JPH04228449A - マルチチャンネルプレートおよびガラス - Google Patents
マルチチャンネルプレートおよびガラスInfo
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- JPH04228449A JPH04228449A JP3110226A JP11022691A JPH04228449A JP H04228449 A JPH04228449 A JP H04228449A JP 3110226 A JP3110226 A JP 3110226A JP 11022691 A JP11022691 A JP 11022691A JP H04228449 A JPH04228449 A JP H04228449A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
- H01J43/246—Microchannel plates [MCP]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉛ケイ酸ガラスおよびそ
のガラスを使用したマルチチャンネルプレート(MCP
)に関する。
のガラスを使用したマルチチャンネルプレート(MCP
)に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロチャンネルプレート(MCP)
は、多数の開いたチャンネルまたはチューブを含む導電
性ガラスの薄いウェファーである。各チャンネルの直径
は約10−15 ミクロンである。このプレートは、X
−線、イオンまたは電子の増幅に使用される。それらは
暗視ゴーグルを含む種々の電子装置の重要な部品である
。
は、多数の開いたチャンネルまたはチューブを含む導電
性ガラスの薄いウェファーである。各チャンネルの直径
は約10−15 ミクロンである。このプレートは、X
−線、イオンまたは電子の増幅に使用される。それらは
暗視ゴーグルを含む種々の電子装置の重要な部品である
。
【0003】マイクロチャンネルプレートの製造および
動作の原理は文献に詳細が記載されている。例えば、S
cientific America,245,62−
71ページ、1981年に掲載されたMichael
Lampton の論文を参照のこと。現在使用される
製造工程は米国特許第4,629,486 号および第
4,112,170 号にその詳細が記載されている。 前者は特にアルカリ鉛ケイ酸クラッドガラスに関し、後
者はバリウムホウケイ酸コアガラスに関する。
動作の原理は文献に詳細が記載されている。例えば、S
cientific America,245,62−
71ページ、1981年に掲載されたMichael
Lampton の論文を参照のこと。現在使用される
製造工程は米国特許第4,629,486 号および第
4,112,170 号にその詳細が記載されている。 前者は特にアルカリ鉛ケイ酸クラッドガラスに関し、後
者はバリウムホウケイ酸コアガラスに関する。
【0004】要約すると、それらに記載された方法は、
比較的不浸出性スキンガラスの管状部材内に浸出性コア
材料(好ましくはガラス)の固体ロッドを融着すること
を含む。そのような複合体のバンドルが形成され、融着
シールされる。次にこのバンドルは引かれ、ある長さに
切断され、再びバンドルにされてさらに引かれる。最終
的に、スキンガラスの連続ガラスマトリックス浸出性コ
アエレメントのアレイをおおう複合品が得られる。次に
この複合品は、例えば塩酸または硝酸などのリーチャン
ト(leachant)にさらされてコアが取り除かれ
る。これにより、コアエレメントのアレイに対応するチ
ャンネルのアレイを備えたスキンガラスが残る。チャン
ネルは約10ミクロンの直径とすることができる。この
ようにして作られた多孔板は次に水素含有雰囲気中で加
熱されてチャンネルの壁に還元金属の表面層を形成する
。
比較的不浸出性スキンガラスの管状部材内に浸出性コア
材料(好ましくはガラス)の固体ロッドを融着すること
を含む。そのような複合体のバンドルが形成され、融着
シールされる。次にこのバンドルは引かれ、ある長さに
切断され、再びバンドルにされてさらに引かれる。最終
的に、スキンガラスの連続ガラスマトリックス浸出性コ
アエレメントのアレイをおおう複合品が得られる。次に
この複合品は、例えば塩酸または硝酸などのリーチャン
ト(leachant)にさらされてコアが取り除かれ
る。これにより、コアエレメントのアレイに対応するチ
ャンネルのアレイを備えたスキンガラスが残る。チャン
ネルは約10ミクロンの直径とすることができる。この
ようにして作られた多孔板は次に水素含有雰囲気中で加
熱されてチャンネルの壁に還元金属の表面層を形成する
