JP4302460B2 - 耐紫外線光学材料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、エキシマレーザ等の紫外域の高出力レーザ光を利用する光学装置に使用される光学用ガラス、マスク材料、遠紫外線、紫外線伝送用光学レンズ、プリズム等の耐紫外線性が要求される光学材料を製造する方法に関するものである。

エキシマレーザ等の紫外域の高出力レーザ光を利用する光学装置に使用される光学材料は、ほとんどが石英ガラスであり、二酸化珪素（以下「ＳiＯ_２」と記す）を基本構造としているものである。そして、エキシマレーザ等の紫外光に対する耐性を高めるために、その一部の構造を水酸基（以下「ＯＨ基」と記す）で置き換えたり（特開平８−２５９１２５５号公報及び特開平６−１８３７５２号公報参照）、フッ素で置き換えたり（特開平７−２９１６３５号公報参照）している。

また、他の方法として、石英ガラス内へ水素分子を溶存させたり（特開平３−１０１２８２号公報参照）、含有する不純物金属濃度や塩素濃度を規定したり（特開２００１−４８５７１号公報参照）して、紫外光に対する耐性を高めている。

しかし、エキシマレーザ等の紫外光に対する耐性を高めるために、ＳiＯ_２基本構造の一部をＯＨ基やフッ素で置き換える方法があるが高濃度でドープすると、基本構造が≡Ｓｉ−ＯＨや≡Ｓｉ−Ｆで終端される割合が増えることにより粘度や屈折率が下がるとともに耐レーザ特性も悪くなる。また、ドープ量を下げた場合、３員環、４員環といった前駆体を生起し易く、そしてこれら生起された前駆体はレーザ照射によってＮＢＯＨＣやＥ'センターといった欠陥へと変化、進展するとされている。

さらに、ＯＨ基やフッ素が高いと、ガラスの屈折率が下がり、レンズ材料として使用するには開口数が低く、レンズも薄くすることが出来なくなるため、あまりＯＨ基やフッ素濃度を高くすることは好ましくない。

なお、屈折率を調整する目的で、例えばゲルマニウムをドープすると、波長２４０ｎｍ付近に光学的吸収が存在することとなり、耐紫外線光学材料の屈折調整用としてゲルマニウムを使用するには不適であった。また、その他の元素をドープしても、波長１８０〜２００ｎｍ付近に光学的吸収が生じることとなり、耐紫外線光学材料の屈折率調整用としてこれら元素を使用するには不適であった。

また、石英ガラスを製造する方法として、原料を直接酸水素バーナで加熱してガラス化する直接法に加え、ゾル−ゲル法やＶＡＤ法などの気相合成法などの一旦ガラス多孔質体を形成せしめた後、各種雰囲気中にて加熱処理して透明ガラス化する方法が行われている。特に、一旦ガラス多孔質体を形成した後、これを各種雰囲気条件下で加熱処理してガラス化する方法では、ガラス内部に種々の元素をドープすることが出来るという特徴を有する。

しかしながら、ガラス多孔質体へ元素をドープする場合、ガラス多孔質体自体が高い断熱性を有しているため、加熱によって内部まで一様な温度分布にするには多くの時間を要する。これは、ガラス多孔質体の寸法が大きいほど、内部まで均一に熱するのにより一層多くの時間を必要とし、製造するために要する時間やその間のエネルギー消費等コスト的に大きな問題を持っていた。

さらに、ドープする元素を含んだ雰囲気下での加熱では、外周部が他の部位より早く温度上昇するため、反応は外周部から起き、ガラス多孔質体の内部と外部とで反応が不均一となる問題が生じる。特に、ガラス多孔質体をさらに高温で加熱して透明ガラス化する場合には、外周部よりガラス化するため、内部の反応で生成したガス成分がガラス化したガラス内部に閉じこめられ易いという問題があった。

一方、石英ガラス等のガラス製造に際して、窒素ガスを供給して行うことが種々の目的のために提案されている。例えば、特開平３−４０９２９号公報においては、ガラスの粘性を高めて、高温耐性を向上せしめる目的のために、又特開平５−３４５６３６号公報においては、窒素の発泡によって不透明なガラスを得る目的ためになされている。

さらに、特開２００１−３０２２７４号公報においては、熱処理時での酸化防止のため雰囲気を不活性にするために窒素ガス使用されている。その他、脱水処理における脱水剤の供給等のキャリアガスとしても用いられている。
しかし、耐紫外線性を高めるために、窒素ガス等の不活性ガスを活用することについては何ら示唆はない。
特開平３−４０９２９号公報 特開平５−３４５６３６号公報 特開２００１−３０２２７４号公報

