KR20030041160A - 액체 캡슐화를 통한 유리 반응 - Google Patents
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Abstract
액체 캡슐화를 이용하여 유리 용융이 진행되는 동안에 유리 성분의 낮은 끓는점 또는 높은 증기압에 의한 증발 상실을 방지할 수 있는 칼코겐화 유리를 제조하는 방법.
Description
칼코겐화(chalcogenide) 유리는 하나 이상의 황(S), 셀레늄(Se) 또는 텔루르(Te) 원소로 이루어져 있다. 칼코할로겐화물(chalcohalide)은 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루르(Te) 원소 중의 하나 이상 및 하나 이상의 할로겐 음이온(halide anion : F, Cl, Br 및 I)을 포함하는 유리이다. 칼코-산화물(chalco-oxide)은 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루르(Te) 원소 중의 하나 이상 및 산소를 포함하는 유리이다. 칼코겐화 유리는 적외선(infrared radiation)을 투과하는 이들의 능력으로 인하여 관심의 대상이 되고 있다. 셀레늄계 칼코겐화 유리(예를 들면, As2Se3및 Ge28Sb12Se60)는 이들의 화학적 내구성, 온화한 유리 전이 온도 및 3-5 m와 8-12 m영역 모두의 적외선을 투과할 수 있는 능력으로 인하여 특히 관심의 대상이 되고 있다.
칼코겐화 유리는 수많은 기술에 의해서 제조되어 왔다. 미국특허공보 제3,338,728호, 제 3,343,972호 및 제 3,360,649호는 밀봉된 앰플에서 칼코겐화 유리의 제조를 개시하고 있는데 이는 TI-1173으로 알려져 시판되는 칼코겐화 유리와 관련해서 하기에서 논의되는 것과 유사하다. 미국특허공보 제 3,360,649호는 특히 셀레늄-게르마늄-안티몬 칼코겐화 유리에 관한 것이다.
미국특허공보 제 4,484,945호는 용액 중에 함유된 칼코겐 산화물들의 혼합물이 동시에 일어나는 공환원 반응(coreduction reaction)을 일으키도록 유도하는 방법을 개시하고 있다. 상기 공환원 반응은 하이드라진, 이산화황, 티오요소 등과 같은 환원제를 산화 용액에 첨가함으로써 달성된다.
미국특허공보 제 4,492,763호는 밀봉된 앰플을 이용하여 제조된 게르마늄이 없는(free) 칼코겐화 유리를 개시하고 있다.
고순도의 산화 유리는 개방된 도가니에 산화물들을 함께 용융시킴으로써 제조할 수 있다. 셀레늄계 칼코겐화 유리의 경우에, 고순도 금속 셀레늄화물은 일반적으로 상업적으로 구입할 수 없으므로, 셀레늄 금속을 용융하고 반응시켜서 칼코겐화 유리를 형성한다. 셀레늄은 216℃에서 용융하고 이의 증기압은 685℃에서 1기압에 도달하는 반면에, 대부분의 다른 칼코겐화 유리 성분들의 용융점은 700℃ 보다 높다. 따라서, 개방된 도가니에서의 반응은 셀레늄의 거의 완전한 증발 손실로 이어진다.
