JPH0214850A - 耐放射線性マルチプルファイバ - 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】 皮１上皇剋■公団 本発明は、可視光領域において耐放射線性に優れた、し
たがってイメージスコープ用の画像伝送体として好適な
マルチプルファイバに関する。

皿米■狡青 近年、原子力炉、原子力船および人工衛星など放射線の
照射をうける可能性がある場所でイメージスコープが多
用されている。

イメージスコープ用の画像伝送体としては、石英ガラス
系のマルチプルファイバと多成分ガラス系のマルチプル
ファイバの２種類が知られており、このうち石英ガラス
系のマルチプルファイバは、−Ｃに多成分ガラス系のマ
ルチプルファイバと比較して耐放射線性に優れているの
で前記した放射線場での観察に専ら使用されている。

”を　すべき、１　占 しかし本発明者らの研究によれば、石英ガラス系のマル
チプルファイバといえどもその耐放射線性は区々であっ
てコアを構成する材料によって大きく変動する。したが
って、本発明の目的は可視光領域での耐放射線性に一層
優れた石英ガラス系マルチプルファイバを提供すること
にある。本発明の他の目的は、放射線場での観察に使用
する工業用イメージスコープ用の画像伝送体として好適
な石英ガラス系のマルチプルファイバを提供することに
ある。

山　占を”ンするための　・ すなわち本発明は、純石英ガラスコアの上にド−ブト石
英ガラスクランド層を有する光ファイバの多数本が互い
に融着集合した構造のマルチプルファイバであって、該
純石英ガラスコアの塩素含有量がｌｐｐｍ以下、ＯＨ基
含有量が１００ｏｐｐｍ以下、およびフッ素含有量が１
１００ｐｐ以上であることを特徴とする耐放射線性マル
チプルファイバを提供するものである。

衾肌虫作貝 純石英ガラスコアの上にドープド石英ガラスクランド層
を有する光ファイバの多数本が互いに融着集合した構造
のマルチプルファイバにおいては該コアの塩素含有量が
ｌｐｐｍ以下、ＯＨ基含有量が１１０００ｐｐ以下、お
よびフッ素含有量が１ｏｏｐｐｍ以上である場合に優れ
た耐放射線性を示す。

溌」ｐすｕ１函調凱 第１図および第２図は、本発明実施例のマルチプルファ
イバの断面図である。第１図の実施例においては、マル
チプルファイバ１は、単位光ファイバｌ°の多数本が互
いに融着した構造を有し、各単位光ファイバ１″は、高
純度石英ガラスにて構成されたコア２、及びドープド石
英ガラスにて構成されたクラッド層３とからなり、隣接
する単位光ファイバｌ゛の各クラツド層３同士が融着し
ている。第２図の実施例においては、マルチプルファイ
バ１は、クラフト層３の上に更に石英ガラスにて構成さ
れたサポート層４を有する単位光ファイバ１°の多数本
からなり、該サポート層４同士が融着した構造を有する
。コア２とクラッド層３との屈折率差（Δｎ）は、少な
くとも０．００８、特に０．０１〜０．０１５程度が好
ましい。

第１図に示す構造のマルチプルファイバｌは、たとえば
、コア２となるべき純石英ガラス棒の上にクラッド層３
となるべきドープド石英ガラスを外付けし、あるいは、
後記のロンド・イン・チューブ法で得た３層構造母材の
サポート層４（第２図）をたとえば火炎研磨法により除
去してコア２とクラッド層３の２層構造とし、次いで線
引きすることにより単位光ファイバ１゛の母材を得、つ
いで該母材の多数本たとえば１０”〜１０’本を束ねて
例えば１，８００〜２，２００℃の温度に加熱して軟化
させ、これを線引きして所定の太さたとえば０．１〜５
ｍ−１就中、０．　５〜３１のものとすることで製造す
ることができる。

第２図に示す構造のマルチプルファイバ１は、後記のロ
ンド・イン・チューブ法などで得た３層構造母材を用い
て上記と同様の方法で製造することができる。

前記したように、本発明におけるマルチプルファイバの
各コアは、塩素含有量がｌｐｐｍ以下、ＯＨ基含有量が
１１０００ｐｐ以下、およびフッ素含有量が１１００ｐ
ｐ以上である純石英ガラスにより構成されることを必須
とする。このような純石英ガラスは、たとえば酸水素炎
法で製造し、脱水・焼結時にＣＦ、等を用いる方法によ
って製造す、ることができる。

一層耐放射線性の優れたマルチプルファイバを得るため
には、下記の少なくとも一以上の条件を備えていること
が好ましい。

（１，１コア構成純石英ガラスとしては、塩素含有量が
０．５ｐｐｍ以下、特に０．　２ｐｐｍ以下であり、０
１１　基金を量は、８００ｐｐｍ以下、特に５００ｐｐ
ｍ以下、フッ素含有量が２００〜１１００００ｐｐ、特
に５００〜５０００　ｐ　ｐｍであるもの、 （２）　　クラッド層３は厚さが少なくとも１．０μｍ
特に少なくとも１．５μｍであること、（３）各光ファ
イバのコア占積率が２０〜６０％の範囲内、特に２５〜
５５％の範囲内にあること、（４）　　クラッド層の上
にさらに石英ガラスサポート層、特に厚さが少なくとも
０．０１μＩの石英ガラスサポート層を有すること、 （５）　　マルチプルファイバ断面の中心より少なくと
も半径８０％以内の部分に存在する光ファイバは規則的
に整列構造に互いに融着していること。

