JPH06183779A - 赤外線透過性ガラスの製造方法 - Google Patents
赤外線透過性ガラスの製造方法Info
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- JPH06183779A JPH06183779A JP4335735A JP33573592A JPH06183779A JP H06183779 A JPH06183779 A JP H06183779A JP 4335735 A JP4335735 A JP 4335735A JP 33573592 A JP33573592 A JP 33573592A JP H06183779 A JPH06183779 A JP H06183779A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外線透過性ガラスの製造方法に関するもの
で、特に赤外線領域での透過性が優れ、クラックの無い
赤外線透過用カルコゲナイドガラスの提供を目的とす
る。 【構成】 原料として99.999%以上の純度を有するゲル
マニウムのインゴットを粉砕したものと、99.999%以上
の純度を有するセレンのペレットを用い、シリカガラス
アンプルに真空封入して熔融する。また封入真空度が1
×10-3Torr以下であることを特徴とする。さらに熔融温
度が900〜1000℃で、熔融時間が少なくとも１時間であ
ることを特徴とする。また室温から熔融温度まで少なく
とも４時間かけることを特徴とする。さらに熔融後のガ
ラスを、ガラスの結晶化温度より10℃以上低い温度に設
定された炉に移動し、該温度に３時間以上保持した後、
ガラス転移点より20℃以上低い温度にまで徐冷すること
を特徴とする。
で、特に赤外線領域での透過性が優れ、クラックの無い
赤外線透過用カルコゲナイドガラスの提供を目的とす
る。 【構成】 原料として99.999%以上の純度を有するゲル
マニウムのインゴットを粉砕したものと、99.999%以上
の純度を有するセレンのペレットを用い、シリカガラス
アンプルに真空封入して熔融する。また封入真空度が1
×10-3Torr以下であることを特徴とする。さらに熔融温
度が900〜1000℃で、熔融時間が少なくとも１時間であ
ることを特徴とする。また室温から熔融温度まで少なく
とも４時間かけることを特徴とする。さらに熔融後のガ
ラスを、ガラスの結晶化温度より10℃以上低い温度に設
定された炉に移動し、該温度に３時間以上保持した後、
ガラス転移点より20℃以上低い温度にまで徐冷すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカルコゲナイドガラスを
使用した赤外線透過性レンズの製造方法に関する。
使用した赤外線透過性レンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】焦電型赤外センサを用いた人体センサは
家電製品、産業機器において広く利用されている。例え
ばドアーの開閉、便器の給水栓、エアコンの作動などで
ある。
家電製品、産業機器において広く利用されている。例え
ばドアーの開閉、便器の給水栓、エアコンの作動などで
ある。
【０００３】一般にセンサの前には人体から出る8〜12
μmの赤外線を効率よく集めるため、赤外光のみを透過
するレンズが設けられている。レンズの材質はシリコ
ン、ゲルマニウム、重金属ハロゲン化物、セレン化亜
鉛、カルコゲナイドガラス等が使用されているが、近年
ダイレクトプレス成形可能なカルコゲナイドガラスが注
目されている。代表的なカルコゲナイドガラスの製造方
法は、シリカガラスアンプルに真空封入した原料をロッ
キングファーネスと呼ばれる揺動型電気炉で熔融するも
のである。
μmの赤外線を効率よく集めるため、赤外光のみを透過
するレンズが設けられている。レンズの材質はシリコ
ン、ゲルマニウム、重金属ハロゲン化物、セレン化亜
鉛、カルコゲナイドガラス等が使用されているが、近年
ダイレクトプレス成形可能なカルコゲナイドガラスが注
目されている。代表的なカルコゲナイドガラスの製造方
法は、シリカガラスアンプルに真空封入した原料をロッ
キングファーネスと呼ばれる揺動型電気炉で熔融するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の方法では
用いる原料の種類や封入時の真空度によって酸素と原料
の結合に由来する不純物の吸収が赤外線領域に出てしま