。
【0005】MCP製造に適したクラッドガラスは特定
の物理的特性および電気的特性を備えていなければなら
ない。まず、ガラスはガラス管引き(drawing
tubing)に適した液相線粘度を有していなければ
ならない。内部液相線(internal liqui
dus) で30,000ポアズを超える粘度が許容さ
れる。しかし100,000 ポアズ以上の粘度が好ま
しい。
の物理的特性および電気的特性を備えていなければなら
ない。まず、ガラスはガラス管引き(drawing
tubing)に適した液相線粘度を有していなければ
ならない。内部液相線(internal liqui
dus) で30,000ポアズを超える粘度が許容さ
れる。しかし100,000 ポアズ以上の粘度が好ま
しい。
【0006】もう1つの要求条件は可溶性コアガラスと
の相容性である。マイクロチャンネル板の製造中、可溶
性コアガラスがクラッドガラス管の内側に挿入されて再
引き出し(redraw)中の寸法安定性が維持される
。コアガラスは最終的にはチャンネルから浸出する。そ
の結果、どのクラッドガラスも可溶性コアガラスより低
い軟化点および熱膨張率(CTE)、そして104 倍
小さいエッチングレーサ(etch rate) を必
要とする。都合の良いことに、広範囲の可溶性コアガラ
スが使用できる。例えば、米国特許第4,112,17
0 号に開示されるようなガラスも使用できる。
の相容性である。マイクロチャンネル板の製造中、可溶
性コアガラスがクラッドガラス管の内側に挿入されて再
引き出し(redraw)中の寸法安定性が維持される
。コアガラスは最終的にはチャンネルから浸出する。そ
の結果、どのクラッドガラスも可溶性コアガラスより低
い軟化点および熱膨張率(CTE)、そして104 倍
小さいエッチングレーサ(etch rate) を必
要とする。都合の良いことに、広範囲の可溶性コアガラ
スが使用できる。例えば、米国特許第4,112,17
0 号に開示されるようなガラスも使用できる。
【0007】ガラスは適当な表面抵抗率を有する必要が
あり、通常約1013Ω/平方が望ましい。しかしなが
ら、あるバリエーションは許容され得るものであり、1
011−1014Ω/平方の表面抵抗率が可能である。 典型的には鉛ケイ酸ガラスが使用され、水素下で400
−500 ℃で焼成されて適切な表面抵抗率が得られる
。
あり、通常約1013Ω/平方が望ましい。しかしなが
ら、あるバリエーションは許容され得るものであり、1
011−1014Ω/平方の表面抵抗率が可能である。 典型的には鉛ケイ酸ガラスが使用され、水素下で400
−500 ℃で焼成されて適切な表面抵抗率が得られる
。
【0008】もちろん、重要な要素は大きい二次電子放
出定数(secondary electron em
ission constant)である。実際問題と
して、二次電子放出の安定性により重要である。それは
MCP装置の有効寿命を決定する。
出定数(secondary electron em
ission constant)である。実際問題と
して、二次電子放出の安定性により重要である。それは
MCP装置の有効寿命を決定する。
【0009】以前には、アルカリ鉛ケイ酸ガラスがMC
Pに広く使用されていた。しかしながら、二次電子放出
の安定性が問題であり、有効寿命を短くしていた。英国
のMullard 研究所での研究は、イオンマイグレ
ーションが安定性に影響することを示した。従って、鉛
ケイ酸ガラス組成中の例えばカリウムおよびナトリウム
などの小さいイオンをセシウムまたはルビジウムなどの
大きいアルカリイオンで置換する試みがなされた。これ
は効果があったが、それでも問題は残った。
Pに広く使用されていた。しかしながら、二次電子放出
の安定性が問題であり、有効寿命を短くしていた。英国
のMullard 研究所での研究は、イオンマイグレ
ーションが安定性に影響することを示した。従って、鉛
ケイ酸ガラス組成中の例えばカリウムおよびナトリウム
などの小さいイオンをセシウムまたはルビジウムなどの
大きいアルカリイオンで置換する試みがなされた。これ
は効果があったが、それでも問題は残った。
【0010】MCP使用中におけるH2 およびO2
のガス発生はS/N比低下の主な原因となる。これは、
主に、ガス発生が電界によってMCPチャンネルの内部
で促進されるためである。これによって擬似電子放出(
spurious electronic emiss
ion)が起こる。
のガス発生はS/N比低下の主な原因となる。これは、
主に、ガス発生が電界によってMCPチャンネルの内部
で促進されるためである。これによって擬似電子放出(
spurious electronic emiss
ion)が起こる。