よって、本発明における課題は、紫外線に対する耐性の向上を図り、耐用寿命を延長することができ、紫外光線領域の高出力レーザを利用する光学装置に好適に使用し得るレンズ、プリズム等の耐紫外線光学材料の製造方法を提供することにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１に係わる発明は、気相合成法にて形成した多孔質状のスート体を、水素雰囲気でマイクロ波加熱して第１熱処理を施し、続いて雰囲気を不活性ガスに置換して、フッ化物ガスを導入しながらマイクロ波加熱する第２熱処理を施した後、雰囲気を不活性ガス雰囲気にしてマイクロ波加熱する第３熱処理を施して透明ガラス化するとともに不活性ガスをガラス内部に溶存せしめることを特徴とする耐紫外線光学材料の製造方法である。

請求項２に係わる発明は、前記第３熱処理での不活性ガスが、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンからなる群から選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１記載の耐紫外線光学材料の製造方法である。

請求項３に係わる発明は、前記第３熱処理での不活性ガス雰囲気の圧力が、１０Ｐa〜１０ＭＰaの範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の耐紫外線光学材料の製造方法である。
請求項４に係わる発明として、前記マイクロ波の周波数が、２０ＧＨz〜３００ＧＨzであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の耐紫外線光学材料の製造方法である。

本発明の耐紫外線光学材料の製造方法によれば、多孔質状のスート体を、第１熱処理で水素雰囲気でマイクロ波加熱して、スート体を還元反応させて脱水し、これを第２熱処理でフッ化物ガスを流してマイクロ波加熱して、スート全体を均一にフッ素で反応させ、次いで第３熱処理で窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気でマイクロ波加熱するようにしたので、ＳiＯ_２基本構造内に窒素を溶存せしめた状態のガラス体を得ることができる。そして、この時溶存不活性ガスにより、ＳiＯ_２基本構造形成に無理な歪みが付加されることなく、ボンディングが進行し、３員環、４員環といった前駆体の生成が抑制されて、その後のエキシマレーザなどの紫外線の照射よる劣化が抑えられ、優れた耐紫外線特性を有する光学材料のガラス体を得ることができる。

そして本発明によれば、加熱手段としてマイクロ波加熱を採用しているので、酸水素炎や電気炉による加熱で生じる温度勾配が生じることなく、被加熱物内部の温度分布をほぼ均一に加熱でき、緻密化したガラス体を得ることができる。しかも、周波数が２０ＧＨz〜３００ＧＨzという高い周波数のマイクロ波を使用するようにしているので、高い熱が均一に発生して透明ガラス化が進むので、従来の均熱炉のような外周部から透明ガラス化が進んで、内部にガスが閉じこめられるようなことはなく、ガラス体内で発泡することがなく、透明度が高く、紫外線透過率の優れた耐紫外線特性を有する光学材料としてのガラス体を製造することができる。

以下、本発明の一例を詳しく説明する。
この耐紫外線光学材料の製造方法は、例えば、図１に図示する製造工程系統図に従って行われるものである。

先ず、スート形成工程１０で、例えば公知のＶＡＤ法などの気相合成法によって、多孔質状の高純度石英ガラスからなるスート体Ｓを得る。ついで、このスート体Ｓをマイクロ波加熱装置に入れて、水素ガス雰囲気にしてマイクロ波加熱する第１の熱処理１を行い、スート体Ｓ内を均一に還元反応せしめる。

次いで、雰囲気を不活性ガスに置換した後、フッ化物ガスを導入して、マイクロ波加熱によって加熱する第２の熱処理２を行い、スート体Ｓを均一にフッ素と反応させて、欠陥をＳi-Ｆ結合に置き換える。そして、このＳi-Ｆ結合に置き換えた多孔質状のスート体Ｓを、引き続き窒素などの不活性ガス雰囲気に置換した炉内で、マイクロ波加熱する第３の熱処理３を行う。

この第３熱処理３により、スート体Ｓ内に窒素などの不活性ガスを均一に溶存せしめるとともに、スート体Ｓを透明ガラス化してガラス体とする。この時に３員環、４員環等の前駆体の生成が抑制され、耐紫外線性が高い耐紫外線光学材料となる透明ガラス体Ｚが得られる。

