JPS63218519A - シリコン含有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］ 本発明はシリコン（Ｓｉ）を含有するガラス、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−３ｂ−Ｔｅ系ガ
ラスなどで波長域１〜１４μＩまでの赤外光透過性を有
するカルコゲナイドガラスおよびガラスファイバ母材の
製造法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、シリコンを成分として含有するカルコゲナイドガ
ラス、例えば５ｔ−Ａｓ−Ｔｅ系ガラス、Ｓｔ　−Ｇｅ
−Ａｓ−Ｔｅ系ガラス、５ｉ−Ｐ−Ｔｅ系ガラス、Ｓｉ
　−３ｂ−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、内部を真空排気して密封し、この石
英ガラスアンプルを９００〜１１００℃に加熱すること
により作られていた。

［発明が解決しようとする問題点］ シリコンを含まないＧｅ−ＭＳ−Ｔｅ系ガラスなどを製
造するに際し、その原料を石英ガラスの真空アンプルに
て溶融するとき、石英ガラスアンプルの内側に炭素を塗
布しておくと、ガラス原料中の不純物酸素は炭素と反応
し、ＣＯを作ってガスとなり、カルコゲナイドガラス中
に残らない。また、ＧＯｌＡＳＳＳｅはＳｉはどではな
いものの、石英ガラスを侵して酸素を発生させるが、こ
の酸素も炭素と反応してＣＯガラスなるのでガラス中に
残らない。ところが、シリコンを含むカルコゲナイドガ
ラス原料を石英ガラス容器に入れて加熱すると、５１０
２の生成エネルギーがＣＯの生成エネルギーより大きい
ため、石英ガラス中の酸素はシリコンと結合して５ｉ０
２となり赤外域を吸収してしまう。従って、この炭素法
によって赤外光透過性を有するシリコン含有カルコゲナ
イドガラスを得ることはできない。

またＧｅ−へ５−８ｅ系ガラスなどのガラスの原料中に
金属粉末、例えばＡｌｌ、ＨＱ、Ｇａ、　Ｉｎなどを添
加すると、金属粉末は石英ガラスとの反応性が低いから
１１００ｐｐ以下ならば問題はない。例えばｌ粉末をガ
ラス原料に添加した場合、ＡｆｚＯ３の生成エネルギー
が５ｉ０２の生成エネルギーより大きいために、ガラス
原料中の酸素はＡｆ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、５ｉ−Ａ
ｓ−Ｔｅ系ガラスのようにシリコンが１０原子パーセン
ト以上含まれるガラスでは、石英ガラスとシリコンとの
反応が激しく、ここで生成された酸素を極微量のアルミ
ニウムで粉末で補足するには、生成酸素ｍが多すぎる。

逆にＡｊ２粉末を１１００ｐｐ以上添加すると、今度は
アルミニウム自身にて石英ガラスが侵されて酸素を発生
する。従ってシリコンを含有するカルコゲナイドガラス
には、金属粉末添加法は適用できない。

更に特願昭６１・−６８４９７号には、るつぼ材として
ボロンナイトライド（窒化ホウ素）を用いてその中に収
めたガラス原料を石英ガラスアンプル中で真空溶融する
方法が開示されているが、ボロンナイトライドは緻密性
に欠け、洗浄する際にフッ酸素の液体を使用することが
できず、また粉末化し易く取り扱いに相当の注意が要求
され、実用に供するには困難である。そして、Ａｓ１Ｓ
　、　Ｓｅ、　Ｔｅなどはガラス溶融温度（５００〜１
０００℃）での蒸気圧が高いために、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
ばならない。

このために従来法ではシリコンを含有し、しかも赤外透
過性の良いカルコゲナイドガラスを得ることができない
のが実情である。従って、本発明は、赤外線吸収の原因
となる酸素の混入を防止して赤外光透過性の優れたカル
コゲナイドガラスを容易に製造することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明はシリコンを含有する
カルコゲナイドガラス原料を溶融する際に、パイロリテ
ィックボロンナイトライドセラミックス（以下熱分解窒
化ホウ素質セラミックという）製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。シリコンを含有するカルコゲナイドガラス原料を熱
分解窒化ホウ素質セラミックス製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
記の熱分解窒化ホウ素質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
、簡単な装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（
以下窒化ホウ素質セラミックスという）は気相熱分解成
長法で作った高純度高密度パイロリティックボロンナイ
トライドセラミックスが、通常のボロンナイトライドセ
ラミックスより洗滌および取り扱いがし易く望ましい。