【0011】このガス発生を防止するため、通常MCP
は装置に装着される前に比較的高い温度で加熱される。 可能な解決策は、より硬いMCPガラス、すなわちより
高い温度で軟化するガラスを提供することである。その
ようなガラスはより高温での処理を可能にする。これに
よってガラスからのガス拡散が増し、その結果使用中の
ガス発生が低減される。
は装置に装着される前に比較的高い温度で加熱される。 可能な解決策は、より硬いMCPガラス、すなわちより
高い温度で軟化するガラスを提供することである。その
ようなガラスはより高温での処理を可能にする。これに
よってガラスからのガス拡散が増し、その結果使用中の
ガス発生が低減される。
【0012】以下の米国特許は種々の用途の鉛ケイ酸ガ
ラスを開示している。
ラスを開示している。
【0013】米国特許第4,629,486 号は、可
溶性をコアガラスと不溶性クラッドガラスからクラッド
繊維のバンドルを形成することによってマイクロチャン
ネルプレートを製造することを記載している。このクラ
ッドガラスは35−50 %のSi O2 、1−3%
のNa 2 O、1−5 %のK2 O、0−2 %の
Li 2O、1−5 %のMg O、0−5 %のCa
O、30−55 %のPb Oおよび0.5−7 %
のZr O2を含む。Mg OおよびCaOを使用する
とゲイン(gain)が低下し、それによって有効寿命
が延びることが報告されている。このガラスはアルカリ
不含有ではなく、Ba OおよびZn Oを含まない。
溶性をコアガラスと不溶性クラッドガラスからクラッド
繊維のバンドルを形成することによってマイクロチャン
ネルプレートを製造することを記載している。このクラ
ッドガラスは35−50 %のSi O2 、1−3%
のNa 2 O、1−5 %のK2 O、0−2 %の
Li 2O、1−5 %のMg O、0−5 %のCa
O、30−55 %のPb Oおよび0.5−7 %
のZr O2を含む。Mg OおよびCaOを使用する
とゲイン(gain)が低下し、それによって有効寿命
が延びることが報告されている。このガラスはアルカリ
不含有ではなく、Ba OおよびZn Oを含まない。
【0014】米国特許第3,627,550 号は上記
特許に類似した製造方法を記載するが、ここでは可溶性
コア材料としてモリブデンを使用している。さらに、こ
の特許は、マトリックスすなわちクラッドガラスのため
のビスマス鉛ケイ酸ガラスを開示している。このガラス
は35−50 %のSi O2 、0−10%のB2
O3 、1−3.5%のAl 2 O3 、2−4 %
のNa 2 O、0−4 %のK2 O、0−6 %の
Ca O+Sr O+Mg O、5−6.5 %のZn
O、25−30 %のPb Oおよび10−12 %
のBi 2 O3を含む。このガラスはアルカリ金属酸
化物とBi 2 O3 の両方は含まず、Pb Oの量
が比較的少なく、そしてBa Oを含まない。
特許に類似した製造方法を記載するが、ここでは可溶性
コア材料としてモリブデンを使用している。さらに、こ
の特許は、マトリックスすなわちクラッドガラスのため
のビスマス鉛ケイ酸ガラスを開示している。このガラス
は35−50 %のSi O2 、0−10%のB2
O3 、1−3.5%のAl 2 O3 、2−4 %
のNa 2 O、0−4 %のK2 O、0−6 %の
Ca O+Sr O+Mg O、5−6.5 %のZn
O、25−30 %のPb Oおよび10−12 %
のBi 2 O3を含む。このガラスはアルカリ金属酸
化物とBi 2 O3 の両方は含まず、Pb Oの量
が比較的少なく、そしてBa Oを含まない。
【0015】米国特許第4,609,632 号は、オ
ゾン発生器のインシュレーターとして有用な電気特性を
有するアルカリ不含有ガラスを開示している。それらの
ガラスはPb Oとアルカリ土類金属酸化物を含むアル
ミノホウケイ酸塩である。それらのガラスは異ったガラ
スの系統に属し、異った目的に使用されるものである。
ゾン発生器のインシュレーターとして有用な電気特性を
有するアルカリ不含有ガラスを開示している。それらの
ガラスはPb Oとアルカリ土類金属酸化物を含むアル
ミノホウケイ酸塩である。それらのガラスは異ったガラ
スの系統に属し、異った目的に使用されるものである。
【0016】米国特許第4,391,916 号はフォ
トエッチングマスクの形成に使用さるアルカリ不含有ガ
ラスを開示している。それらはRO−PbO−Al 2
O3 −Si O2 ガラスである。それらは異った
目的に使用され、Ca OおよびMg Oの含有量が多
く、Ba Oを含まず、そしてPb Oの含有量が少な
い。
トエッチングマスクの形成に使用さるアルカリ不含有ガ
ラスを開示している。それらはRO−PbO−Al 2
O3 −Si O2 ガラスである。それらは異った
