JP4676985B2 - 石英ガラス構成部品の接合方法、その方法により得られる構成部品アセンブリ、及び石英ガラス構成部品を接合するための非晶質SiO2含有粉末状体、ペースト状体又は液状体の使用 - Google Patents
石英ガラス構成部品の接合方法、その方法により得られる構成部品アセンブリ、及び石英ガラス構成部品を接合するための非晶質SiO2含有粉末状体、ペースト状体又は液状体の使用 Download PDFInfo
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Description
(a)非晶質SiO 2 出発粒状物を湿式粉砕することを含む、非晶質SiO2粒子を含有する水性スラリーを提供することであって、非晶質SiO 2 粒子のSiO 2 含量が少なくとも99.9質量%であり、非晶質SiO 2 粒子の粒径が500μmまでの範囲であり、1μm〜50μmの間の範囲の粒径を有する非晶質SiO 2 粒子が容積の大部分を占める、
(b)互いに所定の位置に固定された接合表面の間にスラリー体を形成すること、
(c)スラリー体を乾燥すること、及び
(d)加熱によってスラリー体を固化させて、接合させる石英ガラス構成部品のSiO 2 含量と最大で3質量%異なるSiO2含有接合体を形成させること
を含むという点で、上記の方法に基づいて達成される。
・一方において、構成部品及び接合体の石英ガラスの熱膨張係数の概算を可能な程度まで容易にし、これと関連して、接合表面への固化SiO2含有接合体の特に良好な接着及び、特に、このアセンブリの高い熱疲労耐久性を助長する。
・並びに、他方において、接合される構成部品の石英ガラス又はその作業環境の、一般的な材料中に存在する異物による不純物混入が、このようにして回避又は低減される。
均質で安定化されたベーススラリーを調製する。10kgのベーススラリーのバッチを調製するため、1.8kgの脱イオン水(その導電率は3μS未満である)及び8.2kgの非晶質石英ガラス粒状物(天然原料で構成され、250μm〜650μmの間の範囲の粒径及び99.99%のSiO2含量を有する)を、石英ガラスの内張りをした回転式ドラム粉砕機(約20リットルの容積を有する)内で混合する。
図1は、概略説明において、石英ガラスで作製されたいわゆる「ツイン管」を示す。このツイン管は、クラッド管から成り、その断面は8の字形状であり、中央フィン2によって2つの小区画3,4に分けられている。小区画3,4は各々、1つの加熱スパイラルを受容する機能を果たし、それにより、クラッド管1からその両端のクリンプを介して電気的接続が誘導される(図1には図示せず)。ツイン管9の光放射の主方向は、図示した実施形態において矢印5の方向によって記号により示された下向きである。光放射5の主方向から逸れるツイン管9の上側6には、石英ガラス製冷却管8(その縦軸は、ツイン管9の縦軸と平行に延在する)と接合されることが意図される。
Claims (18)
- 石英ガラスで作製された構成部品の接合表面の間に形成され且つ石英ガラスの一般的な化学組成を有するSiO2含有接合体を用いた物質対物質接合によって該構成部品を接合する方法であって、該SiO2含有接合体の形成が、以下の手順工程を含むことを特徴とする石英ガラスで作製された構成部品の接合方法。
(a)非晶質SiO2出発粒状物を湿式粉砕することを含む、非晶質SiO2粒子を含有する水性スラリーを提供することであって、該非晶質SiO 2 粒子のSiO 2 含量が少なくとも99.9質量%であり、該非晶質SiO 2 粒子の粒径が500μmまでの範囲であり、1μm〜50μmの間の範囲の粒径を有する非晶質SiO 2 粒子が容積の大部分を占める、
(b)互いに所定の位置に固定された該接合表面の間にスラリー体を形成すること、
(c)該スラリー体を乾燥させること、及び
(d)加熱によって該スラリー体を固化させて、該SiO2含有接合体を形成することであって、該接合体のSiO2含量は、接合させる該石英ガラス構成部品のSiO2含量と最大で3質量%異なる - 前記非晶質SiO2粒子の粒径が100μmまでの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記接合表面間の前記スラリー体の形成中の前記スラリーの固形分が少なくとも65質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記スラリーが3〜5.5の間の範囲のpH値に設定されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 互いに所定の位置に固定された前記接合表面の間での前記スラリー体の形成と、前記スラリー体の乾燥との間の曝露時間を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記固化が、前記スラリー体を焼結させて、少なくとも部分的に不透明な固化接合体を形成させることを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記焼結が、800℃〜1,450℃の間の範囲の温度でのスラリー体の温度処理を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記固化が、前記スラリー体をガラス化して、少なくとも部分的に透明な固化SiO2含有接合体を形成させることを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ガラス化が、最大加熱効果を前記スラリー体に局所的に限定することができる熱源の使用により行なわれることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記スラリーが、Al2O3、TiO2、Y2O3、AlN、Si3N4、ZrO2、BN、HfO2、Si、Yb2O3及び/又はSiCの形態の1種以上のドープ剤を含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 接合させる前記構成部品の少なくとも1つがドープ剤を含有し、且つ前記水性スラリーが、該材料で作製された粒子をドープ剤として含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 石英ガラスで作製され、非晶質であり且つ石英ガラスの一般的な化学組成を有するSiO2含有接合体によって互いに接合される少なくとも2つの構成部品を備える、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法を行うことにより得られる構成部品アセンブリであって、該SiO2含有接合体のSiO2含量が少なくとも99.9質量%であり、該SiO2含有接合体のSiO2含量が、接合させる前記石英ガラス構成部品の各々のSiO2含量と最大で3質量%異なり、該SiO2含有接合体が、少なくとも部分的に不透明であり、且つ500μmまでの範囲の粒径であって、1μm〜50μmの間の範囲の粒径を有するSiO2粒子が該接合体の容積の大部分を占める非晶質な焼結又はガラス化SiO2粒子から製造されることを特徴とする構成部品アセンブリ。
- 前記SiO2含有接合体の比密度が、少なくとも2.0g/cm 3 であることを特徴とする請求項12に記載の構成部品アセンブリ。
- 前記SiO2含有接合体が、Al2O3、TiO2、Y2O3、AlN、Si3N4、ZrO2、BN、HfO2、Si、Yb2O3及び/又はSiCの形態のドープ剤を含有することを特徴とする請求項12又は13に記載の構成部品アセンブリ。
- 前記構成部品の1つが、Al2O3、TiO2、Y2O3、AlN、Si3N4、ZrO2、BN、HfO2、Si、Yb2O3及び/又はSiCの1種以上のドープ剤を含むことを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の構成部品アセンブリ。
- 不透明なSiO2含有接合体が、互いに同軸配列である2つの石英ガラス管の隙間に作製されていることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の構成部品アセンブリ。
- 500μmまでの範囲の粒径であり、1μm〜50μmの間の範囲の粒径を有する非晶質SiO2粒子が容積の大部分を占める非晶質SiO2粒子を含む粉末状体、ペースト状体又は液状体の使用であって、物質対物質接合によって石英ガラス構成部品を接合するのに、SiO2含量が少なくとも99.9質量%であり且つ接合させる該石英ガラス構成部品のSiO 2 含量と最大で3質量%異なるSiO2含有接合体を提供するための使用。
- 前記非晶質SiO2粒子が100μmまでの範囲の粒径を含むことを特徴とする請求項17に記載の使用。
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