［作　　用］ 気相熱分解成長で作成した高純度熱分解窒化ホウ素質セ
ラミックス製るつぼ中で、シリコンを含むカルコゲナイ
ドガラス原料を溶融することによって、カルコゲナイド
ガラス融液中のシリコンが石英ガラスに直接触れること
がなくなり、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、赤外光透過性に優れた
シリコン含有カルコゲナイドガラスを製造することが可
能となる。

［実施例］ 真空浮遊帯溶融法によって高純度化した半導体用シリコ
ン（純度７Ｎ）を沸硝酸で洗浄後、乾燥し、不活性雰囲
気中で同質のシリコン乳鉢で粉砕した。

７Ｎの高純度のＡＳを３５０℃で加熱真空排気して表面
にあるＡｓ２Ｏ３の酸化物を取り除いた。Ｔｅは帯溶融
し精製した６Ｎの高純度品を真空蒸留して用いた。

ＡｓおよびＴｅは不活性雰囲気中にて乳鉢で粉砕し、秤
量してＳｉｘ。＾Ｓｉｖ　７８ｇｌ下つき数字は原子パ
ーセント）組成の粉末混合物を調合した。

一方、熱分解窒化ホウ素質セラミックスを外径１０１１
１％内径８．５ＩｕＲ１高さ　１００＃ｌｌＩ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１
図に示す如く石英ガラス管（１）（内径１（１，５ｍｌ
、肉厚１．２＃ａ）に収め加工した。次いで、アセトン
溶媒、沸酸で洗浄後、乾燥させ１０００℃で２０分間真
空加熱排気（真空度１０”６Ｔｏｒｒ　）保持して処理
し、石英ガラス管（１）に収めた熱分解窒化ホウＳ質セ
ラミックス製のるつぼ（２１を清浄した。しかる後、先
に調合した粉末原料８合物（３）を不活性雰囲気下で石
英ガラス管内のるつぼ（２に入れ、１Ｏ−７Ｔｏｒｒに
排気しつつ、溶封した。次にこの石英ガラス管を第２図
のように傾斜させて揺動および回転を与えながら、１０
００℃で２４時間加熱し、溶融した後、８５０℃で４４
゜時間保持してガラスを取り出した。このガラスより厚
さ３ＪＩＩのガラス円板を研磨して作り、赤外透過率を
測定した。赤外光の透過率曲線を第３図に示す。石英ガ
ラス管のみを用いて合成したガラスは第３図の破線に示
すように１０μｍ以上で透過率が低下するが、第３図の
実線に示すように本発明によるガラスは酸素による赤外
吸収がなく、１４．５μｍまでの赤外光をよく透過して
いる。

［発明の効果］ シリコンを含有するカルコゲナイドガラス、例えば５ｉ
−Ａｓ−Ｔｅ系ガラスは、ガラス化範囲が広くガラス転
移点（Ｔｇ）の高いガラスである。例えば５ｌｉｐ　Ａ
３ｕ　Ｔｅｎｃ＋ガラスはＴＱ＝３５０℃である。また
５ｉｐｉ＋Ａｓｚσ■ｅｅｏガラスは１ｇ−４４０℃で
ある。このようにシリコンを含有するカルコゲナイドガ
ラスは耐熱性が良いガラスである。

本発明の方法を用いれば、！！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得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱分解窒化ホウ素質セラミックス製る
つぼを石英管に封入する際の説明図、第２図はガラス原
料の溶融時の容器の状態を示す断面図、第３図は赤外透
過率曲線である。 １・・・石英ガラス管、２・・・熱分解窒化ホウ素質セ
ラミックス製るつぼ、３・・・粉末原料混合物。

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、
   熱分解窒化ホウ素質セラミックス製るつぼに収め、無酸
   素雰囲気中で溶融合成することを特徴とするシリコン含
   有カルコゲナイドガラスの製造法。 ２　ガラス原料を収めた熱分解窒化ホウ素質セラミック
   ス製るつぼを石英製ガラス容器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項記載のシリコ
   ン含有カルコゲナイドガラスの製造法。