目的に使用され、Ca OおよびMg Oの含有量が多
く、Ba Oを含まず、そしてPb Oの含有量が少な
い。
【0017】米国特許第4,542,105 号は半導
体のガラス質不動態化コーティングを開示する。その組
成範囲は35−45 %のSi O2 、3−8 %の
Al 2 O3 、1−10%のB2 O3 、10−
30 %のZn O、5−30%のPb Oおよび5−
20%のMg O+Ca O+Sr O+Ba Oであ
る。これはZn O含有量が多く、Pb O含有量が少
ないアルミノホウケイ酸塩である。
体のガラス質不動態化コーティングを開示する。その組
成範囲は35−45 %のSi O2 、3−8 %の
Al 2 O3 、1−10%のB2 O3 、10−
30 %のZn O、5−30%のPb Oおよび5−
20%のMg O+Ca O+Sr O+Ba Oであ
る。これはZn O含有量が多く、Pb O含有量が少
ないアルミノホウケイ酸塩である。
【0018】米国特許第2,469,867 号は、小
さい熱膨張率と600 ℃以上の軟化点を有する電子管
ガラスを開示している。それらはアルミノホウケイ酸ガ
ラスであり、ROおよびPb Oと共にNa 2 Oを
含み、Pb Oの含有量が比較的小さい。
さい熱膨張率と600 ℃以上の軟化点を有する電子管
ガラスを開示している。それらはアルミノホウケイ酸ガ
ラスであり、ROおよびPb Oと共にNa 2 Oを
含み、Pb Oの含有量が比較的小さい。
【0019】米国特許第4,112,170 号は可溶
性コアガラスに適したバリウムホウケイ酸ガラスを開示
している。 この開示内容は、前述したように、本明細書に取り込ん
である。
性コアガラスに適したバリウムホウケイ酸ガラスを開示
している。 この開示内容は、前述したように、本明細書に取り込ん
である。
【0020】
【発明の目的】本発明の目的は、新規な鉛ケイ酸ガラス
を提供することである。
を提供することである。
【0021】本発明のもう1つの目的は、アルカリ金属
酸化物を含まない上記のようなガラスを提供することで
ある。
酸化物を含まない上記のようなガラスを提供することで
ある。
【0022】本発明のもう1つの目的は、ガラス管引に
適した特性を有する上記のようなガラスを提供すること
である。
適した特性を有する上記のようなガラスを提供すること
である。
【0023】本発明のさらにもう1つの目的は、従来の
ガラスより高い温度でのベークアウト(bakeout
) を可能にする650 ℃を超える軟化点を有する上
記のようなガラスを提供することである。
ガラスより高い温度でのベークアウト(bakeout
) を可能にする650 ℃を超える軟化点を有する上
記のようなガラスを提供することである。
【0024】本発明のもう1つの目的は、マルチチャン
ネルプレートブランクを形成するため、可溶性コアガラ
スロッドと関連してクラッドガラスとして引くことがで
きる上記のような鉛ケイ酸ガラスを提供することである
。
ネルプレートブランクを形成するため、可溶性コアガラ
スロッドと関連してクラッドガラスとして引くことがで
きる上記のような鉛ケイ酸ガラスを提供することである
。
【0025】本発明のさらにもう1つの目的は、改善さ
れかつより安定した二次電子放出特性を有するマルチチ
ャンネルプレートのための多孔ガラスプレートを提供す
ることである。
れかつより安定した二次電子放出特性を有するマルチチ
ャンネルプレートのための多孔ガラスプレートを提供す
ることである。
【0026】
【発明の構成】本発明の1つの側面によれば、バッチか
ら計算した、酸化物基準の重量%で表わして、28−4
0 %のSi O2 、42−55 %のPb O、6
−14%のBa O、2−8 %のZn O、1−5
%のCa O、0−2 %のMg O、0−5 %のA
l 2 O3 および0−1.5 %のSb 2 O3
から実質的に成るアルカリ不含有鉛ケイ酸ガラスが提
供される。1つの好ましい実施態様において、その組成
は、Ca O+Ba Oが12%以下の場合に限り0.
1 %以上、好ましくは0.5 %以上のMg Oを含
む。もう1つにおいて、ガラスは650 ℃を超える(
好ましくは675 ℃を超える)軟化点および30,0
00ポアズを超える液相線温度における粘度を有する。
ら計算した、酸化物基準の重量%で表わして、28−4
0 %のSi O2 、42−55 %のPb O、6
−14%のBa O、2−8 %のZn O、1−5
%のCa O、0−2 %のMg O、0−5 %のA
l 2 O3 および0−1.5 %のSb 2 O3
から実質的に成るアルカリ不含有鉛ケイ酸ガラスが提
供される。1つの好ましい実施態様において、その組成
は、Ca O+Ba Oが12%以下の場合に限り0.
