JPH01160843A - ネオジム含有石英ガラスの製造方法 - Google Patents
ネオジム含有石英ガラスの製造方法Info
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- JPH01160843A JPH01160843A JP62319238A JP31923887A JPH01160843A JP H01160843 A JPH01160843 A JP H01160843A JP 62319238 A JP62319238 A JP 62319238A JP 31923887 A JP31923887 A JP 31923887A JP H01160843 A JPH01160843 A JP H01160843A
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- quartz glass
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はネオジムを含有した石英ガラスの製造方法に関
する。
する。
ネオジム含有石英ガラスの製造方法としては、各種の製
法が提案されているが、主に次の３種に大別される。
法が提案されているが、主に次の３種に大別される。
（ａ） 火焔酸化分解溶融法
（ｂ） スート混入ガラス化法 ′
（ｃ） ゾルゲル法
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の製法では均質で大型のネオジム含有石英
ガラスは得られていない。
ガラスは得られていない。
火焔酸化分解溶融法及びスート混入ガラス化法では、石
英ガラス中に多量のネオジムを導入することは雑しく、
仮にそれが達成されたとしても脈理の発生は免れない、
また、従来のゾルゲル法は室温程度の液相状態からガラ
スを合成するため、 □ドーパントをガラス中に均一に
導入できるという特長がある反面、大型のガラス体が得
られないという大きな欠点を有していた。したがって、
従来の製造方法では大型で均質性の高いネオジム含有石
英ガラスは非常に得に＜＜、特にネオジムの含有濃度を
増加させようとした場合−層票著となり、実用に供せら
れる材料はほとんど得られないという問題点を有する。
英ガラス中に多量のネオジムを導入することは雑しく、
仮にそれが達成されたとしても脈理の発生は免れない、
また、従来のゾルゲル法は室温程度の液相状態からガラ
スを合成するため、 □ドーパントをガラス中に均一に
導入できるという特長がある反面、大型のガラス体が得
られないという大きな欠点を有していた。したがって、
従来の製造方法では大型で均質性の高いネオジム含有石
英ガラスは非常に得に＜＜、特にネオジムの含有濃度を
増加させようとした場合−層票著となり、実用に供せら
れる材料はほとんど得られないという問題点を有する。
そこで本発明の目的とするところは石英レーザーガラス
、光学レンズなどの各種光学部品への応用が可能な十分
高濃度のネオジムを含有しつつ、なおかつ大型で均質な
ネオジム含有石英ガラスの製造方法を提供することにあ
る。
、光学レンズなどの各種光学部品への応用が可能な十分
高濃度のネオジムを含有しつつ、なおかつ大型で均質な
ネオジム含有石英ガラスの製造方法を提供することにあ
る。
上記問題点を解決するために、本発明のネオジム含有石
英ガラスの製造方法は、少なくとも以下に示す工程を一
つ以上含むゾルゲル法を用いたガラスの合成において、
アルキルシリケートを酸性触媒により部分加水分解した
後に、ネオジム化合物を少なくとも一種類以上添加する
ことを特徴とする。
英ガラスの製造方法は、少なくとも以下に示す工程を一
つ以上含むゾルゲル法を用いたガラスの合成において、
アルキルシリケートを酸性触媒により部分加水分解した
後に、ネオジム化合物を少なくとも一種類以上添加する
ことを特徴とする。
ａ） ネオジム含有加水分解液にシリカ微粒子を分散さ
せる工程。
せる工程。
ｂ） シリカ分散液をｐＨ３〜６の範囲に調整する工程
。
。
Ｃ） 該ゾル溶液をゲル化、乾燥させドライゲルとする
工程。
工程。
ｄ） ドライゲルを熱処理し、ガラス体とする工程。
用いるネオジム化合物としてはアルキルシリケートの部
分加水分解後のゾル溶液に溶解するものであればいずれ
のものでも使用可能である。しかし、アルコキシ化合物
であれば、アルキルシリケートと構造及び反応性が類似
しているため、ネオジム源として理想的である。
分加水分解後のゾル溶液に溶解するものであればいずれ
のものでも使用可能である。しかし、アルコキシ化合物