以下、上述の第１熱処理１、第２熱処理２及び第３熱処理３について、詳細に説明する。
［第１熱処理１］
多孔質状のスート体Ｓを第１熱処理するにあたっては、スート体Ｓをマイクロ波加熱装置（波長域 近ミリ波〜ミリ波帯：２０ＧＨz〜３００ＧＨz）に収容して、炉内を水素ガス（Ｈ_２）雰囲気にする。この時水素ガス雰囲気の圧力を約１０〜１００,０００Ｐa、特に好ましくは１００〜５００Ｐaに保持する。

この時、水素ガス濃度があまり高いと、水素ガスの吸熱作用により、スート体Ｓの温度上昇を妨げ、好ましくない。そこで、ヘリウムガス（Ｈe）等の不活性ガスを混合して使用することが好ましいが、ヘリウムガスも水素ガスと同様に吸熱作用が大きいため、窒素ガス（Ｎ_２）、アルゴンガス（Ａr）等の不活性ガスと混合して使用すると良い。

上記第１熱処理１で、水素ガス雰囲気でマイクロ波加熱を行うと、水素が還元剤として働き、主に以下に示す化学反応がスート体Ｓ内に起こるものと考えられる。（≡は結合している手が３つあることを表し、・は不対電子を表す。）

≡Ｓi-Ｓi≡ ＋ Ｈ_２ → ≡Ｓi-Ｈ Ｈ-Ｓi≡
および
≡Ｓi-Ｏ-Ｓi≡ ＋ Ｈ_２ → ≡Ｓi-Ｏ-Ｈ ＋ Ｈ-Ｓi≡
特に、酸素過剰でスートが製造された場合は下記化学反応も起きると考えられる。
≡Ｓi-Ｏ-Ｏ-Ｓi≡ ＋ Ｈ_２ → ≡Ｓi-ＯＨ ＋ ＨＯ−Ｓｉ≡
および
Ｏ_２（溶存）＋２Ｈ_２ → ２Ｈ_２Ｏ

また、マイクロ波を使用した加熱により、スート体Ｓは内部、外部ともほぼ一様な温度で熱せられ、反応のむらが起き難く、一様な反応を示す。なお、マイクロ波加熱を行う時の加熱温度は、１００℃〜１０００℃の範囲、好ましくは６００℃〜１０００℃で、加熱時間を１〜４０時間の範囲で調節して実施する。
以上の第１の熱処理１の終了後には、スート体Ｓ内部は、ＳiＯ_２基本構造以外に、「≡Ｓi-Ｏ・」、「≡Ｓi-Ｈ」が主な構成要素となる。

［第２熱処理２］
次に、第２の熱処理２として、マイクロ波加熱装置内を、ヘリウムガス（Ｈe）、窒素ガス（Ｎ_２）、アルゴンガス（Ａr）等の不活性ガス雰囲気、より好ましくはヘリウムガス（Ｈe）雰囲気に置換した後、同不活性ガスとフッ素（Ｆ_２）、４フッ化炭素（ＣＦ_４）、４フッ化珪素（ＳiＦ_４）等より選ばれるフッ化物とを混合したガス、より好ましくは４フッ化珪素（ＳiＦ_４）とを混合したガスをマイクロ波加熱装置に導入して、多孔質のスート体Ｓをマイクロ波加熱する。

ここで、マイクロ波加熱により、スート体Ｓ内部、外部とも、ほぼ一様な温度で熱せられ、反応のむらが起き難く、一様な反応を示す。なお、この第２の熱処理２でマイクロ波加熱を行う時の加熱温度は、７００℃〜１３００℃の範囲、より好ましくは８００℃〜１１００℃で、加熱時間を１〜４０時間の範囲で調節して実施する。

以上の第２の熱処理２では、例えばＳiＦ_４が熱分解して以下のような化学反応が起こるものと考えられる。
≡Ｓi-Ｈ Ｈ-Ｓi≡ ＋ ２Ｆ(活性種) → ≡Ｓi-Ｓi≡ ＋ ２ＨＦ
≡Ｓi・ ＋ Ｆ(活性種) → ≡Ｓi-Ｆ ＋ ＨＦ
≡Ｓi-ＯＨ ＨＯ-Ｓi≡ ＋ ２Ｆ(活性種) → ≡Ｓi-Ｆ Ｆ-Ｓi≡ ＋ Ｈ_２Ｏ
≡Ｓi-ＯＨ Ｈ-Ｓi≡ ＋ ２Ｆ(活性種) → ≡Ｓi-Ｆ Ｆ-Ｓi≡ ＋ Ｈ_２Ｏ
もしくは
≡Ｓｉ−ＯＨ Ｈ−Ｓｉ≡ ＋ ２Ｆ（活性種） → ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡ ＋ ２ＨＦ
以上の第２の熱処理２でスート内の欠陥がほぼ「≡Ｓi-Ｆ」に置き換えられる。

