JPH09255358A - 紫外線透過弗ホウ酸塩ガラス - Google Patents
紫外線透過弗ホウ酸塩ガラスInfo
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- JPH09255358A JPH09255358A JP6786696A JP6786696A JPH09255358A JP H09255358 A JPH09255358 A JP H09255358A JP 6786696 A JP6786696 A JP 6786696A JP 6786696 A JP6786696 A JP 6786696A JP H09255358 A JPH09255358 A JP H09255358A
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Abstract
分に高い透過性を示し、光学的均質性を有し、かつ強力
な紫外線光を長時間にわたって照射されても光誘起欠陥
による吸収がほとんど起こらないガラスの提供。 【解決手段】 ガラスを構成する成分としてB203並びに
MgF2及びCaF2の少なくとも一方の成分を含み、前記成分
の割合がモル%で表示して、B2O3が35〜75%の範囲
であり、かつMgF2及びCaF2の合計が15%以上である弗
ホウ酸塩ガラス。ガラスを構成する成分としてMgF2及び
CaF2の少なくとも一方の成分、SrF2及びBaF2の少なくと
も一方の成分並びにB203を含み、前記成分の割合がモル
%で表示して、B2O3が35〜75%の範囲であり、かつ
MgF2、CaF2、SrF2及びBaF2の合計が15%以上である弗
ホウ酸塩ガラス。
Description
を有し、かつ紫外線照射損傷のない弗ホウ酸塩ガラスに
関する。特に、本発明のガラスは、約250〜400nm
範囲の紫外線光及び紫外線レーザに使用されるレンズ、
窓部材、ミラー、プリズム、フィルター、光ファイバ用
母材ガラス等に好適に用いることができる。
による誘起欠陥吸収、いわゆるソーラリゼージョンが強
く生じ、透過率が低下するという問題がある。これはエ
キシマレーザ(波長248nm)のような強力な単色光を
用いる場合、特に顕著であり、長時間の使用ができな
い。このため、石英ガラスが用いられるが、コストが高
く、また、単一の屈折率のためレンズ系を組んだ時に色
収差の補正ができないという問題がある。また、他の材
料としては、アルカリハロゲン化物結晶やアルカリ土類
ハロゲン化物結晶がある。これらは、その物質の特性
上、非常によい透過性を有する。しかし、単結晶は光学
均質性が低く、化学的耐久性が十分ではないので、高性
能高精度な光学系においてはレンズなどの光学部品とし
ては使用できない。また、半導体工業などの分野に樹脂
硬化に用いる波長250〜400nm範囲の紫外線光を伝
送するライトガイドとして、周知のように石英ガラスフ
ァイバーバンドルがよく使用されている。しかし、石英
ガラスファイバでは開口数が大きくできないため、新規
な高開口数ガラスファイバが求められる。
かつ紫外線透過性のよいガラスとしては、従来の光学ガ
ラスの中では弗燐酸系ガラスが比較的優れている。しか
し、このガラスは、失透に対する安定性が低く、工業的
規模で光学的均質性をもつガラスの製造は非常に難し
い。その上、強力な紫外線(例えば、UVライトガイド
によく用いる800mW/cm2 のHg−Xeランプ)を照
射する場合、波長250〜360nmの範囲における光誘
起欠陥による吸収が急速に増大するので、紫外線伝送用
光学材料としては好ましくない。
0nm範囲の紫外線領域で十分に高い透過性を示し、光学
的均質性を有し、かつ強力な紫外線光を長時間にわたっ
て照射されても光誘起欠陥による吸収がほとんど起こら
ないガラスを提供することにある。
する成分としてB203並びにMgF2及びCaF2の少なくとも一
方の成分を含み、前記成分の割合がモル%で表示して、
B2O3が35〜75%の範囲であり、かつMgF2及びCaF2の
合計が15%以上であることを特徴とする弗ホウ酸塩ガ
ラス(第1の態様のガラス)に関する。さらに本発明
は、ガラスを構成する成分としてMgF2及びCaF2の少なく
とも一方の成分、SrF2及びBaF2の少なくとも一方の成分
並びにB203を含み、前記成分の割合がモル%で表示し
て、B2O3が35〜75%の範囲であり、かつMgF2、Ca
F2、SrF2及びBaF2の合計が15%以上であることを特徴
とする弗ホウ酸塩ガラス(第2の態様のガラス)に関す