なお（５）の条件につき説明すると、前記した通り本発
明のマルチプルファイバは、光フアイバ母材の多数本の
束を線引きして製造されるが、使用する光ファイバ母林
間に大きな外径上のバラツキがあったり、あるいは線引
き時の加熱温度や線引）速度などが不斉であったりする
と、線引き時に発生するランダムな力により各光ファイ
バの配列が不規則になり、部分的にクラッド層が薄くな
ってコア同士が異常接近した部分が多数発生したり、さ
らには融着した光フアイバ間に多数の気泡が残存するこ
ともある。かかる不規則配列部分、コア同士の異常接近
した部分、あるいは気泡などの多数の発生は、マルチプ
ルファイバの耐放射線性を低下させる原因となる場合が
ある。したがって本発明においては、マルチプルファイ
バ断面の中心より少なくとも半径８０％以内の部分に存
在する光ファイバはたとえば俵積み状に規則的に配列し
て融着していることが好ましい。ただし、この半径８０
％以内の部分に局所的であってしかも掻く軽度であれば
、不規則配列、コア同士の異常接近した部分、あるいは
気泡などがあってもさしつがえない１本発明においては
、さらにマルチプルファイバ断面の中心より少なくとも
半径８０％以内の部分に存在する光ファイバは、そのコ
ア断面形状は円形またはそれに近い形状であってしかも
各光ファイバは断面が六角形またはそれに近い形状とな
って規則的なハニカム構造に融着していると特に好まし
い。かかる規則的なハニカム構造を有するマルチプルフ
ァイバは、−例としてクラッド層３の構成ガラスよりも
線引き温度の高い石英系ガラスからなるサポート層４を
有する光フアイバ母材を用いて上記した方法で加熱線引
きすることで製造することができる。

クラッド層３は、ドーパントとして、たとえばＢおよび
／またはＦを含有する石英ガラスにて構成される。この
様なドープド石英ガラスは、たとえば、ＢＣｌ３　、Ｂ
Ｆｚ　、５ｉＣＩｎおよび酸素との混合ガス、Ｂｃｌ＋
、ｓ＋ｌ”４および酸素との混合ガス、あるいはＢ　Ｆ
　３またはＢＣ１，とＳ　ｉ　Ｆａおよび酸素との混合
ガスなどを原料として用いて良く知られた化学気相沈着
法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。

上記した原料混合ガスのうち、−層耐放射線性の優れた
光伝送路を製造するうえで特に好ましいものは、ＢＦ３
．５ｉＣＩ４、および０□との混合ガスである。

第２図に示す実施例は、サポート層４を有するが、該サ
ポート層４の構成材料が不純物を多量に含む石英ガラス
であると、耐放射線性に悪影響を及ぼす場合がある。し
たがって、サポート層４の構成材料としては、線引き作
業温度が少なくとも１８００℃の石英ガラス、たとえば
天然石英ガラスや合成石英ガラスなど、特に純度９９重
量％以上の、就中９９．９重量％以上の高純度合成石英
ガラスが好ましい。

マルチプル光ファイバを製造するに際しては、たとえば
石英ガラスバイブなどを用いてこれに光ファイバを充填
した状態で線引きし、かくして相互に融着した光フアイ
バ群の外周にさらに当該パイプに相当するスキン層が融
着したものとすることが、得られるマルチプル光ファイ
バの可撓性や折れ難さなどの点で好ましい。

本発明において、クラッド層、サポート層、あるいはス
キン層を構成する各石英ガラスは、塩素を含んでいても
さしつかえないが、本発明のマルチプルファイバの耐放
射線性を一層向上させるために、いずれも塩素含有量が
５００ｐｐｍ以下、特に１１００ｐｐ以下であることが
望ましい。

又凱傅勉果 本発明のマルチプルファイバ、これまで説明した通り、
可視光領域での耐放射線性に一層優れているので、放射
線場での観察に使用する工業用イメージスコープ用の画
像伝送体として頗る好適である。

ス」１医 実施例ｌ ５ｉＨ，と酸素とを混合して燃焼させ、その炎を石英棒
ターゲット上に吹きつけ、いわゆる気相ベルヌーイ法に
準じて石英ガラスを生成させ、焼結時にＣＦ、を用いて
外径約３５鰭、長さ２００龍の石英ガラス棒を得た。該
ガラス棒は、塩素含有Ｉ０．Ｏ２ｐｐｍ、ＯＨ基含有量
は１．５ｐＩＩ）ｍ、フッ素含有量３９００ｐｐｍ、そ
の他不純物の合計含有量ｓｐｐｍ以下であり、また２０
℃における屈折率は１．４５８５であった。