［第３熱処理３］
そして、第３の熱処理では、第２熱処理２の後にマイクロ波加熱装置内を例えば、窒素ガス（Ｎ_２）雰囲気に置換し、圧力を１０Ｐa〜１０ＭＰa、好ましくは１００Ｐa〜０.１ＭＰaの範囲に調整し、この雰囲気で前記第１の熱処理１及び第２熱処理２を経て得られたスート体Ｓ内の欠陥が「≡Ｓi-Ｆ」に置き換えられた多孔質状のスート体Ｓをマイクロ波加熱する。その結果スート体Ｓが透明ガラス化するとともに透明ガラス内部に窒素が溶存した透明ガラス体Ｚを得る。

この時、あまり高い圧力にすると、窒素の濃度が高くなり、加熱によって透明ガラス化したガラス内に窒素が気泡となって残り、不透明なガラスを形成することとなる。また、ここで使用するマイクロ波加熱は近ミリ波〜ミリ波帯のものであるので、スート体Ｓは内部、外部とも、ほぼ一様な温度で熱せられ、反応のむらが起き難く、一様な反応を示す。

そして、この第３の熱処理３での窒素ガス雰囲気でマイクロ波加熱を行う時は、一旦、７００℃〜１３００℃の範囲、より好ましくは８００℃〜１１００℃で、約１〜４０時間の範囲で加熱し、窒素ガスをスート体Ｓ内部まで拡散させた後、１３００℃〜１５００℃に昇温せしめて、ガラス化するものであるが、１３００℃〜１５００℃に昇温させた後は、約０.５〜１０時間の範囲で加熱処理する。

この第３の熱処理３では、第２熱処理２で生成せしめたＳi-Ｆ結合後に窒素を溶存させるので、屈折率が高くなり、屈折率が低下するのを防ぐことが出来る。この時の溶存窒素は、Ｎ_２の状態でもＳi-Ｎ結合状態でもかまわない。Ｓi-Ｎ結合を多くする場合には、第２の熱処理２でフッ素ガスを流すより先に窒素ガス雰囲気中で加熱を行い、その後フッ素ガス流すようにすることで達成される。

また、上記窒素はこれに代えて、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス等の不活性ガスを使用することが出来る。さらに、窒素の代わりに、アンモニア（ＮＨ_３）や、一酸化窒素（ＮＯ）等の還元性ガスの使用も可能であるが、水素原子や酸素原子がガラス内に残り、反応し易くなるため、これの使用にあたっては、この点を注意する必要がある。

上記した方法で得られた透明ガラス体Ｚは、スート形成工程１０で高純度の原料を使用し、ターゲット上へ酸水素バーナにより多孔質状のスート体Ｓを作るので、金属不純物に汚染されることもなく、次工程の第１、第２及び第３の各熱処理でのマイクロ波加熱装置も、装置内はステンレス鋼材で覆われていて、マイクロ波加熱時もこのステンレス鋼材部分は殆ど温度上昇しないため、金属不純物が被加熱物のスート体Ｓを汚染することもなく、金属不純物濃度が極めて低いものとなる。

また、スート体Ｓをマイクロ波装置へ搬入移動する際には、スートＳを清純な容器（又は袋）に入れて、人体や周囲雰囲気からのナトリウム（Ｎa）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃa）等が付着しないように工夫することが必要である。得られたガラス体中の金属不純物濃度をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ・質量分析装置）で測定すると、Ｌi、Ｎa、Ｋ、Ｃa、Ｍg、Ｔi、Ｃr、Ｆe、Ｎi、Ｃu、Ｇe、Ａl等の金属不純物濃度は２０ｐｐｂ未満となる。

さらに、この方法で得られる光学材料の透明ガラス体Ｚについて、レーザラマン分光光度計で３員環、４員環の強度測定をしたところ、窒素を溶存させていない従来の製造方法で得られたガラス体と比較して、その量は、ＳiＯ_２に対する強度比で２／１０以下となっていた。