る。加えて、本発明のガラスは、好ましくは、AlF3及び
YF3 の少なくとも一方の成分をさらに含み、その割合が
モル%で表示して、AlF3が0〜30%の範囲であり、YF
3 が0〜15%の範囲である。
の諸欠点を分析し、紫外線照射によるガラスの損傷(光
誘起欠陥による吸収)は燐酸系ガラスと同様に、下記化
1のような結合がガラス構造中に存在するからであると
考えた。
を照射すると、化1の構造が化2に示すようなホールセ
ンター又は電子センターをもつ欠陥構造となる。そし
て、これらが200〜300nmの波長領域に吸収を示す
ため(D.L. Griscom, E.J. Friebele and K.J. Long,
J. Appl. Phys.,54(7)(1983)3743−3
762)、ガラスの紫外線透過率は著しく低下する。と
ころが、ガラスに燐酸塩が存在するかぎりこのような欠
陥構造を除去することが難しい。
造の形成を防止するには燐酸塩をガラス組成から除くこ
とが不可欠であると推察し、種々検討行った。その結
果、燐酸塩の代わりにホウ酸塩を成分としてガラスに導
入することで、上記のような欠陥構造を持たない弗ホウ
酸塩ガラスが、優れた紫外線透過性を有し、紫外線光の
照射に対して強い耐久性をもち、かつ光学的均質性を有
することを見出して本発明を完成した。
ついて以下に説明する。B203は、ガラス形成酸化物とし
て働き、ガラス構造の安定化即ち失透に対する安定性を
増す成分である。しかし、35%未満となるとガラスの
失透に対する安定性が悪化する。また、75%を超える
とガラスの紫外線透過率が悪くなる。従って、B203の組
成範囲は35〜75%の範囲であることが適当である。
好ましくは40〜70%の範囲、より好ましくは42〜
65%の範囲である。
有用な成分であり、かついずれか一方または両方を必ず
含有する。第1の態様のガラスにおいては、MgF2及びCa
F2の合計は、高い紫外線透過率を有するガラスを得ると
いう観点から、15%以上であることが適当である。Mg
F2及びCaF2の合計は、好ましくは15〜55%の範囲、
より好ましくは20〜50%の範囲である。第2の態様
のガラスは、MgF2及び/又はCaF2に加えてSrF2及び/又
はBaF2を含み、SrF2とBaF2はガラスの高温粘性、屈折率
などの光学的物性を調整する成分である。この場合、Mg
F2、CaF2、SrF2及びBaF2の合計は15%以上であること
が適当であり、MgF2、CaF2、SrF2及びBaF2の合計は、好
ましくは15〜55%の範囲、より好ましくは15〜5
0%の範囲である。さらに、MgF2及びCaF2の合計は、5
%以上、好ましくは10%以上である。
様のガラス及び第2の態様のガラスにおいて共通する。
MgF2はガラスの紫外線透過率を高めるのに有用な成分で
ある。30%を超えるとガラスの失透に対する安定性が
低くなり、溶解温度も高くなる。好ましくは25%以下
であり、より好ましくは2〜20%の範囲である。CaF2
もガラスに高紫外線透過率を付与する成分であり、さら
に失透に対して安定なガラス化範囲を広げるのに有利な
成分である。但し、40%を超えるとガラスの安定性が
低下するので、40%以下であることが適当である。特
に5〜35%の範囲であることが好ましい。
F2はガラスの高温粘性、屈折率などの光学的物性を調整
するため、またはガラス化範囲を広げるために導入され
た成分である。但し、SrF2とBaF2の導入量はそれぞれ4
0%を超えるとガラスが失透する傾向がある。従って、
その導入量は40%以下であることが適当である。好ま
しくは35%以下であり、さらに好ましくは、いずれの
成分も2〜25%の範囲である。
などのアルカリ金属弗化物については、第1の態様のガ
ラス及び第2の態様のガラスにおいて共通する。AlF3は
ガラスの高紫外線透過率の性質を付与する成分であると
ともに、B203とともにガラス構造の安定化およびガラス
融液の粘性を高め化学的耐久性の向上に寄与する成分で
もある。しかし、30%を超えるとガラスの溶解温度が
急激に上昇するとともに、ガラスの失透に対する安定性
も悪化する。従って、その導入量は30%以下に抑える
ことが適当である。AlF3の組成範囲は、好ましくは、2
〜25%の範囲であり、より好ましくは、5〜20%の
範囲である。
折率及び化学的耐久性の向上に寄与する成分である。但
し、15%を超えるとガラスが失透しやすくなるので、
15%以下であることが適当であり、特に12%以下で
あることが好ましい。また、AlF3を併用する系では、YF
3 の添加量はより少量であることが好ましく、AlF3の量
