JPH01279207A - 耐放射線性光フアイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガンマ（γ）線等の放射線照射下で使用し得る
１酎放射線性光フアイバに関する。

〔従来の技術〕

光ファイバをガンマ線の照射環境下で使用すると、例え
ば純シリカ（５ｉＯｚ　）で構成されるコア中に結合欠
陥が生じる。この欠陥は光ファイバの伝送特性において
、１８５μｍ以下の波長域において大きな伝送損失を生
じさせる。そこで、このような伝送損失の増加を抑えた
耐放射線性ファイバが提案されている。

従来、このような分野の技術としては、例えば特開昭６
０−７５８０２号公報に示されるものがあった。これは
、水素（Ｈりがガンマ線による結合欠陥に起因する伝送
損失増加を抑える役割を有することに着目したもので、
光ファイバを肉界囲気中で加熱処理することを特徴とし
ている。

またＨ！にかえて直水素（ＤＩ）雰囲気中で加熱処理す
る方法も考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来技術によるファイバは、長時
間あるいは長期間のガンマ線照射環境下での使用には適
しないという問題があった。

これは、馬又はＤ！雰囲気での加熱処理から時間が過ぎ
れば、それだけ馬又はＤ２を含有させた効果がなくなっ
てくるからである。このため、例えば従来の耐放射線性
ファイバを海底ケープｐなどに使用すると、例えば１０
年という交換年数（耐用年数）がくる前に伝送特性が劣
化してしまう問題があった。

そこで本発明は、長期間にわたるガンマ線照射環境下で
の使用によっても、伝送損失が増加することのない耐放
射線性ファイバを提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明者らはＨ茸又はり、雰囲気で加熱処理したファイ
バが、時間の経過と共にその耐放射線性効果がなくなる
のは、ガラス中に含浸したＨｌ又はＤｔがファイバの外
へと出てしまうためと考え、含浸したＨ、又はＤｚがガ
ラス中に閉じこめられているようなファイバ構造を検討
し、ファイバ外周にＨ２又は／及びＤ２を通さない無機
材料被覆を形成することに想到した。

すなわち、本発明はコアがＧｅ０１を含有しないガラス
からなυ、ファイバのガラス中にＩ（、又は／及びＤｚ
が含有されてお９、その外周に馬又は／及びＤ２を透過
させない無機物被覆を有してなる耐放射線性光ファイバ
である。

以下、本発明を図面を参照して具体的に説明すると、第
１図は本発明ファイバの一例の斜視図であって、１は光
ファイバのＨ２又は／及びＯ！を含浸されたガラス部で
、２はコア、３はクラッドである。４が無機被覆であり
、このガラスファイバ１と無機被覆から光フアイバ素線
５が形成されている。

本発明のファイバは次のように製造することができる。

まず本発明の７アイバガヲス部は主たる光の伝送部とな
るコアとその外周のクラッドからなるもので、このコア
及びクラッドは公知技術により作成し、これに耐放射性
向上のためにＨ２又＃′ｉ／及びＤｚを含浸させる。コ
アやクラッドの製法としては、例えばＶＡＤ法、ＣＶＤ
法、　Ｍ　ＣＶＤ法、ゾμゲＮ法等のガラス原料の加水
分解や、ガラス原料の酸化を利用した方法さらにＳｉｎ
！粉を成形後焼結する方法等線々の手段が挙げられる。

Ｈｌ又は／及びり、の含浸は被含浸物をＨｚ　（Ｄｚ　
）雰囲気中に曝すことにより行なうことができる。

含浸させるＨｌ　（Ｄｘ　）量は次項で説明するところ
により、１００　ｐｐｂ　〜１００　ｐｐｍの範囲内と
することが好ましい。

Ｈｌ又は／及び）をガラス部分に含浸させるのは、ガラ
ス多孔質母材作製工程、多孔質母材の段階、透明ガラス
母材の段階、ファイバ化段階のいずれにおいてでもよい
。ガラス多孔質母材作製工程、例えばＶＡＤ又はＣＶＤ
法等の加水分解法によるときは、培；焼ガスとしてＨａ
　（Ｄｔ　）を用い得るので、合成されるガラス（Ｓｉ
ｎｇ　）微粒子中に必ずＨｌ　（Ｄｔ　）が含まれる。

しかしながらこの段階ではＳ１０驚徽粒子の合成が第一
目的であるので、下記（＋）式 ％式％（１） というＳ１０．生成反応のパヲンスをくずしてまで、馬
（Ｄり含浸量増加のためにＨｌ　（Ｄｔ　）流量を増や
すことは好ましくない。また実際この段階で当（−）を
含浸できる量は限界があり、せいぜい数ｐｐｍ以下と少
々い。