うことがあった。この場合人体から出る8〜12μmの赤外
線を効率よく集めることが不可能になった。また熔融後
のガラスを適切に徐冷しないとクラックが多数発生し、
ダイレクトプレスに最適なガラスができないことがあっ
た。
用いる原料の種類や封入時の真空度によって酸素と原料
の結合に由来する不純物の吸収が赤外線領域に出てしま
うことがあった。この場合人体から出る8〜12μmの赤外
線を効率よく集めることが不可能になった。また熔融後
のガラスを適切に徐冷しないとクラックが多数発生し、
ダイレクトプレスに最適なガラスができないことがあっ
た。
【０００５】本発明はこのような従来の製造方法の課題
を考慮した赤外線透過性ガラスの製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
を考慮した赤外線透過性ガラスの製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料の選択
と、封入時の真空度と、熔融後の冷却をそれぞれ適切に
行うことによって上記の問題を解決するものである。
と、封入時の真空度と、熔融後の冷却をそれぞれ適切に
行うことによって上記の問題を解決するものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、前記不純物の吸収が赤外線領
域に出てしまうことがなく、しかもクラックのないガラ
スが得られる。
域に出てしまうことがなく、しかもクラックのないガラ
スが得られる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００９】（実施例１）図１は、本発明の一実施例を
示す赤外線スペクトルである。ゲルマニウムは99.999%
の純度を有するインゴット（大きさは断面30×30mmの角
棒）を乳鉢と乳棒で粉砕した。またセレンは湿式または
乾式ショット法による99.999%の純度を有するペレット
を真空パックを破ってそのまま使用した。これらの原料
はガラスの組成としてGeSe4になるように、手早く秤量
してシリカガラスアンプルに入れた後、ただちにアンプ
ルを排気装置に結合して内部を真空にして、5×10-4Tor
rで封入した。アンプルを電気炉に移し、室温から950℃
まで４時間かけて昇温し、950℃で２時間溶融した。得
られたガラス（厚み３mm）の赤外線スペクトルは図１に
示す通りであり、800cm-1における透過率は67%で、16.3
μｍまで透過率が50%以上であった。ここで800cm-1にお
ける透過率を取り上げたのは、780cm-1（12.8μｍ）に
ゲルマニウムと酸素（Ge-O）の不純物吸収が存在するた
めである。
示す赤外線スペクトルである。ゲルマニウムは99.999%
の純度を有するインゴット（大きさは断面30×30mmの角
棒）を乳鉢と乳棒で粉砕した。またセレンは湿式または
乾式ショット法による99.999%の純度を有するペレット
を真空パックを破ってそのまま使用した。これらの原料
はガラスの組成としてGeSe4になるように、手早く秤量
してシリカガラスアンプルに入れた後、ただちにアンプ
ルを排気装置に結合して内部を真空にして、5×10-4Tor
rで封入した。アンプルを電気炉に移し、室温から950℃
まで４時間かけて昇温し、950℃で２時間溶融した。得
られたガラス（厚み３mm）の赤外線スペクトルは図１に
示す通りであり、800cm-1における透過率は67%で、16.3
μｍまで透過率が50%以上であった。ここで800cm-1にお
ける透過率を取り上げたのは、780cm-1（12.8μｍ）に
ゲルマニウムと酸素（Ge-O）の不純物吸収が存在するた
めである。
【００１０】（比較例１）ゲルマニウムとして99.999%
の純度を有する粉末試薬を使用し、セレンは実施例１の
ものを使用した。図２はそのガラスの赤外線スペクトル
であり、800cm-1における透過率は28%で、透過率が50%
以上の波長は11.9μｍまでにすぎなかった。ゲルマニウ
ムは空気中の酸素と結合しやすく、とくに粉末状態で少
しでも湿気がある場合著しい。上記の結果は粉末試薬の
ゲルマニウムの表面が酸化されていたため、780cm-1（1
2.8μｍ）のGe-Oの不純物吸収が大きくなったものであ
る。またセレンとして99.999%の純度を有する粉末試薬
を使用し、ゲルマニウムとして実施例１のものを使用し
た場合も結果はほぼ同様であった。これも粉末試薬のセ
レンの表面が酸化されていたため、780cm-1（12.8μ