일종의 셀레늄계 칼코겐화 유리는 일찍이 Texas Instrument(현재는 Raytheon Company)에 의해서 제조되었고, TI-1173으로 알려져 있다. TI-1173은 화학식 Ge28Sb12Se60에 따라 제조된 삼원의(ternary) 유리 조성물이다. TI-1173를 제조하는동안 셀레늄의 증발 손실을 방지하기 위해서, 반응은 밀봉된 석영재 앰플에서 수행한다. 셀레늄 금속을 포함하는 출발 물질들을 석영재 튜브에 넣고 상기 튜브를 진공 하에서 밀봉한다. 상기 튜브를 서서히 가열하고 가열하는 동안에 튜브를 흔들거나 회전시킴으로써 용융된 금속의 혼합이 일어나도록 한다. 그런 다음 튜브를 담금질(quench)하여 칼코겐화 유리를 형성한다. 석영재 튜브를 깨뜨려서 반응된 유리를 수득한다. 상기 방법은 TI-1173의 상업적인 생산을 가능하게 하는 반면에, 이 방법에는 많은 결점들이 있다:(1) 석영재 튜브의 밀봉 동안에 불순물인 산소가 도입될 수 있으며, 이는 IR 전도율을 떨어뜨린다; (2) 앰플이 셀레늄 용융물의 승화를 방지하는데 적합하게 제작되고/또는 가열되지 못한다면, 가열되는 동안에 밀봉된 석영재 튜브의 폭발 위험이 있다; (3) 상기 흔들거나/및 회전 혼합은 광학 재질 유리를 생산하는데 충분하지 않다; 광학 재질 유리를 생산하려면 반응된 유리를 재용융하고, 교반하고, 재주조하고, 담금질해야만 한다; (4) 석영재 앰플은 재사용할 수 없다; (5) 900℃를 초과하는 온도에 도달해야만 게르마늄을 완전히 용융할 수 있다; 및 (6) 유리의 한 번 구워낸 크기(batch size)는 상업적으로 이용가능한 석영재 튜브의 크기 및 폭발의 위험을 감소하기 위해서 요구되는 안전 한계선에 의해서 제한된다.
발명의 요약
이에 따라, 칼코겐화 유리 및 특히 셀레늄계 칼코겐화 유리를 안전하고 더 경제적인 방식으로 제조할 필요가 요구되어왔다.
본 발명에서는, 칼코겐화 유리를 제조하는 방법을 제공하는데, 이는 유리를제조하는데 있어서 안전성 및 경제성을 상당히 개선시킬 수 있다. 상기 방법은 하기의 단계들을 포함한다:(1) 반응기에 약 화학량론적(stoichiometric) 양의 유리 성분들을 넣는 단계, (2) 반응기에 있는 유리 성분들을 캡슐화제(encapsulent)로 실질적으로 덮어서 높은 증기압 또는 낮은 끓는점을 가진 유리 성분들의 증발 손실을 방지하는 단계, (3) 유리 성분들을 이들의 끓는점 이하의 온도까지 가열하는 단계 및 (4) 상기 성분들을 활발하게 혼합해서 액체상태의 유리 성분이 고체상태의 유리 성분과 반응하여 용융된(molten) 칼코겐화 유리를 형성하는 단계.
이에 따라서, 본 발명의 목적은 셀레늄계 칼코겐화 유리를 제조하는데 있어서, 공지된 방법보다 안전하고 더 경제적인 개선된 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 칼코겐화(chalcogenide) 유리를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 액체 캡슐화(liquid encapsulation)를 이용해서 셀레늄(selenium)계 칼코겐화 유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 보다 용이한 이해는 하기에 기재된 실시예를 첨부된 도면과 함께 고려할 때 달성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하는데 사용되는 반응 챔버(chamber)의 간략한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 제조된 칼코겐화 유리의 파장에 따른 투과율의 그래프이다.
도 1을 참조하여 설명할 때, 본 발명의 방법은 바람직하게는 내부 반응 챔버 11을 가지는 반응기 10에서 수행된다. 반응기 10은 적어도 부분적으로 가열기 13에 의해서 둘러싸여있다. 반응기 10 내부에는, 용융 밸브 21(용융 밸브 핸들 22와함께) 및 교반 막대 23을 가지는 용융 도가니 20이 구비되어 있다. 반응기 10은 용융된 칼코겐화 유리를 제거하기 위한 스누트(snoot) 12를 구비하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 삼원 유리 성분을 나타내는 세 개의 레벨(level) 및 캡슐화제를 나타내는 제 4의 레벨이 있다. 바람직하게는, 삼원 유리의 경우에, 세 개의 삼원 유리 성분은 레벨 31, 32 및 33이며, 캡슐화제는 레벨 34이다. 하기에서 보다 상세하게 설명한 바와 같이, 가열이 시작되기 전에, 바람직하게는 레벨 31은 셀레늄이고, 레벨 32는 안티몬이며, 레벨 33은 게르마늄이고, 레벨 34는 B2O3이다.