そこで多孔質母材又は透明ガラス母材の段階でＨ１雰囲
気中に曝してＨｚ　（Ｄｘ　）を含浸させることが効果
的である。例えば多孔質母材では室温、Ｈ！１気圧、１
時間の処理、ガラス母材であれは室温、Ｈ雪１気圧、１
日の処理で、Ｈｚ　（Ｄｔ　）含有量数臣ｐｐｍを達成
できる。

本発明のガラスファイバの組成は、通常の光フアイバガ
ラスとして用いられる石英糸ガラスでよいが、Ｇｅ０１
を含有する８１０．たけは、Ｈｚ（Ｄｚ）含浸によシ、
ガラス中に一〇Ｈ基（又は−〇Ｄ基）を生成してしまい
、また、放射線照射で短波長側の損失増が大きくなると
いうように、Ｈ！特性。

耐放射線特性のいずれもが悪いため、コアに用いること
は好ましくない。

本発明のファイバは、このようにＨｌ又は／及びＤｚを
含浸したガラスファイバで、その外周にＨ，又は／及び
り、の漏出を防ぐ、無機物被覆を設けたものである。こ
の無機物被覆としては、Ｈｌ又はちの拡散係数が１０　
ノ／Ｓｅｃ以下（Ｈ２１ａｔｍ　）のものが好ましい。

なお、ガラス中の馬の拡散係数は２　Ｘ　１０　　ｃｍ
”／　ｓｅｅ　（Ｈｌ　　１　ａｔｍ　）である。この
透過率の範囲内であれば、室温での馬の透過率は数ｐｐ
ｍ　／年以下である。このように緻密で馬又は／及びＤ
！を透過しない材料としては、例えばＣＶＤ法で形成し
たＳｉＣ，５ｉＯ−Ｃ。

Ｃ，ＳｉＮ、　５ｉ−０−Ｎ等の薄嘆や、ディッピング
法により形成したＴｉ　、　Ａｔ等の金属被覆が挙げら
れる。被覆の厚さは数６大以上数μｍ以下の範囲が好ま
しい。数巨＾未満では嘆を均一に形成する点で困雉があ
るに加え、Ｈｔ（Ｄ意）ガスが通過してしまう。また、
数μｍを越えるとマイクロベンディングによる光学特性
劣化の問題が起こるので好ましくない。

〔作用〕

まず馬又は／及びＤ！の含浸による耐放射線性向上のメ
カニズムを第１図のファイバを例にして説明する。

耐放射線性ファイバ５がガンマ線の照射環境下で使用さ
れると、コア２中に結合欠陥が生成される。この結合欠
陥は例えば下記（ｎ）式のようになシ、これによってＱ
、８５μｍ以下の波長帯での伝送損失が増加する。とこ
ろが、ガラス中から馬又はり、が供給されると、これが
馬の場合を例にすると下記（ＩＩＩ）式 のようにガンマ線による結合欠陥を解消し、１８５μｍ
以下の波長帯での伝送損失増大を抑えることになる。

この事情を第２図を参照して詳細に説明する。

同図において、実線はガンマ線の照射環境下で使用する
前の光ファイバの伝送特性を示す。

従来のＨ，処理を施していない光ファイバを、所定線址
のガンマ線照射環境下で使用すると、その伝送特性は図
中の二重実線のようになる。すなわち、ガンマ線による
結合欠陥〔（１）式参照〕によって（Ｌ８５μｍ以下の
波長域で伝送損失が著しく増大し、との影響が１．０μ
ｍ以上の長波畏域にも及ぶ。このため放射線環境下では
来月に供することができない。

ところが、Ｈ！熱処理施したものでは、ガンマ線の照射
環境下で使用しても、α８５μｍ以下の波長域で伝送損
失はあまり増加せず、例えば第２図に点線Ａで示すよう
になる。これは、水素がコア中の結合欠陥と反応するた
めである。

なお、１．３０μｍ近傍の波長域で伝送損失のピークが
高くなるのは、Ｈ意によってＯＨ基（１３９μｍに吸収
）が生成したためであるが、との嘱失値は結合欠陥によ
る喚失増加に比べて十分低く、かつ長波長帯および短波
長帯でのすそ引きも少ないため、全体としては低損失が
実現されることになる。

ここで、本発明ではファイバのガラス部外周に、Ｈ：又
はＤ！透過率の小さい材質で緻密な無機物被覆を設けで
あるために、ガラス中に含浸しておいた微量のＨ！又は
Ｄ！が閉じこめられた状態となり、期間にわたって徐々
に生成される結合欠陥は逐次にこのＨ，又はＤ２と反応
し、水素化合物あるいは水酸化合物で置換される。この
ため、含有される馬の量は、ガンマ線の照射による結合
欠陥の量とほぼ同一もしくはそれ以上であることが好ま
しい。