ｍ）のGe-Oの不純物吸収が大きくなったものであると考
えられる。
の純度を有する粉末試薬を使用し、セレンは実施例１の
ものを使用した。図２はそのガラスの赤外線スペクトル
であり、800cm-1における透過率は28%で、透過率が50%
以上の波長は11.9μｍまでにすぎなかった。ゲルマニウ
ムは空気中の酸素と結合しやすく、とくに粉末状態で少
しでも湿気がある場合著しい。上記の結果は粉末試薬の
ゲルマニウムの表面が酸化されていたため、780cm-1（1
2.8μｍ）のGe-Oの不純物吸収が大きくなったものであ
る。またセレンとして99.999%の純度を有する粉末試薬
を使用し、ゲルマニウムとして実施例１のものを使用し
た場合も結果はほぼ同様であった。これも粉末試薬のセ
レンの表面が酸化されていたため、780cm-1（12.8μ
ｍ）のGe-Oの不純物吸収が大きくなったものであると考
えられる。
【００１１】（比較例２）実施例１において封入時の真
空度を10-3Torr台にして封入した。その結果得られたガ
ラスの800cm-1における透過率は45%と低いものであっ
た。これはアンプル中および原料に残存していた酸素に
よって、780cm-1（12.8μｍ）のGe-Oの不純物吸収が大
きくなったものである。逆に真空度を10-5や10-6Torr台
にして封入した結果は実施例１と大差無かった。少なく
とも10-4Torr台必要である。
空度を10-3Torr台にして封入した。その結果得られたガ
ラスの800cm-1における透過率は45%と低いものであっ
た。これはアンプル中および原料に残存していた酸素に
よって、780cm-1（12.8μｍ）のGe-Oの不純物吸収が大
きくなったものである。逆に真空度を10-5や10-6Torr台
にして封入した結果は実施例１と大差無かった。少なく
とも10-4Torr台必要である。
【００１２】（比較例３）実施例１において熔融温度を
850℃とした結果ガラスが熔融不足となり不混和状態を
呈し二層化した。また1050℃としたときガラスとアンプ
ルが過剰に反応してアンプルが破壊した。さらに熔融温
度が900〜1000℃において熔融時間が１時間未満とする
とガラスが熔融不足となり二層化した。
850℃とした結果ガラスが熔融不足となり不混和状態を
呈し二層化した。また1050℃としたときガラスとアンプ
ルが過剰に反応してアンプルが破壊した。さらに熔融温
度が900〜1000℃において熔融時間が１時間未満とする
とガラスが熔融不足となり二層化した。
【００１３】（比較例４）実施例１において室温から95
0℃まで４時間未満とすると、ガラスが熔融不足となり
二層化した。またしばしば昇温途中でアンプルが爆発す
ることがあった。これはセレンの蒸気圧が高い（920℃
で10気圧、1010℃で20気圧）ため急速昇温によって爆発
したものである。それゆえ熔融温度に達するまでゆっく
りと温度を上げる必要がある。少なくとも４時間は必要
である。
0℃まで４時間未満とすると、ガラスが熔融不足となり
二層化した。またしばしば昇温途中でアンプルが爆発す
ることがあった。これはセレンの蒸気圧が高い（920℃
で10気圧、1010℃で20気圧）ため急速昇温によって爆発
したものである。それゆえ熔融温度に達するまでゆっく
りと温度を上げる必要がある。少なくとも４時間は必要
である。
【００１４】（実施例２）実施例１において溶融したガ
ラスを徐冷温度に保持した電気炉に移動した。徐冷温度
は260℃とした。260℃にした理由はガラスの結晶化温度
が273℃であるからである。260℃で３時間保持後、130
℃まで９時間かけて冷却し、あとは炉冷した。130℃に
した理由はガラスの転移点が154℃であるからである。
こうして得られたガラスはクラックのないものであっ
た。
ラスを徐冷温度に保持した電気炉に移動した。徐冷温度
は260℃とした。260℃にした理由はガラスの結晶化温度
が273℃であるからである。260℃で３時間保持後、130
℃まで９時間かけて冷却し、あとは炉冷した。130℃に
した理由はガラスの転移点が154℃であるからである。
こうして得られたガラスはクラックのないものであっ
た。
【００１５】（比較例５）実施例２において徐冷温度を
270℃にするとガラスの一部に結晶化がみられ透過率も5
1%に低下した。また260℃での保持時間を３時間未満と
するとガラスにクラックが発生した。また260℃で３時
間保持後、160℃まで９時間かけて冷却するとガラスに
マイクロクラックが多数発生した。
