JPH03175405A - 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】 皮呈圭史肌里公互 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。

藍本生挟丑 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、一般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。

”　　　べき、　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。

問題占を解決するための手 すなわち本発明は、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零かまたは５０，００
０　ｐ　ｐ　ｍ以下、ＯＨ基含有量が５，０００　ｐ　
ｐ　ｍ以下、フッ素含有量が５０〜１０．０００ｐ　ｐ
　ｍ、および上記以外の不純物の合計含有量が１０ｐｐ
ｍ以下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。

又里恵立里 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においては該コアの塩素含有量、
ＯＨ基含有量、フッ素含有量、および上記以外の不純物
の合計含有量がそれぞれ前記した量である場合に優れた
耐放射線性を示す。

先１Ｂ銀民荘！０（叫 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１°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ｌ゛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１′の各クランド層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、クラッドＮ３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０．０１〜０．０２、更に０．
０１〜０．０１７であることが好ましい。

第１図に示す構造のマルチプルファイバ１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、
後記のロッド・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、
ついで咳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〜
５ｆｉ、就中、０゜５〜３ｆｌ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
ッド・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、塩素含有量が零であるかまたは５０，０００
ｐ　ｐ　ｍ以下、ＯＨ基含有量が５，０００　ｐ　ｐｍ
以下、フッ素含有量が５０〜１０．０００ｐ　ｐ　ｍ、
および上記以外の不純物の合計含有量が１０ｐｐｍ以下
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、高純度の珪素含有化合物
ガスを用いて合成したＳｉＯ２を適当な段階でＣＦ４　
、Ｃｌ１ｔ等の存在下で処理する等のことで製造するこ
とができる。

−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）　　コア構成純石英ガラスとしては、塩素含有量
が零であるかまたは１０，０ＯＯｐ　ｐ　ｍ以下、好ま
しくは５，０００　ｐ　ｐ　ｍ以下であり、ＯＨ基含有
量はＬＯＯＯｐ　ｐ　ｍ以下、好ましくは０．０１〜８
００　ｐ　ｐ　ｍ、特に１〜５００ｐｐｍであり、フッ
素含有量は１００〜５，０００　ｐ　ｐ　ｍであり、ま
たＯＨ基含有量が１〜５００ｐｐｍであるときフッ素含
有量は５０〜３．０００ｐｐｍ、特に　１００〜２，０
００　ｐ　ｐ　ｍであり、かつ上記以外の不純物の合計
含有量が５ｐｐｍ以下であるもの、 （２）　　クラッドＮ３は厚さが少なくとも１，０　μ
ｍ特に少なくとも１．５　μｍ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ボート層、特に厚さが少
なくとも０．０１μｍの石英ガラスサポート１１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、使用する光フアイバ母材
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き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極く軽度であれば
、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かえない０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、−例としてクランド層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Ｎ４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、ＢＣＩｓ　、Ｂ
Ｆｓ　、Ｓ　Ｉ　Ｃ１４および酸素との混合ガス、ＢＣ
ｌ３．５ｉＦａおよび酸素との混合ガス、あるいはＢ　
Ｆ　ｓまたはＢＣＩ、と５ｊＦａ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、ＢＦｓ
　％　５ｉＣ１４、およびＯｌ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Ｎ４の構成材料としては、線引き温度が少なくと
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重景％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
。

上記の線引き温度は、ガラスを通常の線引き作業にて良
好に線引きし得る最低の温度であるが、内径２３ｍｍ、
外径２６ｍｍの被検ガラスからなるバイブを加熱線引き
して内径２．３ｍｍ、外径２．６ｍｍの縮径バイブを毎
分０．５ｍで引き出すときの引き出し張力が５００ｇ以
下となる最低温度でよい。

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バイブ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。

又里坐苅果 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。

大施班 実施例１ ＳＩＨ，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、ついでＣＦ　ａの存在下
に処理して外径約３５．１、長さ２００　璽＊の石英ガ
ラス棒を得た。該ガラス棒は塩素含有量は０．ｔｐｐｍ
以下、ＯＨ基含有量はｏ、２ｐＩ）ｍ、フッ素含有量３
０００ｐｐｍ、その他不純物の合計含有１２ｐｐｍ以下
であり、屈折率は１．４５８５　（屈折率は２０℃、５
７０ｎｍのおける値、以下同様）であった。