一方、ガラス中に含有される馬又はＤ！量が、ガンマ線
の照射による結合欠陥よシも多いときには、分子として
のＨ，が反応に寄与せずに残存し、１．２４μｍの波長
帯に伝送損失のピークを生じさせる。このピークが例え
ば第２図中の一点鎖線Ｂのように低いときには、全体の
伝送特性において特に問題とはならないが、同図中の二
点鎖線Ｃのように高くなると、ｔ　Ｓ　Ｏｐｍ帯におい
ても伝送損失の増加が大きくなる。従って、生成される
Ｈ、の量は、分子状で残存するＨ２の１．２４μｍ帯に
おける光吸収が、１．５０　ｐｍ帯における伝送損失に
大きく影（至）を及ぼさない量とする必要がある。Ｄ！
の場合は、Ｄ、分子が１゜７２μｍに吸収帯をもつので
１．５５μｍ帯での伝送損失に影響しない蝋とする必要
がある。

そこで、Ｈ８又は／及びＤｚｊｊｔの範囲は１００ｐｐ
ｂ〜１００　ｐｐｍであり、その下限は、照射ガンマ線
の線量率を数ｇ　ｍＲ／　ｈｒとしたときに、ガンマ線
によって生じる欠陥発生量と等しくなる。また、その上
限は、水素分子自身の１．２４μｍ帯での光吸収がｔ　
５　Ｑ　ｌｔｍ帯の伝送損失に大きく影響しまい値であ
り、具体的には１．３０ｐｍ帯の伝送損失増加値Δα１
．。が０．０５　ｄＢ／ｋｍ程度となる値である。

〔実施例〕

実施例１ ＶＡＤ法により作製されたコアが純シリカ、クラッドが
フッ素添加のシリカからなるステップインデックス型の
母材を用意し、これをＨ，ｊａｔｍ雰囲気中に室温で１
時間保持して、該母材中に〜２０　ｐｐｍのＨ２を含浸
させた。該母材からファイバに線引きする工程において
、ディッピング法（溶融金属中にファイバを通す方法）
により、ファイバ外周にｋｌを厚さ２μｍにコーティン
グし、本発明ファイバを得た。なお、ガラスファイバ部
分のコア径は５０μＷＬ、タップド径は１２５μｍであ
った。

このような光ファイバについて、（Ｌ８５μｍ帯および
１．３０μｍ帯での伝送損失値α。、、および０％、。

と、それぞれの波長帯での伝送損失増加値Δ’ａｓｓお
よびΔα。０を測定したところ、ガンマ線を照射する以
前では、 ａ　ｅ、＠＠　〜４３　ｄＢ　／　ｋｍαい。＝ｔ２ｄ
Ｂ／１ａ２１ 線ｆｆｉ″＄　１０’Ｒ／ｈｒでガンマ線を１時間だけ
照射した後では、 Δａ　、、、　＝　１４６　ｄＢ　／　ｋｍ△α（＠　
＠　〜１２．８　ｄＢ　／　ｌ（ｍ従来例のもので社、 △αａ＠＠　”　３　ａ　２　ｄＢ　／　ｋｍΔａ　ｔ
　ｔｏ　〜２　ＪＬ　２　ｄＢ　／　ｋｍであった。

以上の実施例１ではＡｔを被覆したが、線引時に熱分解
ＣＶＤ法によりＣ（カーボン）を被覆した本発明ファイ
バでも上記と同様な効果が得られた。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通シ、本発明は長期間にわたって
ガラス中に含有される微゛穢のＨ，又は／及びＤ２をフ
ァイバ中に閉じこめることができるのでこれがガンマ線
により生じたコア中の結合欠陥を緩和する働きをする。

従って、長期間にわたるガンマ線照射環境下での使用に
よっても、伝送損失が増加することのない耐放射線性フ
ァイバを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の耐放射線性光ファイバの一例の斜視図
、第２図はガンマ線照射の前後での伝送特性の変化を比
較する図であって、央線は照射前、Ａ−Ｄは照射後のそ
れで、Ａ　−Ｃは水素含有ファイバ、Ｄは水素を含有し
ていないファイバの特性曲線である。 １・・・ガラスファイバ、２・・・コア、３・・・クラ
ッド、４・・・無機物被覆、５・・・耐放射線性光フア
イバ素線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コアがＧｅＯ＿２を含有しないガラスからなり、
   ファイバのガラス中にＨ＿２又は／及びＤ＿２が含有さ
   れており、その外周にＨ＿２又は／及びＤ＿２を透過さ
   せない無機物被覆を有してなる耐放射線性光ファイバ。