を考慮してYF3 量を決定することが適当である。
物は、必須の成分ではないが、ガラスの溶融性及び転移
温度を調整する時に非常に有用な成分である。但し、1
5%を超えるとガラスの化学的耐久性が著しく低下する
ので、その合計量を15%以下にすることが適当であ
る。好ましくは、12%以下、より好ましくは10%以
下である。尚、ガラスの紫外線透過率を向上させる傾向
があり、かつガラスの耐久性を高める傾向もあることか
ら、陽イオン半径の大きいKFよりは、陽イオン半径の小
さいLiF を用いることが好ましい。
を、大気中の酸素との反応を防ぐために不活性ガスを溶
解雰囲気として溶解することで製造することが適当であ
る。不活性ガスとしては、例えば窒素、アルゴン、ヘリ
ウム、ネオンなどのガスを用いることができる。特に溶
解雰囲気を大気圧以上に保つことが好ましい。ガラスを
製造する際に用いるるつぼとしては、白金るつぼが好ま
しいが、グラシーカーボンるつぼを用いることも可能で
ある。但し、グラシーカーボンるつぼを用いる場合には
ガラスに炭素インクルージョンの混入を避ける注意が必
要である。
外線透過性をもち、強力な紫外線照射に対しても光誘起
吸収による紫外線透過率の低下がほとんどない。また、
ガラスとしても比較的安定に得ることができるため、工
業的規模での生産及び2重るつぼ法でのファイバ線引き
が可能である。光学機器に用いられる光学部品として
も、紫外線光伝送用ファイバの母材としても有望であ
る。特に0.2以上に大きい開口数を有する紫外線伝送用
ファイバの作成に非常に有用である。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表
1〜3には実施例のガラス組成をモル%で示した。これ
らのガラスを溶解する際の出発原料としては、B203、Al
F3、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、LiF 、NaF 及びKFなどを
用いた。これらの原料を表1〜3に示した所定の割合に
100g秤取し、十分に混合して調合原料と成した。得
られた調合原料を白金るつぼに入れ、1100〜120
0℃でアルゴン或いは窒素雰囲気で1〜2時間ガラスの
溶解を行った。溶融後、ガラス融液をカーボン金型に流
し、ガラスのTg温度まで冷却してから直ちにアニール炉
に入れ、1時間保持した後、室温まで徐冷してガラスを
得た。得られたガラスは無色透明であった。尚、実施例
1〜3及び23は、第1の態様のガラスであり、実施例
4〜22及び24〜32は、第2の態様のガラスであ
る。
日立−330分光光度計で厚さ10mmのサンプルガラス
を用いて行った。即ち、ガラスを20×10×10mmの
サイズに光学研磨して、十分に洗浄した後、紫外線透過
スペクトルを測定した。図1には実施例14ガラスの紫
外線透過スペクトルを示す。波長250nmから波長40
0nmの紫外線領域では高い紫外線透過率を示したことが
図1から分かる。ガラスの紫外線による損傷の測定は出
力1kWのHg−Xe紫外線ランプを用いて行った。
線ランプで30時間、80時間、150時間、300時
間照射した後の実施例4ガラスの紫外線透過スペクトル
を示す。図3には、同様に測定した、実施例23ガラス
の紫外線透過スペクトルを示す。紫外線を30時間照射
した後のガラスサンプルは、波長220〜260nm範囲
の透過率がやや低下したが、その後照射時間をいくら延
長してもガラスの紫外線透過率は全く変わらなかった。
これらの結果は、本発明の弗ホウ酸塩ガラスが紫外線照
射に対して大きな損傷を受けずに高い紫外線透過率を長
時間保つことができることを示すものである。
ラスの紫外線透過スペクトル。
ガラスの紫外線透過スペクトル。
Claims (10)
- 【請求項1】 ガラスを構成する成分としてB203並びに
MgF2及びCaF2の少なくとも一方の成分を含み、前記成分
の割合がモル%で表示して、B2O3が35〜75%の範囲
であり、かつMgF2及びCaF2の合計が15%以上であるこ
とを特徴とする弗ホウ酸塩ガラス。 - 【請求項2】 MgF2及びCaF2の合計が、モル%で表示し
て、15〜55%の範囲の範囲である請求項1記載のガ
ラス。 - 【請求項3】 ガラスを構成する成分としてMgF2及びCa
F2の少なくとも一方の成分、SrF2及びBaF2の少なくとも
一方の成分並びにB203を含み、前記成分の割合がモル%
で表示して、B2O3が35〜75%の範囲であり、かつMg
F2、CaF2、SrF2及びBaF2の合計が15%以上であること