これは、第３の熱処理３でスートＳから透明化したガラス体Ｚにする際に、溶存窒素がＳiＯ_２基本構造形成時に余分な空間を埋めることで、ＳiＯ_２基本構造形成時に無理な歪みがかかることなくボンディング進行したことによるものである。この作用効果は、窒素ガスに代えて、不活性ガスを使用しても、同様に期待し得る。なお、分子サイズから不活性ガスとしては、窒素の他にアルゴン（Ａr）、ネオン（Ｎe）、キセノン（Ｘe）等から選ばれるものがより好ましい。

また、第３熱処理３で窒素などの不活性ガスを導入して熱処理する前に、第１熱処理１で水素ガスでＯＨ基を除去し、第２熱処理２でフッ化物ガスにより、前駆体及び欠陥をＳi-Ｆ結合に置き換えた後に、第３熱処理３で窒素ガスを導入しているので、温度を高くしても窒化（Ｓi-Ｎ結合生成）は生起し難く、窒素ガスとしてＳiＯ_２基本構造内部に溶存する割合が高くなるものと考えられる。

このようにして得られる光学材料の透明ガラス体Ｚについて、エキシマレーザに対する耐性を評価するため、ＡrＦエキシマレーザ（波長：１９３.４ｎｍ）をエネルギー密度８０ｍＪ／ｃｍ^２、繰り返し周波数１００Ｈz、１×１０^６ショットの条件で連続照射を行った結果、その波長での透過率の劣化量は初期透過率に対して１％以下であって、耐紫外線の光学材料として優れた耐性特性を有することが確認された。

さらに、真空紫外分光光度計（日本分光社製）にて、内部透過率を測定したところ、波長１９３ｎｍにおける内部透過率は約９９.５％以上であって、満足し得る特性であった。なお、波長４００ｎｍ以下の波長の内部透過率（％／ｃｍ）についてのグラフを図２に図示する。図２によりＳiＯ_２ガラスの透過限界波長１５５ｎｍ付近まで良好な透過特性を有することが認められた。

また、複屈折測定装置（Hind Instruments 社製）により複屈折特性を測定したところ、１０ｎｍ／ｃｍ（波長：６３３ｎｍ）以内に保っており、良好な特性を有することが認められた。ここで、アニール等の熱処理を行うことなしに、良好な複屈折が得られるのは、Ｓi-Ｆ結合の存在および窒素溶存の効果により、冷却時に歪みが残留し難いためであると考えられる。
そして又、フィゾー式干渉計（富士写真光機社製）により、屈折率均質性を測定した結果、２０×１０^−６（波長：６３３ｎｍ）以内であることが測定され、良好な特性を有することが認められた。

また、加熱手段としてマイクロ波（近ミリ波〜ミリ波帯：２０ＧＨz〜３００ＧＨz）加熱を使用しているので、酸水素炎や電気炉による加熱で生じる温度勾配が生じることなく、被加熱物内部の温度分布をほぼ均一に加熱でき、特に緻密化したガラス体を得ることが出来る。そして、マイクロ波加熱は、２０ＧＨz〜３００ＧＨzの高周波であるので、別途他の加熱手段を併用する必要がなく、多孔質状のスート体Ｓをマイクロ波のみの加熱で透明ガラス化をすることができる。

実施例として、上記製造方法によって、耐紫外線性ガラスを製造し、その特性を測定し、効果を確認した。
スート形成工程１０で、ＶＡＤ法により、ＳiＯ_２からなるかさ密度約０.４５ｇ／ｃｍ^３、高さ約３００ｍｍ、直径約２００ｍｍの多孔質状のスート体Ｓを作製した。

ついで、このスート体Ｓを不活性ガスを充填した清浄な袋に収容して、２８ＧＨzのマイクロ波加熱装置炉内に移動搬入せしめた。続いて、このマイクロ波加熱装置炉で、以下の如く第１熱処理１、第２熱処理２及び第３熱処理３を順次行った。
第１熱処理１では、マイクロ波加熱装置炉内を水素ガス圧力２００Ｐaの雰囲気にした後、徐々に加熱し、約１時間で７００℃に昇温させて、同温度にて約２時間保持した。
次いで第２熱処理２するため、マイクロ波加熱装置炉内の雰囲気をＨeで置換し、引き続きＨeとＳiＦとを流量比で９００：１の割合にして炉内に導入した。そして、温度を１０００℃として約３０時間その温度にスート体Ｓを保持した。

続いて、マイクロ波加熱装置炉内の雰囲気を窒素ガスに置換して、以下の第３の熱処理３を行った。すなわち、炉内圧力を約０．１ＭＰaの窒素ガス雰囲気に調整した後、温度を１０００℃にして約１０時間保持した。その後約１４００℃の温度まで約３時間で昇温せしめ、１４００℃の温度に約１時間保持して、スート体Ｓを透明ガラス化した。