石英ガラス中の塩素含有量およびフッ素含有量は、Ｅ　
Ｓ　ＣＡ　（Ｅｌｅｃ　−ｔｒｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｓ
ｃｏｐｉｃ　Ｃｈｅ＋＊１ｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）
法により測定し、またＯＨ基含有量は次の方法で測定し
た。

ＯＨ基含有量の測定： ＯＨ基含有量がｌｐｐｍ以上であるときは、式（１）に
より、またｌｐｐｍより小なるときは、式（ｎ）により
求めた。

ｏＨ＝１．２　ｘ　（Ｌ＋　　−Ｌｏ）　　−・−（１
）ＯＨ””１．８５　Ｘ　（Ｌｓ　　Ｌｍ）　　・・・
　（■）ここにＬ＋−は、波長０．９４μ−における光
伝送路の損失値（ｄ　Ｂ／ｋｍ）　、Ｌｏは同波長にお
ける該光伝送路のＯＨ基含有量が零であると仮定したと
きの損失値である。Ｌ、は波長１．３８μｍにおける光
伝送路の損失値（ｄＢ／ｂ）　、Ｌｘは該同波長におけ
る該光伝送路のＯＨ基含有量が零であると仮定したとき
の損失値である。

上記の純石英ガラスからなる外径１１龍のコアロッド、
並びに、５ＬＣ１４、ＢＦｓ、Ｏ□、および合成石英ガ
ラス管（外径２６關、肉！１．　５龍、ｎ”：１．４５
９＞を用いて、ＭＣＶＤ法の適用下に形成したＢ、Ｆ系
ドープド石英ガラス層（ｎ”：１．４４６５　　）を内
周に有する該ガラス管とを用い、ロンド・イン・チュー
ブ法を通用して３層構造のブリホーム（外径１８．９ｆ
ｌ）を得たのち、これを加熱（２，０００℃）下に線引
きして外径３００μｍの光ファイバを得た。

上記の光ファイバ（長さ２０ｃｍ）の６，０００本を、
断面が最密整列充填形状となるように束ねてその一端を
石英ガラス管に挿入したのち加熱融着させ、これをフッ
酸水溶液（５容量％）中で、更に蒸溜水中で超音波洗浄
したのち乾燥させた。

得られた光ファイバの束を２，０００℃に加熱して線引
きし、光ファイバの隣接するもの同士が相互に融着した
外径１．０ｍｓのマルチプルファイバを得た。

得られたマルチプルファイバにおけるコア径は７．３μ
端、クラッド層の厚さは２．１μｍ、光フアイバ径は１
２μｍ、コアとクラッド層との屈折率差（Δｎ）は０．
０１２、コア占積率は３３％であった。また、マルチプ
ルファイバは、全長にわたりその断面における半径９５
％の範囲内の各光ファイバは規則的なハニカム配列を有
するものであった。

実施例２〜５、比較例１〜３ 実施例１と略同様の方法で実施例２〜５、比較例１〜３
のマルチプルファイバ（含有光ファイバ数は、いずれも
６０００）を得た。それらの構造上の特徴を実施例１の
マルチプルファイバのそれと一緒に第１表に示す。

次に、得られた各マルチプルファイバの耐放射線性を調
べた。

評価試験は、第３図に示す通り、Ｇｏ”ｒ線照射源によ
る所定の線量率（２Ｘ　１０’　Ｒ／１１　）の位置に
長さ３０ｍのマルチプルファイバ試験試料における１０
ｍ長をコイル状に束ねてトータル線量３Ｘ１０’Ｈのγ
線照射を行った。マルチプルファイバ試験試料の両端は
、遮蔽壁を通して取り出されており、その一端より白色
光源（５００Ｗ）からの光を入射させ、他端からの出射
光をモノクロメータ・フォトメータで測定してレコーダ
に記録した。なお上記の照射は空気中で行い、測定時以
外はマルチプルファイバを光源より外し、フォトブリー
チングの影響を防止した。

マルチプルファイバの増加損失値は、トータル線量３Ｘ
１０’Ｒの４８０　ａｍにおける値である。

また照射された後のマルチプルファイバを使用して、コ
ダックカラー標準色（９色）の標準試験図につき画像観
察を行った。

これらの結果を第１表に示す。

（以下、余白〕

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図は、本発明実施例のマルチプルファイバ
の断面図である。第３図は、マルチプルファイバについ
ての００６０γ線を線源とする大気中での耐放射線性の
試験方法の説明である。 ｌ　：　マルチプルファイバ １゛　：　単位光ファイバ ２　：　コア ３　；　クラッド層 ４　：　サポート層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、純石英ガラスコアの上にドープド石英ガラスクラッ
   ド層を有する光ファイバの多数本が互いに融着集合した
   構造のマルチプルファイバであって、該純石英ガラスコ
   アの塩素含有量が１ｐｐｍ以下、ＯＨ基含有量が１００
   ０ｐｐｍ以下、およびフッ素含有量が１００ｐｐｍ以上
   であることを特徴とする耐放射線性マルチプルファイバ
   。