JPH03187935A - 石英系ガラス体の製法 - 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］ 本発明は屈折率分布を有する石英系ガラス体の製法に関
する。

［従来の技術］ 従来ロッドレンズ等に用いられる屈折率分布を有する石
英系ガラスの製法としては、金属アルコシトを用いるゾ
ルゲル法が知られている。

この方法は、まず、ガラスの主成分である石英成分とな
るシリコンアルコキシドと、屈折率分布を形成するため
の成分となるシリコン以外の金属アルコキシドを用い、
これら金属アルコキシドのアルコール溶液に水を添加し
て該アルコキシドの加水分解と縮合によるゾルゲル反応
を行い、多孔質で内部に水やアルコールを含むゼリー状
のウェットゲルを作成する。

次いで、前記ウェットゲルを塩酸等の酸の水溶液に浸漬
すると屈折率分布を形成する金属成分の一部は、拡散機
構に基づきゲル外に溶出され、該ウェットゲル内には濃
度勾配が形成される。該ウェットゲルを乾燥してドライ
ゲルとし、これを１２００℃以上で焼結することにより
屈折率分布を有するドープド石英系ガラスが得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来技術には、ゲルの乾燥、焼結時において、クラ
ックが発生し易いこと＼、焼結後のガラスが微細な気泡
撃合んでいると云う問題があった。

近年、良好な光学特性を有するガラスの要求が高くなり
、前記クラックや気泡の無いガラスの要望が強くなり、
こうしたクラックや気泡の発生の防止が極めて重要とな
ってきた。

上記クラックや気泡の発生は、多孔質体であるゲルの微
細構造の不均一性に起因するものと考えられる。

本発明の目的は、前記したクラックや気泡の発生がない
屈折率分布を有する石英系ガラス体の製法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前記目的を達成するためになされたもので、そ
の要旨は下記のとおりである。

シリコンアルコキシドと、シリコン以外の金属アルコキ
シドとを含む溶液を用いて、ゾルゲル反応により生成さ
れるゲルを酸処理することにより前記シリコンアルコシ
ド以外の金属アルコキシドを部分溶出し、得られたゲル
を乾燥、焼結する工程を含む石英系ガラス体の製法にお
いて、前記工程で使用される水が比抵抗１６ＭΩａｍ以
上の超純水であることを特徴とする石英系ガラス体の製
法。

本発明において、使用される水の比抵抗が１６ＭΩｃｍ
より低いものでは、無機あるいは有機の不純物を多く含
み、ゾルゲル反応で形成されるゲルの微細構造が不均一
となり、乾燥、焼結時にクラックや気泡の発生が起り易
くなるので好ましくない。

［作用］ 上記ゾルゲル法による石英系ガラスのクラックや気泡の
発生は、多孔質体であるゲルの微細構造の不均一性に起
因するものと考えられる。

本発明者の検討結果によれば、こうしたゲルの微細構造
の不均一性に、製造工程で使用される純水中の無機また
は有機の不純物が影響を与えるものと考える。本発明に
おいては、該不純物量を比抵抗の値で規制したもので、
前記の比抵抗を有する水を用いることにより本発明の目
的を達成することができる。

３− ［実施例］ 本発明を実施例により具体的に説明する。

Ｔｉ（０−ｎ−Ｃ，Ｈ，）４：　５ｉ（ＱＣ）（、）、
：Ｈ，Ｏ：　ｎ−Ｃ３Ｈ７０１１の比が、モル比で０．
２＝０．８　：　４　：　４となるように混合したシリ
カゾル分散液を調製する。

次いで、前記シリカゾル分散液を内径１５ｍｍφのガラ
ス管に入れ、密封して室温で３日放置しゲル体を得る。

上記ゲル体は金属アルコキシドＳ　ｉ　（ＯＣＨ，）４
とＴ　ｉ　（０−ｎ−Ｃ４ＩＬ）４の不十分な加水分解
および縮合反応により生じたガラス網目の不完全構造体
で、水やｎ　−Ｃ３Ｈ７０Ｈを含んでいるものである。

上記ゲル体をガラス管から取り出し、５％塩酸水溶液中
に２０時間浸漬し、Ｓｉ成分とＴｉ成分からなる不完全
網目構造体よりＳｉ以外の金属成分、即ちＴｉ成分の一
部を溶出させて、ゲル体内部のＴｉ成分に濃度勾配を与
える９次いで、水に浸漬して洗浄し塩酸成分を取り除く
。

上記で得たゲル体を、乾燥後１２００℃以上で焼結し直
径５ｍｍφ×長さ８００ｍｍの透明ガラス体を作成した
。

前記の全工程において、シリカゾル分散液、５％塩酸水
溶液および脱塩酸並びに洗浄等に用いた全ての水は、比
抵抗１６ＭΩｃｍの超純水を用いた。

比較のため前記超純水を用いた場合と、比抵抗８　Ｍ　
Ｑ　ｃ　ｍの純水を用いた場合とについて、それぞれ１
０本の透明ガラス体を同様にして作成し、クランクおよ
び気泡の発生状況について調べた。

その結果、比抵抗１６ＭΩｃｍの超純水を用いた場合は
、クラックの発生は全く見られず、また、気泡が発生し
たものは１本だけであった。これに対して、比抵抗８Ｍ
Ωｅｍの純水を用いた場合には、クラックの発生したも
の３本、気泡が発生していたもの８本であり、クランク
と気泡のいずれも発生しなかったものは、僅かに１本だ
けであった。

なお、透明ガラス体の半径方向の屈折率分布は前記水の
比抵抗の違いによる影響はなく、グラフ−１−に外側か
ら中心に向う距離を横軸に、その各部分の屈折率を縦軸
にプロットしたところ洗物線状の濃度分布を示した。

本実施例においては、金属アルコキシドとしてメトキシ
ドを用いた場合を示したが、エトキシ、プロポキシ、ブ
トキシ等の金属アルコキシドも用いることができる。

また、アルコキシシラン以外の金属アルコキシドとして
は、チタンの他にゲルマニウム、ジルコニウム、タンタ
ル等の金属アルコキシドを用いてもよい。

更にまた、焼結ガラス体に屈折率分布を形成するための
溶出酸水溶液としては、塩酸以外に硫酸、硝酸、フッ酸
等の水溶液を用いることができる。

［発明の効果］ 本発明の、比抵抗１６ＭΩｃｍ以上の超純水を用いた金
属アルコキシドのゾルゲル法による石英系ガラス体の製
法によれば、乾燥、焼結によるクラックおよび気泡発生
のないガラス体を得ることができるので、光学特性の優
れた石英系ガラス体を提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリコンアルコキシドと、シリコン以外の金属アル
   コキシドとを含む溶液を用いて、ゾルゲル反応により生
   成されるゲルを酸処理することにより前記シリコンアル
   コシド以外の金属アルコキシドを部分溶出し、得られた
   ゲルを乾燥、焼結する工程を含む石英系ガラス体の製法
   において、 前記工程で使用される水が、比抵抗１６ＭΩｃｍ以上の
   超純水であることを特徴とする石英系ガラス体の製法。