유리재 도가니, 교반 막대 및 용융 밸브가 사용되면, 상기 B2O3는유리를 습윤시키며 열 팽창(thermal expansion)의 큰 차이로 인하여 냉각시키자마자 유리를 깨뜨린다는 것이 알려져왔다. 따라서, 유리질의 카본 도가니, 교반 막대 및 용융 밸브를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 B2O3가 상기 아이템들을 습윤시키지 않으며 이들이 재사용될 수 있도록 하기 때문이다.
녹는점(℃) 끓는점(℃)
셀레늄(Se)216 685
안티몬(Sb)630 1750
게르마늄(Ge)937 2830
산화붕소(B2O3)450 1860
상기 표에서 볼 수 있듯이, 셀레늄은 216℃의 용융점을 가지고 있다. 많은 칼코겐화 유리 성분들은 700℃ 보다 높은 용융점을 가지고 있다. 안티몬의 상대적으로 낮은 용융점 631℃에서 조차도, 안티몬이 셀레늄과 함께 대기중의 상태 예를 들면, 개방된 도가니에서 용융된다면 상당한 셀레늄의 손실이 증발로 인해서 유발될 것이다.
바람직한 칼코겐화 유리는 TI-1173(Ge28Sb12Se60)이지만, 본 발명은 어떠한 칼코겐화 유리를 제조하는데에도 이용될 수 있으며, 특히, 하나 이상의 성분은 낮은 끓는점(높은 증기압)을 가지는데 비하여 하나 이상의 다른 성분은 높은 용융점을 가지는 칼코겐화 유리를 제조하는데 적용된다.
본 발명은 칼코겐 원소(S, Se, Te)와 ⅤA 족 원소[인(P), 비소(Sb), 안티몬(Sb) 및 비스무스(Bi)를 포함]의 조합(combination), 칼코겐 원소와 ⅣA 족 원소[게르마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb)을 포함]의 조합 및 칼코겐 원소와 ⅢA 족 원소[알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(TI)]의 조합 뿐만 아니라 칼코할로겐화물, 칼코-산화물을 포함하여 가장 광범위한 정의에 속하는 칼코겐화 유리에 적용된다.
본원에서, 산화 붕소는 ‘캡슐화제’이다. 캡슐화제는 하기의 조건들을 만족하는 모든 원소 또는 화합물이다.
(1) 칼코겐화 유리를 형성하기에 적절한 온도에서 액체(용융) 상태이다;
(2) 처리되는 용융물에서 가장 낮은 끓는점을 가진 구성성분의 끓는점 이하에서 액체(용융) 상태이다;
(3) 처리되는 용융물의 그것보다 낮은 밀도를 가지고 있다; 및
(4) 처리되는 용융물을 오염시키지 않는다.
캡슐화제, 즉 바람직하게는 산화붕소는 처리되는 용융물을 덮어서 낮은 끓는점을 가진 성분의 증발을 방지한다. 특히 B2O3의 경우에, 상온의 반응기에 첨가될 때는 고체상태이며, 칼코겐화 유리 용융물의 구성성분이 가열됨에 따라서 용융(450℃)된다. B2O3의 경우에, 이는 셀레늄의 끓는점(685℃) 훨씬 이전인 450℃에서 용융됨으로 그 어떤 상당한 양의 셀레늄의 증발을 방지할 수 있다.
캡슐화제로 적합한 다른 화합물은 다성분의(multicomponent) 붕산염(borate), 규산염(silicate) 및 인산염(phosphate) 유리 그리고 붕규산(borosilicate), 붕인산(borophosphate) 및 인규산(phosphosilicate)과 같은 다성분이 혼합된 유리를 포함한다.
캡슐화제는 낮은 끓는점을 가지는 성분의 증발을 방지할 뿐만 아니라, 용융물의 교반을 가능하게 하고, 용융 밸브 21의 용이한 조작(용융 밸브 핸들 22를 이용)을 가능하게 하며, 열전쌍(thermocouple)(도시되지 않음)을 도입시켜 용융물의 다양한 깊이에서 온도를 측정하도록 해준다.