1 %以上、好ましくは0.5 %以上のMg Oを含
む。もう1つにおいて、ガラスは650 ℃を超える(
好ましくは675 ℃を超える)軟化点および30,0
00ポアズを超える液相線温度における粘度を有する。
【0027】本発明のもう1つの側面において、アルカ
リ不含有で上記組成を有する連続鉛ケイ酸ガラスマトリ
ックス中に複数の可溶性コアロッドを有して成る融接さ
れたバンドルが提供される。1つの実施態様において、
可溶性コアロッドが、好ましくはマトリックスガラスの
104 倍以上の溶解レート(solution ra
te)を有するガラスから成る。
リ不含有で上記組成を有する連続鉛ケイ酸ガラスマトリ
ックス中に複数の可溶性コアロッドを有して成る融接さ
れたバンドルが提供される。1つの実施態様において、
可溶性コアロッドが、好ましくはマトリックスガラスの
104 倍以上の溶解レート(solution ra
te)を有するガラスから成る。
【0028】本発明のもう1つの側面において、上記の
組成を有するアルカリ不含有鉛ケイ酸ガラスを含む多孔
ガラスプレートが提供される。ある実施態様において、
多孔壁には金属鉛が形成され、1011−1014Ω/
平方の表面抵抗率を有し、そしてこの多孔ガラスプレー
トはマルチチャンネルプレート装置の部品である。
組成を有するアルカリ不含有鉛ケイ酸ガラスを含む多孔
ガラスプレートが提供される。ある実施態様において、
多孔壁には金属鉛が形成され、1011−1014Ω/
平方の表面抵抗率を有し、そしてこの多孔ガラスプレー
トはマルチチャンネルプレート装置の部品である。
【0029】本発明は新規な鉛ケイ酸ガラスを提供する
。それらのガラスは特に融接バンドルを形成するのに使
用できるようにガラス管引きされるよう適合される。 再引き(redrawing) の後、それらのバンド
ルは例えばマルチチャンネルプレート(MCP)に使用
されるような多孔板を与える。
。それらのガラスは特に融接バンドルを形成するのに使
用できるようにガラス管引きされるよう適合される。 再引き(redrawing) の後、それらのバンド
ルは例えばマルチチャンネルプレート(MCP)に使用
されるような多孔板を与える。
【0030】これまで、多孔板製造におけるクラッドガ
ラスまたはマトリックスガラスとしてアルカリ鉛ケイ酸
塩チューブ材料を使用することは一般的な商業的プラク
ティスであった。本発明のガラスは、アルカリ金属酸化
物(R2 O)を含まないという点で従来のものとは大
きく異なっている。本発明のガラスは制限された量のア
ルカリ土類金属酸化物(RO)、酸化鉛(Pb O)、
酸化亜鉛(Zn O)および任意にアルミナ(Al 2
O3 )を含む。
ラスまたはマトリックスガラスとしてアルカリ鉛ケイ酸
塩チューブ材料を使用することは一般的な商業的プラク
ティスであった。本発明のガラスは、アルカリ金属酸化
物(R2 O)を含まないという点で従来のものとは大
きく異なっている。本発明のガラスは制限された量のア
ルカリ土類金属酸化物(RO)、酸化鉛(Pb O)、
酸化亜鉛(Zn O)および任意にアルミナ(Al 2
O3 )を含む。
【0031】その結果、本発明のガラスは従来のものよ
り硬い(すなわちより高温で軟化する)。これにより、
より高温で多孔板をベークアウト(bake out)
することが可能となる。使用中のガス発生およびその結
果としてのMCP中のノイズレベルが低減される。また
、アルカリ金属を含まないことによってイオンマイグレ
ーションが最少限にされ、より安定した二次電子放出レ
ベルおよびより長い有効寿命が得られる。
り硬い(すなわちより高温で軟化する)。これにより、
より高温で多孔板をベークアウト(bake out)
することが可能となる。使用中のガス発生およびその結
果としてのMCP中のノイズレベルが低減される。また
、アルカリ金属を含まないことによってイオンマイグレ
ーションが最少限にされ、より安定した二次電子放出レ
ベルおよびより長い有効寿命が得られる。
【0032】本発明のガラスの組成範囲は、ガラスバッ
チから計算した酸化物基準の重量%で、28−40 %
のSi O2 、42−55 %のPb O、6−14
%のBa O、2−8 %のZn O、1−5 %のC
a O、0−2 %のMg O、0−5 %のAl 2
O3 および0−1.5 %のSb 2 O3 から
実質的に成る。 この構成において特に特徴的なことは、ガラス改質剤と
して従来のガラスのようにR2 Oではなく、ROおよ
びZn Oを使用したことである。
チから計算した酸化物基準の重量%で、28−40 %
のSi O2 、42−55 %のPb O、6−14
%のBa O、2−8 %のZn O、1−5 %のC
a O、0−2 %のMg O、0−5 %のAl 2
O3 および0−1.5 %のSb 2 O3 から
実質的に成る。 この構成において特に特徴的なことは、ガラス改質剤と
して従来のガラスのようにR2 Oではなく、ROおよ
びZn Oを使用したことである。
【0033】一般に、良好なガラス管引きのために液相