その後、特に徐冷（５０℃／時間より緩やかな温度勾配で冷却すること）することなく炉内を冷却して、透明ガラス化したガラスインゴットをマイクロ波加熱装置炉内より取り出した。そして、ガラスインゴット内部を精査観察したところ、透明であり、肉眼では気泡の存在を確認出来なかった。このガラスインゴットを輪切り加工し、両面研磨して、円板試料とし、この円板試料について以下の特性を測定した。

＜特性の測定＞
（i）ＯＨ基含有量：ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）にてＯＨ基濃度を測定した結果、１０ｗｔｐｐｍ以下であった。
（ii）金属不純物：ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ・質量分析装置）にて金属不純物を測定した結果、Ｌi、Ｎa、Ｋ、Ｃa、Ｍg、Ｔi、Ｃr、Ｆe、Ｎi、Ｃu、Ｇe、Ａl等の金属不純物濃度は２０ｐｐｂ以下であった。
（iii）塩素濃度：ＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析装置）にて塩素濃度を測定した結果、１０ｗtｐｐｍ以下であった。

（iv）Ｓi-Ｆ結合濃度：レーザラマン分光光度計にてＳi-Ｆ結合濃度を測定した結果、４５００ｗtｐｐｍであった。
（v）窒素濃度：レーザラマン分光光度計にて窒素濃度を測定した結果、１００００ｗｔｐｐｍであった。
（vi）屈折率：屈折率測定装置で絶対屈折率を測定した結果、１.４５７１（波長６３３ｎｍ）であった。

さらに、別の両面研磨試料を作製し、以下の特性を測定した。
（vii）３員環、４員環の強度：レーザラマン分光光度計にて３員環、４員環の強度を測定した結果、従来の窒素を溶存せしめていないガラス試料と比較して、その量は、ＳiＯ_２に対する強度比で約２０％程度であった。
（viii）内部透過率：真空紫外分光光度計（日本分光社製）にて内部透過率を測定した結果、波長１９３ｎｍにおける内部透過率は約９９.７５％／ｃｍであった。

（ix）複屈折：複屈折測定装置（Hind Instruments 社製）により複屈折特性を測定した結果、直径比で８０％のエリアで２ｎｍ／ｃｍ（波長：６３３ｎｍ）以内であった。
（x）屈折率均質性：フィゾー式干渉計（富士写真光機社製）により屈折率均質性を測定した結果、直径比で８０％のエリアで１×１０^−６（波長：６３３ｎｍ）以内であった。
（xi）そして、耐紫外線特性を検証するため、エキシマレーザに対する耐性を評価した。ＡrＦエキシマレーザ（波長：１９３.４ｎｍ）をエネルギー密度８０ｍＪ／ｃｍ^２、繰り返し周波数１００Ｈz、１×１０^６ショットの条件で連続照射を行った結果、その波長での透過率の劣化量は、初期透過率に対して１％以下であった。これより、耐紫外線性の光学材料として優れた特性を有することが確認された。

本発明の耐紫外線光学材料の製造方法を説明する製造工程系統図である。 本発明の製造方法で得られる光学材料ガラス体の波長４００ｎｍ以下の波長における内部透過率を示すグラフである。

符号の説明

１０…スート形成工程、 １…第１熱処理、 ２…第２熱処理、
３…第３熱処理、 Ｓ…スート体、 Ｚ…光学材料透明ガラス体

Claims (4)

1. 気相合成法により形成した多孔質状のスート体を、水素雰囲気でマイクロ波加熱して第１熱処理を施し、続いて雰囲気を不活性ガスに置換して、フッ化物ガスを導入しながらマイクロ波加熱する第２熱処理を施した後、雰囲気を不活性ガス雰囲気にしてマイクロ波加熱する第３熱処理を施して透明ガラス化するとともに不活性ガスをガラス内部に溶存せしめることを特徴とする耐紫外線光学材料の製造方法。
2. 前記第３熱処理時の不活性ガスが、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンおよびキセノンからなる群から選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１記載の耐紫外線光学材料の製造方法。
3. 前記第３熱処理での不活性ガスの圧力が、１０Ｐa〜１０ＭＰaの範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の耐紫外線光学材料の製造方法。
4. 前記マイクロ波の周波数が、２０ＧＨz〜３００ＧＨzであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の耐紫外線光学材料の製造方法。

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