캡슐화제는 처리되는 용융물의 그것보다 낮은 밀도를 가지고 있다. 이는 캡슐화제가 처리되는 용융물의 상부에 남아서 증발 손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 유리에 오염물질을 감소시키며, 용융 밸브 21의 조작시, 캡슐화제는 도가니 20에 남아있도록 하면서 용융된 칼코겐화 유리는 스누트 21을 통해서 제거되도록 해준다.
하기의 내용은 본 발명에 따른 TI-1173을 제조하는 바람직한 방법을 상세히 설명한다.
1.출발 물질
화학량론적 양(하기에서 제시된대로)의 각각 순도 99.999%인 게르마늄, 안티몬 및 셀레늄을 적합한 공급처로부터 수득한다. 하나의 적합한 공급처의 예는 St. Louis,MO의 Sigma-Aldrich Corp.이다.
게르마늄 28 몰%
안티몬 12 몰%
셀레늄 60 몰%
B2O3는 Teaneck, NJ의 GFI Advanced Technologies로부터 200ppm이하의 H2O를 포함하는 유리 퍽(puck)으로 구입할 수 있다.
2.제조과정
게르마늄 및 안티몬 주괴(ingot)는 조각으로, 바람직하게는 직경 3cm 이하로 분쇄한다. 셀레늄, 안티몬 및 게르마늄은 도가니 20에 바람직하게는 하부(lower) 레벨 31로서 셀레늄, 그 다음 안티몬(레벨 32), 그 다음 게르마늄(레벨 33)으로 층을 형성한다. 약 1인치 레벨을 형성하기에 충분한 B2O3를게르마늄의 상부에 첨가한다. 바람직하게는, 셀레늄은 하부 레벨 31에 위치시키는데, 이는 셀레늄이 첫번째로 용융되고 높은 증기압(낮은 끓는점)을 가지고 있기 때문이다; 그리하여, 셀레늄이 용융함에 따라 안티몬(두번째로 낮은 용융점을 가지는 구성성분)은 용융된 셀레늄 속으로 떨어지면서, 유리 형성 반응 및 열 전달을 증가시킨다. 또한, 셀레늄이 하부 레벨 31에 위치하므로, B2O3층이 용융되기 전에 셀레늄이 증발할 가능성은 적다.진공 베이크 아웃(bake-out)은 도가니 20 및 이의 내용물에 수행되어져 잔류하는 수분 및 산소를 제거되도록 한다. 이는 반응기 10 및 이의 내용물을 한시간 동안 200 mTorr 이하의 진공하에서 200℃까지 가열함으로써 수행된다. 이러한 진공 베이크 아웃(bake-out)은 수분 및 산소가 칼코겐화 유리(불순물에 매우 민감하다)를 오염시키는 것을 방지하는데 도움이 된다. 뒤이어서, 반응기 10에는 건조 질소로 약 1psig의 압력으로 압력을 가해주는 동시에 약 4scfh의 퍼지(purge) 속도를 유지해준다. 반응기 10의 기압을 체크해서 O2및 H2O 함량이 각각 20ppm이하 인지를 확인한다. 그다음 도가니 20을 450℃까지 가열하고 그 온도에서 60분 동안 유지한다. 217℃에서, 셀레늄은 용융하여 고체상태의 안티몬 및 게르마늄을 용해하기 시작한다. 450℃에서, B2O3는용융하여 게르마늄, 안티몬 및 액체 상태의 셀레늄을 캡슐화한다. 그다음 도가니 20 및 이의 내용물을 630℃까지 가열한다. 630℃에서, 안티몬은 용융하여 고체상태의 게르마늄과 반응하기 시작한다. 셀레늄 및 안티몬 모두 용융되면서, 활발한 혼합을 통해 고체상태의 게르마늄 덩어리(chunk)를 용해하게 된다. 교반 속도는 1rpm/min씩 증가시켜서 1rpm에서 60rpm으로 가속화시키고 온도는 670℃까지 올려준다. 내용물을 120분동안 60rpm으로 혼합하면서, 온도는 670℃에서 유지시킨다. 상기 조건하에서, 고체 상태의 게르마늄은 셀레늄/안티몬 용융물에 완전히 용해될 것이고 유리 형성 용융물이 제조될 것이다. 바람직하게는, 온도는 670℃ 이상으로 올리지 말아야 하는데, 이는 셀레늄의 끓는점이 680℃이기 때문이다. 이러한 과정을 따르면, 유리 형성 용융물이 제조된다; 그러나, 광학 재질 유리를 제조하려면 유리의 정제가 실시되어야만 한다.