であれば、アルキルシリケートと構造及び反応性が類似
しているため、ネオジム源として理想的である。
前述したように従来のゾルゲル法では、均質性が論じら
れる大きさの塊状ガラス体は得られていない、しかし、
アルキルシリケートの酸性加水分解溶液にシリカ微粒子
を分散させるという製法をとることにより、十分に大き
な塊状のガラス体を容易に得ることが可能である。また
、ゲル化時のｐＨ値を３〜６の範囲に調整することも、
塊状ガラス体を得るうえで極めて大きな効果がある。
れる大きさの塊状ガラス体は得られていない、しかし、
アルキルシリケートの酸性加水分解溶液にシリカ微粒子
を分散させるという製法をとることにより、十分に大き
な塊状のガラス体を容易に得ることが可能である。また
、ゲル化時のｐＨ値を３〜６の範囲に調整することも、
塊状ガラス体を得るうえで極めて大きな効果がある。
また、アルキルシリケートを４担部分加水分解した時点
で、ネオジム化合物を添加することにより、ネオジムイ
オンをより効果的にガラスの網目構造中に導入すること
が可能となり、結果として高濃度ドーピングが達成され
やすくなる。この場合のアルキルシリケートの部分加水
分解の程度は、ドーパントの種類、反応性などにより決
定されるが、概ね全加水分解に対し１７６〜５／６の範
囲になる場合が多い。
で、ネオジム化合物を添加することにより、ネオジムイ
オンをより効果的にガラスの網目構造中に導入すること
が可能となり、結果として高濃度ドーピングが達成され
やすくなる。この場合のアルキルシリケートの部分加水
分解の程度は、ドーパントの種類、反応性などにより決
定されるが、概ね全加水分解に対し１７６〜５／６の範
囲になる場合が多い。
以下に本発明の実施例を詳しく述べるが、本発明は以下
の実施例に限定されるものではない。
の実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
エチルシリケート、無水エタノール、水、アンモニア水
（２９％）をモル比で１＝７．６：４二〇。０８の割合
になるように混合し約５時間撹拌した後、室温で数日間
熟成し、減圧濃縮することにより分散性の良いシリカ微
粒子溶液を調製した。
（２９％）をモル比で１＝７．６：４二〇。０８の割合
になるように混合し約５時間撹拌した後、室温で数日間
熟成し、減圧濃縮することにより分散性の良いシリカ微
粒子溶液を調製した。
次にエチルシリケートに同体積量のエタノールとモル比
で１．５倍量の０．２規定塩酸溶液を加え約２時間撹拌
した。その後、ガラス化時にＮｄ／ＳｉＯｔ＝３ｗｔ％
となるように所定量のネオジムをトリエトキシネオジム
なるアルコキシ化合物の形で添加し約１時間撹拌を続け
た。さらに、この溶液にエチルシリケートに対しモル比
で２．５倍量のＯ，Ｏ’２規定の塩酸を加え約１時間撹
拌を行って加水分解溶液を調製した。
で１．５倍量の０．２規定塩酸溶液を加え約２時間撹拌
した。その後、ガラス化時にＮｄ／ＳｉＯｔ＝３ｗｔ％
となるように所定量のネオジムをトリエトキシネオジム
なるアルコキシ化合物の形で添加し約１時間撹拌を続け
た。さらに、この溶液にエチルシリケートに対しモル比
で２．５倍量のＯ，Ｏ’２規定の塩酸を加え約１時間撹
拌を行って加水分解溶液を調製した。
先に調製したシリカ微粒子溶液のＰＨ値を２規定の塩酸
を用いて４，５に調整した後、ここに加水分解溶液を混
合し、均質な溶液となるまで十分撹拌した。最後にこの
溶液のｐ Ｈを４．８に調整し、室温においてゲル化さ
せた。
を用いて４，５に調整した後、ここに加水分解溶液を混
合し、均質な溶液となるまで十分撹拌した。最後にこの
溶液のｐ Ｈを４．８に調整し、室温においてゲル化さ
せた。
このゲル体をポリプロピレン製の乾燥容器（開口率０．
３％程度）に移し入れ、約６０℃に保なれた恒温乾燥機
を用いて約２週間で乾燥し、空気中に放置しても割れな
い多孔質ゲル体を得た。
３％程度）に移し入れ、約６０℃に保なれた恒温乾燥機
を用いて約２週間で乾燥し、空気中に放置しても割れな
い多孔質ゲル体を得た。
このゲル体を酸素／窒素雰囲気中で一旦１００℃まで加
熱し、縮合反応の促進、脱水、親有機物等の各種処理を
行った後、炉内をヘリウム雰囲気に変え、最高１３４０
℃まで加熱してガラス化した。
熱し、縮合反応の促進、脱水、親有機物等の各種処理を
行った後、炉内をヘリウム雰囲気に変え、最高１３４０
℃まで加熱してガラス化した。
こうして得られたガラス体は透明性の高い無色のガラス
体で、脈理や結晶化等もみられず良好なもので、その大
きさは１５０＋ｗφＸ５０ｍ＋ｔであり、光学材と用い
るには十分な大きさのものであると言える。もちろん、
