JPS62226820A - シリコン含有赤外透過性カルコゲナイドガラスの製造法 - 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３ｉ−ＡＳ−Ｔｅ系ガラス、５ｉ−Ｑｅ−ＡＳ
−Ｔ（３系ガラス、５ｉ−Ｐ−Ｔｅ系ガラス、３ｉ−３
ｂ−Ｔｅ系ガラスなどで例示される如くシリコンを含有
し、しかも１〜１４μｍまでの赤外透過性を有するカル
コゲナイドガラスの製造法に関する。この赤外透過性カ
ルコゲナイドガラスの中には、勿論ガラスファイバーも
含まれる。

［従来の技術］ 従来、シリコンを含むカルコゲナイドガラス、例えば５
ｉ−Ａｓ−Ｔｅ系ガラス、５ｉ−Ｇｅ−Ａｓ−Ｔｅ系ガ
ラス、５ｉ−Ｐ−Ｔｅ系ガラス。

５ｉ−８ｂ−Ｔｅ系ガラスなどは、すべてその原料を石
英ガラス容器に入れ、内部を真空にして密封し、この石
英ガラスアンプルを９００〜１１００℃に加熱すること
により作られて来た。このためシリコンは石英ガラスと
反応し、石英ガラス中の酸素がカルコゲナイドガラス中
に混入する結果、赤外域で酸素による強い吸収が生じて
カルコゲナイドガラスの赤外透過性が悪くなるという欠
点があった。

シリコンを含まないＧｅ−ＡＳ−８ｅ系ガラスを製造す
るに際しては、その原料を石英ガラスの真空アンプルに
て溶融する時、石英ガラスアンプルの内側にカーボンを
塗布しておくと、ガラス原料中の不純物酸素はカーボン
とｃｏを作ってガスとなるので、カルコゲナイドガラス
中に残らない。

また、ＧｅやＡＳやＳｅも３ｉはどではないものの、石
英ガラスを侵して酸素を発生さゼるが、この酸素もカー
ボンと反応してＣＯガスとなるのでガラスに残らない。

ところが、シリコンを含むカルコゲナイドガラスでは、
ＳｉＯ２の生成エネルギーがＣＯの生成エネルギーより
大であるため、酸素はシリコンと結合して３ｉ０？とな
り赤外域を吸収してしまうので、このカーボン法によっ
て赤外透過性を有するシリコン含有カルコゲナイドガラ
スを１ｑることはできない。

また金属アルミニウム粉末をＧｅ−Ａｓ−８ｅ系ガラス
の原料中に入れると、５　ｐｐｍ以下ならば金属アルミ
ニウムは石英ガラスとの反応性が低いばかりでなく、八
β２０３の生成エネルギーは５ｉ０２の生成エネルギー
より大のために、ガラス原料中の酸素はアルミニウムと
結合して１〜１２μｍまでは赤外吸収を起さないことも
知られている。しかし、例えば５ｉ−Ａｓ−Ｔｅ系ガラ
スのようにシリコンが１０原子パーセント以上も含まれ
るガラスでは、石英ガラスとシリコンとの反応がはげし
く、ここで生成された酸素をアルミニウムで捕捉するに
はそのｍが多すざる。しからば、アルミニウム粉末を５
１）ｌ）１１以上用いると、今度はアルミニウム自身に
よって石英ガラスが侵されて酸素を発生する。従って、
シリコン含有カルコゲナイドガラスには、金属アルミニ
ウム法も適用できない。

そして、ＡＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓなどは５００〜１０００
℃の温度で蒸気圧が高いために、従来はどうしても石英
ガラス容器中でカルコゲナイドガラス原料を溶かさなけ
ればならなかった。このために従来法ではシリコンを含
み、しかも赤外透過性の良いカルコゲナイドガラスを１
６ることができないのが実情である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って本発明が解決しようとする問題点は、シリコンを
含むカルコゲナイドガラスを溶融、製造するにあたり、
赤外線吸収の原因となる酸素の混入をいかに防止するか
という点にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、シリコンを含むカルコゲナイドガラス原料を溶融する
に際し、ボロンナイトライドセラミックス製のるつぼを
使用することにより、酸素の混入を防止することに成功
したものである。シリコンを含むカルコゲナイドガラス
原料をボロンナイトライドセラミックス製のるつぼ中で
溶融する場合、閉鎖の無酸素雰囲気中で溶融する必要が
あるが、上記のボロンナイトライドセラミックス製るつ
ぼにガラス原料を入れ、これを石英管中に真空封入して
溶融すると、簡単な８置で製造することが可能となる。

この場合、るつぼの材料となるボロンナイトライドセラ
ミックスは焼結補助剤を３まないものが望ましい。

［作　　用］ このように焼結助剤を含まない高純度ボロンナイトライ
ドセラミックスのるつぼ中にて、シリコンを含むカルコ
ゲナイドガラス原料を溶融することによって、カルコゲ
ナイドガラスの融液中のシリコンが石英ガラスやアルミ
ナセラミックスなどに直接触れることがなく、従って、
その接触に起因するガラスへの酸素の混入を防止するこ
とができるので、赤外透過性に優れたシリコン含有カル
コゲナイドガラスを製造することができるのである。