용융물을 순화(fine)(용융물로부터 거품을 제거하는 것)하기 위해서, 교반을 멈추고 용융물을 640℃까지 60분 동안 냉각시키면 용융물에 있는 그 어떠한 거품도 용융물의 상부로 떠오르게 될 것이다. 순화시킨 후에, 용융물은 이의 온도를 560℃까지 낮추고 35rpm으로 60분동안 교반함으로써 렌즈 주조를 위해서 준비된다. 이는 용융물의 화학적 조성물을 균질화시킨다. 교반은 유리를 플레이트 금형(plate mold)으로 주조하기 직전에 멈춘다. 이는 용융물 밸브 21을 올려서 용융물이 스누트 12로부터 플레이트 금형으로 흘러들어가도록 함으로써 완성된다.
렌즈 주조가 완성된 후, 도가니 20에 잔류하는 모든 유리 용융물 및 B2O3는 버리고 도가니 20, 교반 막대 23 및 용융 밸브 21을 제거하여 세정한다.
출발 물질
그램
셀레늄 691
안티몬 213
게르마늄 296
B2O3600
시간
(분)
과정 및 설명
밤새 진공상태-300 mTorr까지 내려준다.
1225 mTorr에서 진공상태; 진공 중단 ;4scfh에서 낮은 퍼지;
용융 세트-포인트 콘트롤러를 450℃로 설정.
78용융 열전쌍 시도(reading) 440℃; 용융 세트-포인트 콘트롤러
를 535℃로 설정.
85용융 세트-포인트를 560℃로 설정.
110가열 증가.
16115rpm; 용융은 652.6℃.
17220rpm; 용융은 653.5℃.
17725rpm; 용융은 654.7℃.
18330rpm; 용융은 658.8℃.
18935rpm; 용융은 662.4℃.
387균질화 개시; 용융 세트-포인트를 490℃까지 낮추기;
40분 동안 20rpm으로 교반을 낮추기; 그다음 정지.
513용융 세트 포인트를 470℃로 낮추기.
557용융 세트 포인트를 465℃로 낮추기.
573플레이트 금형에 붓기.
1193g의 가공되지 않은(미완성)T-1173 유리가 상기 실시예에 따라 제조되었다.
0.3955 인치 두께의 유리 주조물이 제조되었다. 상기 유리 주조물을 IR 투과율에 대하여 검사한 결과를 도 2에 나타내었으며 그 결과는 다음과 같았다.
12.8 m에A=0.508 cm-1
12.5 m에A=0.455 cm-1
12.0 m에A=0.226 cm-1
10.0 m에A=0.021 cm-1
8.3 m에 A=0.023 cm-1
8.0 m에A=0.026 cm-1
7.5 m에A=0.019 cm-1
(여기서, A는 흡광도이다.)