を特徴とする弗ホウ酸塩ガラス。 - 【請求項4】 MgF2、CaF2、SrF2及びBaF2の合計が、モ
ル%で表示して、15〜55%の範囲である請求項3記
載のガラス - 【請求項5】 モル%で表示して、MgF2及びCaF2の合計
が5%以上である請求項3又は4記載のガラス。 - 【請求項6】 モル%で表示して、MgF2が0〜30%の
範囲であり、CaF2が0〜40%の範囲である請求項1〜
5のいずれか1項に記載のガラス。 - 【請求項7】 モル%で表示して、SrF2が0〜40%の
範囲であり、BaF2が0〜40%の範囲である請求項1〜
6のいずれか1項に記載のガラス。 - 【請求項8】 AlF3及びYF3 の少なくとも一方の成分を
さらに含み、その割合がモル%で表示して、AlF3が0〜
30%の範囲であり、YF3 が0〜15%の範囲である請
求項1〜7のいずれか1項に記載のガラス。 - 【請求項9】 LiF 、NaF 及びKFからなる群から選ばれ
る少なくとも一種の成分を含み、その割合の合計が15
%以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載のガラ
ス。 - 【請求項10】 紫外線透過性である請求項1〜9のい
ずれか1項に記載のガラス。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP06786696A JP3867934B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 紫外線透過弗ホウ酸塩ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06786696A JP3867934B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 紫外線透過弗ホウ酸塩ガラス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09255358A true JPH09255358A (ja) | 1997-09-30 |
JP3867934B2 JP3867934B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=13357285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06786696A Expired - Lifetime JP3867934B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 紫外線透過弗ホウ酸塩ガラス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3867934B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203029A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | フッ化化合物の処理方法 |
JP2019001705A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ガラス組成物、その製造方法、ガラス組成物を用いた蛍光体、ガラス組成物を用いた紫外光透過光学部材およびガラス組成物を用いた発光体 |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP06786696A patent/JP3867934B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203029A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | フッ化化合物の処理方法 |
JP2019001705A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ガラス組成物、その製造方法、ガラス組成物を用いた蛍光体、ガラス組成物を用いた紫外光透過光学部材およびガラス組成物を用いた発光体 |
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---|---|
JP3867934B2 (ja) | 2007-01-17 |
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