270℃にするとガラスの一部に結晶化がみられ透過率も5
1%に低下した。また260℃での保持時間を３時間未満と
するとガラスにクラックが発生した。また260℃で３時
間保持後、160℃まで９時間かけて冷却するとガラスに
マイクロクラックが多数発生した。
【００１６】なお、上記実施例におけるガラス原料とし
ては次のように考えることができる。家電製品、産業機
器に使用される人体センサに使用するレンズには毒性の
無い元素を主成分とすることが望ましい。カルコゲナイ
ドガラスの主要元素はイオウ、セレン、テルル、ゲルマ
ニウム、ヒ素、アンチモンである。このうち毒物に指定
されているのはヒ素、セレンであるが、特に毒性の強い
のはヒ素とされている。セレンは海魚や卵に１〜1.5ppm
含まれ、家畜の必須栄養素であることからそれ自体の毒
性は弱いとされている。したがって、ヒ素を除いた元素
から、人体から出る８〜12μmの赤外線を効率よく集め
ることを条件に入れるとゲルマニウム、セレンが主成分
となる。また、これらに加えて、赤外透過域の拡大や結
晶化の抑制のためイオウ、ヨウ素、アンチモン、テルル
などを含有してもよい。さらに、熱膨張係数の適正化の
ため少量のリチウム、ナトリウム、銅、銀、ホウ素、ガ
リウム、インジウム、シリコン、スズ、鉛、ビスマス、
リン、臭素を含むことを本発明は除外しない。このガラ
スの組成は一例であって、エネルギ伝送のような用途に
使用されるセレン−ヒ素系、ゲルマニウム−セレン−テ
ルル系、ゲルマニウム−セレン−ヒ素系等も同様に考慮
して製造できる。
ては次のように考えることができる。家電製品、産業機
器に使用される人体センサに使用するレンズには毒性の
無い元素を主成分とすることが望ましい。カルコゲナイ
ドガラスの主要元素はイオウ、セレン、テルル、ゲルマ
ニウム、ヒ素、アンチモンである。このうち毒物に指定
されているのはヒ素、セレンであるが、特に毒性の強い
のはヒ素とされている。セレンは海魚や卵に１〜1.5ppm
含まれ、家畜の必須栄養素であることからそれ自体の毒
性は弱いとされている。したがって、ヒ素を除いた元素
から、人体から出る８〜12μmの赤外線を効率よく集め
ることを条件に入れるとゲルマニウム、セレンが主成分
となる。また、これらに加えて、赤外透過域の拡大や結
晶化の抑制のためイオウ、ヨウ素、アンチモン、テルル
などを含有してもよい。さらに、熱膨張係数の適正化の
ため少量のリチウム、ナトリウム、銅、銀、ホウ素、ガ
リウム、インジウム、シリコン、スズ、鉛、ビスマス、
リン、臭素を含むことを本発明は除外しない。このガラ
スの組成は一例であって、エネルギ伝送のような用途に
使用されるセレン−ヒ素系、ゲルマニウム−セレン−テ
ルル系、ゲルマニウム−セレン−ヒ素系等も同様に考慮
して製造できる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、赤外線領
域での透過性が優れ、クラックの無い赤外線透過用カル
コゲナイドガラスが得られる。その結果優れた性能のレ
ンズを作製することができる。また、ガラス原料が少な
くともゲルマニウム、セレンを主成分とする場合は、人
体に安全であって、人体から出る赤外線を効率よく集め
ることができるという特徴を有する。
域での透過性が優れ、クラックの無い赤外線透過用カル
コゲナイドガラスが得られる。その結果優れた性能のレ
ンズを作製することができる。また、ガラス原料が少な
くともゲルマニウム、セレンを主成分とする場合は、人
体に安全であって、人体から出る赤外線を効率よく集め
ることができるという特徴を有する。
【図１】本発明の一実施例のガラスの赤外線透過スペク
トル
トル
【図２】一比較例のガラスの赤外線透過スペクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】少なくともゲルマニウム、セレンを主成分
とする赤外線透過性ガラスの製造において、原料として
99.999%以上の純度を有するゲルマニウムのインゴット
を粉砕したものと、99.999%以上の純度を有するセレン
のペレットを用い、シリカガラスアンプルに真空封入し
て熔融することを特徴とする赤外線透過性ガラスの製造
方法。 - 【請求項２】封入真空度が10-4Torr台以下であることを
特徴とする請求項１記載の赤外線透過性ガラスの製造方
法。 - 【請求項３】熔融温度が900〜1000℃で、熔融時間が少
なくとも１時間であることを特徴とする請求項１または