7.5 내지 11.5 m
평균 투과율 = 65.0%
11.5 내지 13.5 m
평균 투과율 = 47.7%
7.5 내지 13.5 m
평균 투과율 = 61.2%
본 발명의 칼코겐화 유리를 제조하는 방법은 칼코겐화 유리를 제조하는 공지된 방법보다 유리하다. 본 발명의 방법은 앞서 공지된 방법들보다 용이하고, 경제적이며, 안전하다. 본 발명의 방법은 밀봉된 앰플에서 칼코겐화 유리를 제조하는 것과 관련해서 상술한 여러 문제들을 해결하는데, 특히 (1) 석영제 튜브의 밀봉이 불필요하며, 산소에 의한 오염이 최소화된다; (2) 셀레늄 온도가 정밀하게 조절될 수 있고 반응 챔버 11의 어떠한 급격한 과잉-압력(over-pressure)은 과잉-압력 밸브(도시되지 않았음)에 의해서 완화될 수 있기 때문에 폭발의 위험이 없다; (3) 반응은 도가니 20에서 일어나기 때문에, 유리 성분들은 광학 재질 유리를 생산하기에 충분하게 교반될 수 있고, 상기 유리는 도가니 20으로부터 직접 원하는 모양의 주형으로 주조될 수 있다; (4) 도가니 20은 재사용할 수 있지만 석영재 튜브는 그러하지 않다; (5) 반응은 공지된 밀봉된 앰플 기술보다 수백도 낮은 온도에서 일어나므로, 덜 정교한 장비가 요구된다; 및 (6) 한 번 구워낸 크기는 공지된 밀봉된 앰플 기술 이상으로 증가시킬 수 있다.
상기 발명을 기재하는데 있어서, 기술, 과정, 재료 및 장비의 다양한 변형이 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명의 범위 및 취지 내에 속하는 모든 그러한 변형은 첨부된 청구항의 범위내에 포함되도록 하고자 한다.
Claims (35)
- 하기의 단계들을 포함하는 칼코겐화 유리의 제조방법:(a) 약 화학량론적 양의 유리 성분을 반응기에 넣는 단계;(b) 반응기에 있는 유리 성분을 캡슐화제로 실질적으로 덮는 단계; 및(c) 유리 성분들이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하기에 충분한 온도까지 가열을 하는 단계.
- 제 1항에 있어서,유리 성분이 적어도 제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분을 포함하되, 상기 제 1 유리 성분이 상기 제 2 유리 성분의 용융점보다 낮은 용융점을 가지며;단계 (c)에서 가열할 때, 상기 캡슐화제가 적어도 제 1 유리 성분의 증발 손실을 실질적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 유리 성분이 셀레늄인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 캡슐화제가 B2O3인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 캡슐화제가 제 1 유리 성분의 끓는점 보다 낮은 용융점을 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 캡슐화제가 유리 성분들의 조합 보다 낮은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,유리 성분이 적어도 제 1 유리 성분, 제 2 유리 성분 및 제 3 유리 성분을 포함하고;단계(c)에서 가열이 제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분을 용융하고; 캡슐화제가 제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분 중 적어도 하나의 증발 손실을 실질적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 7항에 있어서,단계(c)에서 가열할 때, 제 3 유리 성분은 고체상태이고;제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분의 조합과 제 3 유리 성분을 혼합해서 유리 성분들이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유리 성분들이 황, 셀레늄, 텔루르, 플루오르, 염소, 브롬, 요오드, 산소, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 주석, 납, 알루미늄,갈륨, 인듐 및 탈륨으로 이루어진 원소들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 유리 성분이 적어도 셀레늄, 게르마늄 및 안티몬을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,가열하는 단계(c)에서, 유리 성분들을 가장 낮은 끓는점을 가지는 유리 성분의 끓는점 이하 온도까지 가열시키고;가열하는 단계(c)에서, 적어도 하나의 유리 성분은 액체상태이고 적어도 하나의 유리 성분은 고체상태이고;유리 성분들을 혼합해서 적어도 하나의 액체상태의 유리 성분이 적어도 하나의 고체상태의 유리 성분과 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 하기의 단계들을 포함하는 칼코겐화 유리의 제조방법:(a) 적어도 제 1 유리 성분을 포함하여, 유리 성분들의 약 화학량론적 양을 반응기에 넣는 단계;(b) 반응기에 있는 유리 성분들을 캡슐화제로 실질적으로 덮는 단계; 및(c) 가장 낮은 끓는점을 가지는 유리 성분의 끓는점 이하 온도까지 가열하는단계.