［実施例］ 浮遊帯溶融法によって高純度化した半導体用のシリコン
（Ｉｌｌ！度は７〜８Ｎ）を乳鉢で粉砕した。

この粉砕したシリコン粉末を高純度の弗酸でよく洗滌し
、しかる後熟溜水でよく洗い、真空中で乾燥した。ＡＳ
は７Ｎの高純度のＡＳに５００℃でアルゴンを流して表
面にあるＡＳ２０３の酸化物を除いた。Ｔｅは帯溶融法
を用いて精製した６Ｎの高純度品を用いた。Ｔｅのイン
ゴット又はベレットを６Ｍ塩酸で表面をエツチングし、
これを蒸溜水で洗った後、真空乾燥した。ＡＳ及びＴｅ
はＳｉＣ乳鉢で真空グローブボックス中にて粉砕し、ス
テンレス製篩で１００メツシユ以下のものを秤埴してＳ
　！　２０Ａ　Ｓ　３ｏ−ｒ　Ｏｓｏ　（下ツキ数字は
原子パーセント）の組成の粉末混合物を調合した。

一方、ボロンナイトライドセラミックス（高純度品で、
焼結助剤を用いていないもの）を外径２０ｆｉ１ｍ、内
径１５ｇ１Ｉ１１１高さ６５０ｍｍのタンマン管形に加
工してるつぼを作成した。このるつぼを第２図に示す如
く石英ガラス管（１）（内径２１ｍｍ、肉厚２．０ｍａ
ｒ）に収め、ボロンナイトライドセラミックス製るつぼ
（２が酸化しないようにＮ２ガスを流しつつ石英ガラス
管（１）を第２図に示す如く加工した。次いで高純度の
Ａｒガスを流しつつ１００℃で２４時間加熱処理して、
ボロンナイトライドセラミックスのるつぼ（ａを清浄に
した。しかる後、先に調合した粉末混合物（３）を石英
ガラス管内のるつぼ（２に入れ、１０−５に排気しつつ
酸水素バーナーで石英ガラス管を封じた。次にこの石英
ガラス管を第１図のように傾斜させて回転及び揺動を与
えながら、１０００℃で１２時間加熱して粉末を溶融し
た後、８５０℃に降温させ、１時間放置してガラスを取
り出した。

このガラスより厚さ３ａｕｎのガラス円板を研磨して作
り、ニコレット（Ｎｉｃｏｌｅｔ　）のＦＴＩＲにかけ
た。

赤外の透過率曲線を第３図に示す。第３図から分るよう
に、このガラスには酸素による赤外吸収がなく、１５μ
ｌまでの赤外をよく透過している。なお、第１図、第２
図の符号（４）は石英ガラスファイバーを示ず。

［発明の効果］ シリコンを含むカルコゲナイドガラス、例えばＳｉ　　
ＡＳ−Ｔｅ系ガラスは、ガラス化範囲が広くガラス転移
点（■９）の高いガラスがある。例えば”３０Δ５３ｏ
Ｔｅ４ｏガラスは丁Ｑ＝３５０℃である。

Ｓ　ｊ　４０Ａ　Ｓ　２０Ｔ　ｅ　４ｏガラスはＴｇ−
４４０℃である。このようにシリコンを含むカルコゲナ
イドガラスは耐熱性が良いガラスであるが、従来のよう
に石英ガラスアンプルに封入して溶融したのではシリコ
ンが石英ガラスを侵して酸素がガラス中に入り、赤外透
過性が著しく悪くなるという欠点があった。

それが本発明の方法を用いれば、酸素による汚染がなく
赤外透過性の良い、かつ耐熱性の高いガラスを（ｑるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に於てガラス原料の溶融時の容
器の状態を示す断面図、第２図は本発明のボロンナイト
ライドセラミック製るつぼを石英管に封入する際の説明
図、第３図は５ｉ２ｏＡＳ３゜Ｔｅ５ｏガラスを本発明
の方法で製造した場合の赤外透過率曲線である。 １・・・石英ガラス管、２・・・ボロンナイトライドセ
ラミック製るつぼ、３・・・ガラス原料粉末、４・・・
石英ガラスファイバー。 出　願　人　　ボーヤ　株式会社 代　　理　　人　　　朝　　倉　　正　　幸第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　シリコンを含有するカルコゲナイドガラス原料を、
   ボロンナイトライドセラミックス製るつぼに収め、無酸
   素雰囲気中で溶融することを特徴とするシリコン含有赤
   外透過性カルコゲナイドガラスの製造法。 ２　ガラス原料を収めたボロンナイトライドセラミック
   ス製るつぼを、石英管内に真空封入して溶融することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。