂覆有高反射率衬里的积分球单元中使光多重反射以致使光均匀，测定通过捕集甚至是由试样的浑浊所散射(不包括向后散射和侧方散射)的光而收集的光的强度，并且根据下式计算，从而确定总透光率：
[0141] 总透光率＝I/I0×100
[0142] 其中I为透射光的强度(由11mm长的试样透射的光的强度)并且I0为入射光的强度。光的波长为1,064nm。
[0143] 发光寿命的测定
[0144] 采用组合式荧光分光光度计Fluorolog-3/TCSPC(Horiba,Ltd.)测定发光寿命。测定表面为光学抛光端面。使用380nm的激发光，对于波长545nm的发光成分测定寿命。该试样在暴露于激发光时呈激发态并且在释放能量时返回到基态。在该时间点发出光。通过下式给出发光强度的随时间变化F(t):
[0145] F(t)＝F0*exp(-t/τ)
[0146] 其中F0为在t＝0处的发光强度并且τ为发光寿命(ms)。即，给出F(t)＝1/eF0(约37％)的时间为寿命。
[0147] 减反射膜
[0148] 为了测定热透镜效应和作为法拉第旋转材料组装到隔离器中，用设计为将中央波长调节至1,064nm的减反射膜涂覆试样的光学端面。由于折射率因具体组成而不同，因此涂覆适当调节的减反射膜。
[0149] 热透镜效应的测定(测定最大的输入功率,低于此则不发生热透镜效应)[0150] 使用具有1.6mm的射束直径的高功率激光器(IPG Photonics Corp.)，作为具有1.6mm的射束直径的空间光发射波长1,064nm的高功率激光。采用光束分析仪测定束腰位置F0(m)。然后，将试样放置在空间光学系统中，并且同样地测定出射光的束腰位置F1(m)。用下式表示束腰位置的变化(ΔF)。
[0151] ΔF(m)＝F0-F1
[0152] 应指出地是，随着输入激光功率增大，变化ΔF变大。确定给出ΔF＝0.1m以下的最大输入激光功率(W)作为低于其时热透镜效应可忽略的值，即，低于其时热透镜效应没有发生的输入功率的最大值。表中，将其作为热透镜效应予以记载。
[0153] 比较例1-4、1-5和1-6
[0154] 在三个水平上改变钇含量，同时在与实施例1-1至1-3中相同的条件下制备原料粉末。在干燥粉末的热处理中，温度为1,100℃并且在加热步骤和冷却步骤中气氛都为氧气氛。该原料粉末为棕色并且含有四价铽。
[0155] 然后，在与实施例1-1至1-3中相同的条件下制备陶瓷烧结体(复合氧化物烧结体)的样品。具体地，将该原料粉末分散在乙醇中并且在球磨机上用氧化锆球研磨。将有机粘结剂添加到该浆料中，将其进一步研磨。通过喷雾干燥器将含有粘结剂的浆料造粒。在单轴压模中将得到的粒料成型为直径7-8mm的圆柱状。通过CIP，得到了十几个成型体。在空气中在400℃下对这样得到的成型体进行粘结剂烧失以除去有机粘结剂。
[0156] 如实施例和其他比较例中那样，从烧失成型体取得样品并且在研钵中研磨。用研磨的粉末填充铂皿。使用TG-DTA天平(Thermo plus Evo，由Rigaku Corp.制造)进行差示热分析。测定条件与实施例和其他比较例中相同。在以15℃/min的加热速率将样品从室温加热至1,000℃的同时测定重量变化百分比。通过与上述相同的程序确定“起因于氧化反应的重量增加”。
[0157] 将比较例1-6的重量变化的测定结果绘制于图4的图中。没有观察到图2(实施例1-3)中所发现的从约350℃开始的重量增加。
[0158] 接下来，在真空炉中在5×10-2Pa以下的真空下在1,400-1,600℃的温度下将上述成型的成型体烧结3小时。在1,600℃和200MPa下对烧结体进行3小时HIP，得到具有6mm的直径的陶瓷烧结体。将该陶瓷烧结体研磨并抛光至11.5mm的长度。以λ/8(其中λ＝633nm)的光学表面精度对每个样品的光学端面进行最终光学抛光至11.0mm的长度。对这样得到的试样测定总透光率、发光寿命和热透镜效应。
[0159] 将结果示于表1、2和3中。在表中，x为稀土氧化物的组成式：(TbxY1-x)2O3中的x的值，并且通过代入x的值由y＝2x+0.3计算y。
[0160] 表1
[0161]
[0162] 表2
[0163]
[0164] 表3
[0165]
[0166]
[0167] 由表1看到，实施例的所有样品经历至少y％的重量增加并且具有至少0.3ms的长发光寿命，至少y％的重量增加通过将x的值代入组成式：(TbxY1-x)2O3中而由式(I)计算。具有长发光寿命的样品具有充分的光学品质以在至少50W的热透镜效应(功率)下运转。而表2和3中的比较例的样品具有小于y％的重量增加、短于0.3ms的发光寿命和40W以下的热透镜效应(功率)。与比较例相比，实施例显示出总透光率和热透镜效应的改善。
[0168] y％的重量增加是边界条件的原因与氧化铽的高温相有关。氧化铽呈从Tb2O3至TbO2的高氧化状态。在高温区域中，从TbO1.5到TbO1.7附近存在呈C型结构的σ相，并且从TbO1.72以上在高氧化状态下存在呈另一种萤石型结构的α相。在将α相的氧化物冷却时，其转变为在任何结构方面都含有源于萤石相的阴离子缺陷的氧化物。在将σ相的氧化物冷却时，没有产生相同类型的含有阴离子缺陷的氧化物。在这方面，认为TbO1.7与y％的重量增加相关。当重量增加等于或大于y％时，该氧化物接近TbO1.5而不是TbO1.7并且如果在随后的制造步骤中没有被氧化，则最终进入σ相。于是，该氧化物成为不含阴离子缺陷的光学品质的氧化物。
[0169] 实施例1-1至1-3的烧结体有利地用作法拉第旋转材料。通过如图1中所示那样在相对端面放置起偏器和检偏器并且用磁铁将侧面包封，能够将该烧结体用作光隔离器。
[0170] 通过引用将日本专利申请No.2018-043046并入本文。
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