- 제 12항에 있어서, 단계 (c)에서 가열할 때, 캡슐화제가 적어도 제 1 유리 성분의 증발 손실을 실질적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 제 1 유리 성분이 셀레늄인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 캡슐화제가 B2O3인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 캡슐화제가 가장 낮은 끓는점을 가지는 유리 성분의 끓는점 보다 낮은 용융점을 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 캡슐화제가 유리 성분의 조합 보다 낮은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서,제 2 유리 성분 및 제 3 유리 성분을 추가로 포함하고,단계(c)에서 가열이 제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분을 용융시키고; 캡슐화제가 제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분 중의 적어도 하나의 증발 손실을 실질적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 18항에 있어서,단계(c)의 가열시, 제 3 유리 성분은 고체상태이고;제 1 유리 성분 및 제 2 유리 성분의 조합과 제 3 유리 성분을 혼합해서 유리 성분들이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 유리 성분이 황, 셀레늄, 텔루르, 플루오르, 염소, 브롬, 요오드, 산소, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 주석, 납, 알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨으로 이루어진 원소들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 유리 성분이 적어도 셀레늄, 게르마늄 및 안티몬을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 하기의 단계들을 포함하며, 셀레늄을 함유하는 칼코겐화 유리의 제조방법:(a) 셀레늄 및 적어도 제 2 유리 성분을 포함하는 유리 성분의 약 화학량론적 양을 반응기에 넣는 단계, 이 때 상기 제 2 유리 성분이 적어도 약 600℃의 용융점을 가지고;(b) 반응기에 있는 유리 성분들을 캡슐화제로 실질적으로 덮는 단계; 및(c) 유리 성분들이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하기에 충분한 온도까지 가열하는 단계.
- 제 22항에 있어서, 상기 캡슐화제가 B2O3인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 캡슐화제가 셀레늄의 끓는점보다 낮은 용융점을 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 캡슐화제가 유리 성분들의 조합 보다 낮은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 22항에 있어서,제 3 유리 성분을 추가로 포함하고,단계(c)에서 가열이 셀레늄 및 제 2 유리 성분을 용융하고; 캡슐화제가 셀레늄 및 제 2 유리 성분 중 적어도 하나의 증발 손실을 실직적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 26항에 있어서,단계(c)에서 가열할 때, 제 3 유리 성분은 고체상태이고; 셀레늄 및 제 2 유리 성분의 조합과 제 3 유리 성분을 혼합해서 유리 성분들이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 유리 성분이 황, 텔루르, 플루오르, 염소, 브롬, 요오드, 산소, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 게르마늄, 주석, 납, 알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨으로 이루어진 원소들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 22항에 있어서, 상기 유리 성분이 적어도 게르마늄 및 안티몬을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 하기의 단계들을 포함하는 삼원의 셀레늄-게르마늄-안티몬 칼코겐화 유리의 제조방법.(a) 약 50몰% 내지 약 98몰%의 셀레늄, 약 1몰% 내지 약 40몰%의 게르마늄 및 약 1몰% 내지 약 30몰%의 안티몬을 반응기에 넣는 단계;(b) 반응기에 있는 셀레늄, 게르마늄 및 안티몬을 캡슐화제로 실질적으로 덮는 단계; 및(c) 반응기를 적어도 약 650℃까지 가열해서 셀레늄, 게르마늄 및 안티몬이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하도록 단계.
- 제 30항에 있어서, 상기 캡슐화제가 B2O3인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 30항에 있어서, 상기 캡슐화제가 셀레늄의 끓는점보다 낮은 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 30항에 있어서, 상기 캡슐화제가 셀레늄, 게르마늄 및 안티몬의 조합 보다 낮은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 30항에 있어서, 상기 캡슐화제가 셀레늄의 증발 손실을 실질적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 30항에 있어서,단계(c)에서 가열할 때, 게르마늄은 고체상태로 존재하고;셀레늄 및 안티몬의 조합과 고체상태의 게르마늄을 혼합해서 셀레늄, 안티몬 및 게르마늄이 반응하여 용융된 칼코겐화 유리를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 제조방법.
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