線温度において適切な粘度を維持するため、酸化物の含
有量範囲を注意深く監視しなければならない。通常、表
示した範囲外の組成は、その組成を有するガラスをして
ガラス溶融体からのガラス管引きに適さないガラスとな
すような液相線温度を有する。
線温度において適切な粘度を維持するため、酸化物の含
有量範囲を注意深く監視しなければならない。通常、表
示した範囲外の組成は、その組成を有するガラスをして
ガラス溶融体からのガラス管引きに適さないガラスとな
すような液相線温度を有する。
【0034】さらにまた、Ca O+Ba Oの合計含
有量が約12%以下の場合、Mg OとCaOの両方を
含むことが望ましいことがわかった。アルカリ土類の低
含量レベルにおいて、低い液相線温度を維持するために
3種類のアルカリ土類を使用することが好ましい。Ca
OはMg Oよりはるかに液相線温度に悪影響を及ぼ
さない。従って許容されるCa Oのレベルは広範囲に
亘る。アルカリ土類の高含量レベルにおいて、2種類の
みのアルカリ土類が要求され、Mg Oは許容されない
。
有量が約12%以下の場合、Mg OとCaOの両方を
含むことが望ましいことがわかった。アルカリ土類の低
含量レベルにおいて、低い液相線温度を維持するために
3種類のアルカリ土類を使用することが好ましい。Ca
OはMg Oよりはるかに液相線温度に悪影響を及ぼ
さない。従って許容されるCa Oのレベルは広範囲に
亘る。アルカリ土類の高含量レベルにおいて、2種類の
みのアルカリ土類が要求され、Mg Oは許容されない
。
【0035】ガラス組成の表面抵抗率に対する効果につ
いても多くの実験を行った。明らかに、ガラス中の鉛の
濃度が増すと、表面抵抗率は下がる。しかしながら驚い
たことに、ガラス中のアルカリ土類の濃度も、表面抵抗
率に影響を与えるようである。アルカリ土類酸化物の濃
度を高くすると表面抵抗率が上がる。それは、おそらく
ケイ酸塩網状構造中の空隙が埋まるためであると思われ
る。
いても多くの実験を行った。明らかに、ガラス中の鉛の
濃度が増すと、表面抵抗率は下がる。しかしながら驚い
たことに、ガラス中のアルカリ土類の濃度も、表面抵抗
率に影響を与えるようである。アルカリ土類酸化物の濃
度を高くすると表面抵抗率が上がる。それは、おそらく
ケイ酸塩網状構造中の空隙が埋まるためであると思われ
る。
【0036】
【実施例】本発明を以下の実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【0037】表1は本発明による5つのガラス組成を示
す。各組成は酸化物基準の重量部(合計はほぼ100
)で表わしてある。これらの組成を有するガラスを溶融
し、表1に示す物性を測定した。これらガラスは、ガラ
ス管引きに適した、表1に示すような液相線温度におけ
る粘度(visc.) および内部液相線温度(loq
.)、並びにH2 存在下の焼成後の1011−101
4Ω/平方の電気抵抗率(E.R.)および650 ℃
を超える軟化点(soft.pt.) を有していた。 また、これらのガラスはアルカリ金属を含まず、アルカ
リ土類酸化物(RO)のある組合せを有していた。
す。各組成は酸化物基準の重量部(合計はほぼ100
)で表わしてある。これらの組成を有するガラスを溶融
し、表1に示す物性を測定した。これらガラスは、ガラ
ス管引きに適した、表1に示すような液相線温度におけ
る粘度(visc.) および内部液相線温度(loq
.)、並びにH2 存在下の焼成後の1011−101
4Ω/平方の電気抵抗率(E.R.)および650 ℃
を超える軟化点(soft.pt.) を有していた。 また、これらのガラスはアルカリ金属を含まず、アルカ
リ土類酸化物(RO)のある組合せを有していた。
【0038】こらのガラスをptるつぼ中で1450℃
において4時間溶融し、4″×4″または6″×6″の
モールドに注ぎ、一晩アニールした。酸化条件を維持す
るため、硝酸アンモニウムをバッチに加えた。軟化点、
熱膨張率(CTE)および液相線温度等の物性を標準的
方法を用いて測定した。表面抵抗率はVarian E
lectro−Optics 社の装置を用いて測定し
た。
において4時間溶融し、4″×4″または6″×6″の
モールドに注ぎ、一晩アニールした。酸化条件を維持す
るため、硝酸アンモニウムをバッチに加えた。軟化点、
熱膨張率(CTE)および液相線温度等の物性を標準的
方法を用いて測定した。表面抵抗率はVarian E
lectro−Optics 社の装置を用いて測定し
た。
【0039】
【表1】
1
2 3 4
5 Si O2
34.9 31.4 38
.7 36.4 36.1
Pb O 52
.5 50.5 44.2
44.3 43.9
Al 2 O3 −−
−− 3.2 3
.2 3.2 Mg
O 0.8 −
− 0.8 0.8
0.8 Ca O
1.1 2.0
1.2 3.5 1
.2 Ba O
7.2 12.5 8
.0 8.0 7.9
Zn O 3
.1 2.9 3.4
3.4 6.7
Sb 2 O3 0.3
0.3 0.4 −
− −−
Soft.