２記載の赤外線透過性ガラスの製造方法。 - 【請求項４】室温から熔融温度まで少なくとも４時間か
けることを特徴とする請求項１，２または３記載の赤外
線透過性ガラスの製造方法。 - 【請求項５】熔融後のガラスを、ガラスの結晶化温度よ
り10℃以上低い温度に設定された炉に移動し、該温度に
３時間以上保持した後、ガラス転移点より20℃以上低い
温度にまで徐冷することを特徴とする請求項１，２，３
くまたは４記載の赤外線透過性ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4335735A JPH06183779A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4335735A JPH06183779A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183779A true JPH06183779A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=18291892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4335735A Pending JPH06183779A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06183779A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6874335B2 (en) * | 2002-04-12 | 2005-04-05 | Micron Technology, Inc. | Large scale synthesis of germanium selenide glass and germanium selenide glass compounds |
| US7732049B2 (en) * | 2005-10-18 | 2010-06-08 | Agc Glass Europe | Pellets for Se encapsulation |
| JP2015129072A (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
| WO2017168939A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 富士フイルム株式会社 | ガラス及びガラスの製造方法並びに光学素子 |
| WO2022215505A1 (ja) | 2021-04-07 | 2022-10-13 | 日本電気硝子株式会社 | ガラスの製造方法 |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP4335735A patent/JPH06183779A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6874335B2 (en) * | 2002-04-12 | 2005-04-05 | Micron Technology, Inc. | Large scale synthesis of germanium selenide glass and germanium selenide glass compounds |
| CN100408494C (zh) * | 2002-04-12 | 2008-08-06 | 微米技术有限公司 | 大规模合成硒化锗玻璃及硒化锗玻璃化合物 |
| US7732049B2 (en) * | 2005-10-18 | 2010-06-08 | Agc Glass Europe | Pellets for Se encapsulation |
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| WO2022215505A1 (ja) | 2021-04-07 | 2022-10-13 | 日本電気硝子株式会社 | ガラスの製造方法 |
| US12448312B2 (en) | 2021-04-07 | 2025-10-21 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass production method |
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