石英ガラス中の塩素含有量、フッ素含有量、およびＯＨ
基含有量はそれぞれ下記の方法で測定した。以下の実施
例においても同しである。

塩素含有量：中性子放射化分析法により測定。

フッ素含有Ｎ：試料をアルカリ溶融し、水蒸気蒸溜法に
てフッ素を分離した後、イオンクロマトグラフ法により
定量。

ＯＨ基含有量：波長２．７３μＩＩ　（３，６７６ｃ　
ｍ−’）における光吸収から下式により計算。

Ｐ　　　　　　　　　ＴＩ ここにＰは試料の厚みであり、ＯＨ基含有量が少ない程
試料厚を大きくしてＯＨ基含有量が２０ｐｐｍ以上の場
合は２ｍｍ、１以上２０ｐｐｍ未満の場合はｌＱｍｍ、
ｌｐｐｍ未満の場合は５０ｍｍとした。Ｔｏは石英ガラ
スにＯＨを含まない場合の透過率、ＴＩは試料の透過率
である。

上記の純石英ガラスからなる外径１１ｍｍのコアロッド
、並びに、５ｉＣＩ＝、ＢＦｓ、０２、および合成石英
ガラス管（外径２６關、肉ｆｇ１．　５關、屈折率：１
．４５９）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（屈折率４　１．４４６５
）を内周に有する該ガラス管とを用い、ロンド・イン・
チューブ法を適用して３層構造のブリホーム（外径１８
．９ｍｍ）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２０ｃＩ１１）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、これをフン酸水溶液
（５容量％）中で、更に草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．Ｏｆｌ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
種、クラッド層の厚さは２．１μ偏、光フアイバ径は１
２μ曙、コアとクラッド層との屈折率差（Δｎ）は０．
０１２、ボア占積率は３３％であった。また、マルチプ
ル光ファイバは、全長にわたりその断面における半径９
０％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２〜１１、比較例１〜３ 実施例１と略同様の方法で実施例２〜１１、比較例１〜
４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。各コアロッドの塩素含有量、ＯＨ
基含有量、およびフッ素含有量は第１表に示す通りであ
り、その他不純物の合計含有量はいずれの場合も２ｐｐ
ｍ以下であった。

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、ｃｏ”γ線照射源によ
る所定の線量率（２Ｘ１０’Ｒ／Ｈ）の位置に長さ３０
ｍのマルチプルファイバ試験試料における１０ｍ長をコ
イル状に束ねてトータルＬＳＩ３Ｘ１０’Ｒ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ａ（
ｓｏｗ）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。

照射された後のマルチプルファイバの４００〜７００ｎ
ｍの可視領域における平均増加損失を下式により計算し
た。

Ｌ　　　　　　　　Ｓ。

ここに、Ｌはコイル状に束ねてγ線照射された試料長（
１０ｍ）であり、Ｓ、とＳ、は次の方法で測定した。

照射前後のマルチプルファイバにつき同一の可視光源に
ついてその波長−出力特性を測定し、各波長ごとの出力
と明所視における標準比視感度（岩波理化学辞典、第３
版増補版−１９８３年岩波書店発刊−第１１０３頁、「
標準観測者」の項参照）の積を縦軸とし波長を横軸とす
る曲線を作製し、該曲線と波長４ＱＱｎｍから７００ｎ
ｍの間の横軸とで囲まれた面積を求め、照射していない
試料の上記面積Ｓ０と照射試料の上記面積ＳＩとを求め
る。

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Ｃｏ６０　Ｔｇ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。 １　：　マルチプルファイバ １゛　二　単位光ファイバ ２　：　コア ３　：　クランド層 ４　ニ　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
   アの塩素含有量が零かまたは５０，０００ｐｐｍ以下、
   ＯＨ基含有量が５，０００ｐｐｍ以下、フッ素含有量が
   ５０〜１０，０００ｐｐｍ、および上記以外の不純物の
   合計含有量が１０ｐｐｍ以下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。