この大きさが製造可能なガラス体の上限ではなく、さら
に大きなガラス体も十分製造可能である。また、化学分
析の結果から含有されているネオジム濃度は、Ｎ ｄ
／ Ｓ ｉ Ｏ、＝４．３ｗｔ％であり、仕込み組成と
ほぼ一致していた。
体で、脈理や結晶化等もみられず良好なもので、その大
きさは１５０＋ｗφＸ５０ｍ＋ｔであり、光学材と用い
るには十分な大きさのものであると言える。もちろん、
この大きさが製造可能なガラス体の上限ではなく、さら
に大きなガラス体も十分製造可能である。また、化学分
析の結果から含有されているネオジム濃度は、Ｎ ｄ
／ Ｓ ｉ Ｏ、＝４．３ｗｔ％であり、仕込み組成と
ほぼ一致していた。
得られたガラス体を１３０ＩＩＩＩφＸ４０ｏｍｔの大
きさに加工し、合わせてその両面を平行平面研磨を行っ
た。ガラス体の各部分での屈折率を詳しく測定し、その
変動幅よりガラス体の均質性を求めたところ、６Ｘ１０
−’以下であった。このガラスは３５０．５８０．７４
０．８００ｎｍなどの特定の波長域で選択的に光吸収を
示すことから、光学フィルターや短波長帯用光学レンズ
として使用できるだけでなく、上記の光吸収帯で光によ
る強励起を行えば、レーザー発振が可能である。実際、
上記ガラス体より６ｆｉφＸ７５ｗＪのロッド状ガラス
体を切り出し、その両端面を高精度平行平面研磨し、レ
ーザー発振を試みたところ、波長１゜０８μｍのレーザ
ー発振を行うことが確認された。
きさに加工し、合わせてその両面を平行平面研磨を行っ
た。ガラス体の各部分での屈折率を詳しく測定し、その
変動幅よりガラス体の均質性を求めたところ、６Ｘ１０
−’以下であった。このガラスは３５０．５８０．７４
０．８００ｎｍなどの特定の波長域で選択的に光吸収を
示すことから、光学フィルターや短波長帯用光学レンズ
として使用できるだけでなく、上記の光吸収帯で光によ
る強励起を行えば、レーザー発振が可能である。実際、
上記ガラス体より６ｆｉφＸ７５ｗＪのロッド状ガラス
体を切り出し、その両端面を高精度平行平面研磨し、レ
ーザー発振を試みたところ、波長１゜０８μｍのレーザ
ー発振を行うことが確認された。
熱破壊強度の大きい石英をベースにし、そこに発光物質
となるネオジム元素を均一にドーピングしているため、
従来のケイ酸塩系ガラスを用いたレーザーに対して、高
効率、高繰り返し発振が可能であった。
となるネオジム元素を均一にドーピングしているため、
従来のケイ酸塩系ガラスを用いたレーザーに対して、高
効率、高繰り返し発振が可能であった。
実施例１と同様の方法（本発明の方法；アルキルシリゲ
ートの部分加水分解を行いネオジムのドーピングを行う
方法）と従来の方法（アルキルシリケートの全加水分解
を行った時点でネオジムのドーピングを行う方法）の２
つの製造方法により、ネオジム含有石英ガラスを作製し
、製造方法と得られるガラス体の品質を比較した。尚、
その際、ネオジム濃度（Ｎｄ／５ｉＯ２）を１ｗｔ％、
６ｗｔ％の２種とした。結果を簡略化して第１表に示す
。
ートの部分加水分解を行いネオジムのドーピングを行う
方法）と従来の方法（アルキルシリケートの全加水分解
を行った時点でネオジムのドーピングを行う方法）の２
つの製造方法により、ネオジム含有石英ガラスを作製し
、製造方法と得られるガラス体の品質を比較した。尚、
その際、ネオジム濃度（Ｎｄ／５ｉＯ２）を１ｗｔ％、
６ｗｔ％の２種とした。結果を簡略化して第１表に示す
。
第１表から、ネオジム濃度が１ｗｔ％の場合には製造方
法と得られるガラス体の品質の間には特に差異は見られ
ないが、ネオジム濃度が６ｗｔ％に増加すると明らかな
差が見られた。つまり、従来法でネオジム濃度が６ｗｔ
％のガラス体を作製した場合、ネオジムイオンが均一に
ガラス網目構造中に導入されず、一部が会合状態をとり
、結果として部分結晶化を生じているものと考えられる
。酸化ネオジムの結晶化については電子顕微鏡及びＥ
ＰＭＡにより容易に確認が可能であった。対して、本発
明の方法ではアルキルシリケートの部分加水分解時にネ
オジムのドーピングを行うため、ドーパントが網目構造
中に入りやすく、結果として均一なドーピングが達成さ
れたものと考えられる。たとえ結晶化の程度が極わずか
であったとしても、光透過性を著しく損なうこととなり
、光学材料として使用するには適当でないと言える４本
比較例から、本発明の製造方法が高濃度のネオジムを含
有する石英ガラスの製法として優れていることがわかる
。尚、本比較例においてはネオジムの含有量として６ｗ
ｔ％という数値を採用したが、これは本発明の製法によ
り導入可能なネオジムの最高量を示すものではない、実