pt.(℃) 684 681
755 737 73
2 CTE(×10−7/℃
) 68.2 73.8 55.
8 65.4 59.1
Liq.(℃) 801
747 917
881 849
Visc. (ポアズ) 1×105 2×1
06 5×104 5×104 2
×105 E.R.(Ω/平方)
−− 1×1011 6×1011
5×1013 6×1012 図1は表
1中の試料2における温度と粘度の関係を示すグラフで
ある。このガラスの液相線が点Aで示されている。
2 3 4
5 Si O2
34.9 31.4 38
.7 36.4 36.1
Pb O 52
.5 50.5 44.2
44.3 43.9
Al 2 O3 −−
−− 3.2 3
.2 3.2 Mg
O 0.8 −
− 0.8 0.8
0.8 Ca O
1.1 2.0
1.2 3.5 1
.2 Ba O
7.2 12.5 8
.0 8.0 7.9
Zn O 3
.1 2.9 3.4
3.4 6.7
Sb 2 O3 0.3
0.3 0.4 −
− −−
Soft.
pt.(℃) 684 681
755 737 73
2 CTE(×10−7/℃
) 68.2 73.8 55.
8 65.4 59.1
Liq.(℃) 801
747 917
881 849
Visc. (ポアズ) 1×105 2×1
06 5×104 5×104 2
×105 E.R.(Ω/平方)
−− 1×1011 6×1011
5×1013 6×1012 図1は表
1中の試料2における温度と粘度の関係を示すグラフで
ある。このガラスの液相線が点Aで示されている。
【0040】表2は本発明のガラス組成範囲外にあるガ
ラスの組成を示している。これらのガラスは本発明のガ
ラスに要求される物性値を示さない。これにより、本発
明の特徴的組成範囲の重要性か示される。
ラスの組成を示している。これらのガラスは本発明のガ
ラスに要求される物性値を示さない。これにより、本発
明の特徴的組成範囲の重要性か示される。
【0041】ガラス試料6および7は、前記米国特許第
4,112,170 号において好ましい実施例として
示されている従来のアルカリ鉛ケイ酸ガラスである。ガ
ラス試料8〜11を溶融し、表1のガラスと同じように
して各物性を測定した。しかしながら、それらは本発明
のガラスに要求される物性を示さなかった。
4,112,170 号において好ましい実施例として
示されている従来のアルカリ鉛ケイ酸ガラスである。ガ
ラス試料8〜11を溶融し、表1のガラスと同じように
して各物性を測定した。しかしながら、それらは本発明
のガラスに要求される物性を示さなかった。
【0042】
【表2】
6
7 8 9
10 Si O2
39.0 47.0 3
5.0 34.5 34.8
Pb O 5
0.7 45.0 52.6
42.1 52.3
Mg O −−
−− 1.5
−− −− C
a O −−
−− −− 5.6
2.1 Ba O
2.0 −−
7.2 13.7
7.2 Zn O
−− −−
3.1 3.2 3.1
K2 O
5.3 8.0 −−
−− −−
Rb 2 O 2.0
−− −−
−− −− S
b 2 O3 −−
−− 0.4 0.4
0.4
Soft.pt.(
℃) 596 650 6
87 720 687
CTE(×10−7/℃) 88
.1 82.7 64.2
77.0 66.9
Liq.(℃) −−
−− 1000 1011
947 Vis
c. (ポアズ) −− −−
3×103 1×104 7×103
11 12 1
3
Si O2 33
.6 37.0 33.5
Pb O 45.4
52.2 50.4
Mg
O 1.6 −
− −−
Ca O
2.2 −−
−−
Ba O
13.4 7.2 12
.5
Zn O 3
.2 3.1 2.9
Sb 2 O3 0.4
0.4 0.4
Soft.
pt.(℃) 698 684
675
CTE(×10−7/℃
) 75.3 70.4 70.