際的には２０数％程度までは導入可能であり、それ以上
の値においても、焼結パラメータの最適化を行うことに
より十分可能であった。
法と得られるガラス体の品質の間には特に差異は見られ
ないが、ネオジム濃度が６ｗｔ％に増加すると明らかな
差が見られた。つまり、従来法でネオジム濃度が６ｗｔ
％のガラス体を作製した場合、ネオジムイオンが均一に
ガラス網目構造中に導入されず、一部が会合状態をとり
、結果として部分結晶化を生じているものと考えられる
。酸化ネオジムの結晶化については電子顕微鏡及びＥ
ＰＭＡにより容易に確認が可能であった。対して、本発
明の方法ではアルキルシリケートの部分加水分解時にネ
オジムのドーピングを行うため、ドーパントが網目構造
中に入りやすく、結果として均一なドーピングが達成さ
れたものと考えられる。たとえ結晶化の程度が極わずか
であったとしても、光透過性を著しく損なうこととなり
、光学材料として使用するには適当でないと言える４本
比較例から、本発明の製造方法が高濃度のネオジムを含
有する石英ガラスの製法として優れていることがわかる
。尚、本比較例においてはネオジムの含有量として６ｗ
ｔ％という数値を採用したが、これは本発明の製法によ
り導入可能なネオジムの最高量を示すものではない、実
際的には２０数％程度までは導入可能であり、それ以上
の値においても、焼結パラメータの最適化を行うことに
より十分可能であった。
第 １ 表
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、少なくとも以下に示
す工程を一つ以上含むゾルゲル法を用いたネオジム含有
石英ガラスの製造方法において、アルキルシリケートを
酸性触媒により部分加水分解した後に、ネオジム化合物
を少なくとも一種類以上添加することにより、多量のネ
オジムをガラス中に均一に導入することが可能となった
。
す工程を一つ以上含むゾルゲル法を用いたネオジム含有
石英ガラスの製造方法において、アルキルシリケートを
酸性触媒により部分加水分解した後に、ネオジム化合物
を少なくとも一種類以上添加することにより、多量のネ
オジムをガラス中に均一に導入することが可能となった
。
ａ） ネオジム含有加水分解液にシリカ微粒子を分散さ
せる工程。
せる工程。
ｂ） シリカ分散液をｐＨ３〜６の範囲に調整する工程
。
。
Ｃ） 該ゾル溶液をゲル化、乾燥させドライゲルとする
工程。
工程。
ｄ） ドライゲルを熱処理し、ガラス体とする工程。
ネオジム含有石英ガラスは石英ガラスの低膨脹性、高耐
熱性と透れた光透過性に、ネオジムによる選択的光吸収
性と発光性を付加したもので、光学フィルター、光学ガ
ラス、発光ガラス及びレーザーガラス等への広範な応用
が可能なガラスである。この種のガラスを広範な分野で
利用しようとする場合には、ネオジムの含有量を広い範
囲にわたって変化させられることが重要である。しかし
従来の製法ではネオジムの含有量を増大しようとすると
、酸化ネオジムの結晶を生じ透明ガラス体とならないと
いう問題点があったが、本発明の製法を用いることによ
り実用上十分と言える量のネオジムを石英ガラス中に均
一に導入することが可能となり、優れた光学ガラス材と
して広範な応用が可能となったと言える。
熱性と透れた光透過性に、ネオジムによる選択的光吸収
性と発光性を付加したもので、光学フィルター、光学ガ
ラス、発光ガラス及びレーザーガラス等への広範な応用
が可能なガラスである。この種のガラスを広範な分野で
利用しようとする場合には、ネオジムの含有量を広い範
囲にわたって変化させられることが重要である。しかし
従来の製法ではネオジムの含有量を増大しようとすると
、酸化ネオジムの結晶を生じ透明ガラス体とならないと
いう問題点があったが、本発明の製法を用いることによ
り実用上十分と言える量のネオジムを石英ガラス中に均
一に導入することが可能となり、優れた光学ガラス材と
して広範な応用が可能となったと言える。
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
Claims (2)
- （１）少なくとも以下に示す工程を一つ以上含むゾルゲ
ル法を用いたネオジム含有石英ガラスの製造方法におい
て、アルキルシリケートを酸性触媒により部分加水分解
した後に、ネオジム化合物を少なくとも一種類以上添加
することを特徴とするネオジム含有石英ガラスの製造方
法。 ａ）ネオジム含有加水分解液にシリカ微粒子を分散させ
る工程。 ｂ）シリカ分散液をｐＨ３〜６の範囲に調整する工程。 ｃ）該ゾル溶液をゲル化、乾燥させドライゲルとする工
程。 ｄ）ドライゲルを熱処理し、ガラス体とする工程。 - （２）ネオジム化合物はアルコキシ化合物であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のネオジム含有石
英ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319238A JPH01160843A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ネオジム含有石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319238A JPH01160843A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ネオジム含有石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160843A true JPH01160843A (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=18107953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62319238A Pending JPH01160843A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | ネオジム含有石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160843A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1188722A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-03-20 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Article comprising a body made of quartz glass having improved resistance against plasma corrosion, and method for production thereof |
| SG90270A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-23 | Shinetsu Quartz Prod | Quartz glass and quartz glass jig having excellent resistance against plasma corrosion, and method for producing the same |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62319238A patent/JPH01160843A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1188722A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-03-20 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Article comprising a body made of quartz glass having improved resistance against plasma corrosion, and method for production thereof |
| SG90270A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-23 | Shinetsu Quartz Prod | Quartz glass and quartz glass jig having excellent resistance against plasma corrosion, and method for producing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050629 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050826 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051109 |