6
Liq.(℃) 917
1176 862
Visc. (ポアズ) 1×104 2×1
02 2×104
7 8 9
10 Si O2
39.0 47.0 3
5.0 34.5 34.8
Pb O 5
0.7 45.0 52.6
42.1 52.3
Mg O −−
−− 1.5
−− −− C
a O −−
−− −− 5.6
2.1 Ba O
2.0 −−
7.2 13.7
7.2 Zn O
−− −−
3.1 3.2 3.1
K2 O
5.3 8.0 −−
−− −−
Rb 2 O 2.0
−− −−
−− −− S
b 2 O3 −−
−− 0.4 0.4
0.4
Soft.pt.(
℃) 596 650 6
87 720 687
CTE(×10−7/℃) 88
.1 82.7 64.2
77.0 66.9
Liq.(℃) −−
−− 1000 1011
947 Vis
c. (ポアズ) −− −−
3×103 1×104 7×103
11 12 1
3
Si O2 33
.6 37.0 33.5
Pb O 45.4
52.2 50.4
Mg
O 1.6 −
− −−
Ca O
2.2 −−
−−
Ba O
13.4 7.2 12
.5
Zn O 3
.2 3.1 2.9
Sb 2 O3 0.4
0.4 0.4
Soft.
pt.(℃) 698 684
675
CTE(×10−7/℃
) 75.3 70.4 70.
6
Liq.(℃) 917
1176 862
Visc. (ポアズ) 1×104 2×1
02 2×104
Claims (12)
- 【請求項1】 バッチから計算した酸化物基準の重量
%で、28−40 %のSiO2 、42−55 %の
Pb O、6−14%のBa O、2−8 %のZn
O、1−5 %のCa O、0−2 %のMg O、0
−5 %のAl 2 O3 および0−1.5 %のS
b 2 O3 から実質的に成る組成を有するアルカリ
不含有鉛ケイ酸ガラス。 - 【請求項2】 前記組成が、Ca O+Ba Oの含
有量が12%以下の場合に限りMg Oを含むことを特
徴とする請求項1記載の鉛ケイ酸ガラス。 - 【請求項3】 650 ℃を超える軟化点および30
,000ポアズを超える液相線温度における粘度を有す
ることを特徴とする請求項1記載の鉛ケイ酸ガラス。 - 【請求項4】 連続する鉛ケイ酸ガラスマトリックス
中に複数の可溶性コアロッドを有して成る融接バンドル
において、前記ガラスマトリックスが、バッチから計算
した酸化物基準の重量%で、28−40 %のSi O
2 、42−55 %のPb O、6−14%のBa
O、2−8 %のZn O、1−5 %のCa O、0
−2 %のMg O、0−5 %のAl 2 O3 お
よび0−1.5 %のSb 2 O3 から実質的に成
る組成を有するアルカリ不含有鉛ケイ酸ガラスであるこ
とを特徴とする融接バンドル。 - 【請求項5】 前記ガラスマトリックスが、Ca O
+Ba Oの含有量が12%以下の場合に限りMg O
を含むことを特徴とする請求項4記載の融接バンドル。 - 【請求項6】 前記可溶性コアロッドがガラスから成
ることを特徴とする請求項4記載の融接バンドル。 - 【請求項7】 前記可溶性コアロッドが前記マトリッ
クスガラスの少なくとも104 倍速い速度で溶剤中に
溶解することを特徴とする請求項6記載の融接バンドル
。 - 【請求項8】 バッチから計算した酸化物基準の重量
%で、28−40 %のSiO2 、42−55 %の
Pb O、6−14%のBa O、2−8 %のZn
O、1−5 %のCa O、0−2 %のMg O、0
−5 %のAl 2 O3 および0−1.5 %のS
b 2 O3 から実質的に成る組成を有するアルカリ
不含有鉛ケイ酸ガラスから成る多孔ガラスプレート。 - 【請求項9】 前記多孔ガラスプレート内の孔の壁上
に水素存在下の焼成によって金属鉛が形成されているこ
とを特徴とする請求項8記載の多孔ガラスプレート。 - 【請求項10】 表面抵抗率が1011−1014Ω
/平方の範囲にあることを特徴とする請求項9記載の多
孔ガラスプレート。 - 【請求項11】 表面抵抗率が約1013Ω/平方で
あることを特徴とする請求項10記載の多孔ガラスプレ
ート。 - 【請求項12】 マルチチャンネルプレート装置の部
品であることを特徴とする請求項9記載の多孔ガラスプ
レート。
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- 1991-05-15 JP JP3110226A patent/JPH04228449A/ja active Pending
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Date | Code | Title | Description |
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