PT88007B

PT88007B - Forno para aquecimento de pre-formatado de vidro para fibra optica e processo para a producao de pre-formatado de vidro

Info

Publication number: PT88007B
Application number: PT8800788A
Authority: PT
Inventors: Michihisa Kyoto; Yoichi Ishiguro
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1994-06-30
Also published as: PT88007A

Description

PATENTE DE INVENÇÃO d e

FORNO PARA AQUECIMENTO DE PRÉ-FORMATADO DE VIDRO PARA FIBRA ÓPTICA E PROCESSO PA RA A PRODUÇÃO DE PRÉ-FORMATADO DE VIDRO

Requerente

SUMITOMO ELECTRIC INDUSTRIES, LTD., japonesa, indus trial e comercial, com sede em ηδ. 15, Kitahama 5 ~ - chome, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japão

Domínio da Invenção

A presente invenção diz respeito a um forno para aquecimento de um pré-formatado de vidro para uma fibra ópti ca e ao processo, para a produção desse pré-formatado de vidro. Mais em particular, diz respeito a um forno para aquec_i mento e a um processo para aquecimento de ura pré-formatado de vidro poroso constituído por partículas finas de vidro de quartzo, para adicionar flúor ao pré-formatado e o vitrificar. 0 forno de aquecimento da presente invenção pode evitar a contaminação do pré-formatado de vidro por elementos de im pureza e tem uma boa durabilidade.

Antecedentes Técnicos

É conhecido o método VAD (Deposição Axial em Fase Vapor) como um dos métodos gerais para a produção em massa de um pré-formatado de vidro utilizável no fabrico de uma fi bra óptica. 0 método VAD compreende a deposição de partículas finas de vidro geradas em uma chama de oxi-hidrogénio sobre uma peça que começa a rodar tal como um prato de vidro ou uma haste, para formar um pré-formatado poroso cilíndrico (pré-formatado fuliginoso) e a sinterização do referido pré-formatado poroso para se obter um pré-formatado de vidro transparente utilizável no fabrico de uma fibra óptica.

No método de VAD, para sinterização do pré-formatado poroso e convertê-lo em um vidro transparente, o pré-formatado deve ser aquecido no seio de uma atmosfera de um gás inerte (por exemplo, hélio e árgon), a uma temperatura igual ou superior a 16OO°C. Como forno de aquec_i mento para sinterizar o pré-formatado, normalmente utiliza-se um forno com um aquecedor de carbono. Quando se sin teriza o pré-formatado num forno de aquecimento deste tipo, é preciso ter cuidado com a inclusão de metais de tran sição tais como cobre ou ferro e de água. Quando se incorpora 1 (um) ppb ou mais de metal de transição no pré-forma tado de vidro, as características de comprimento de onda da perda de transmissão da fibra óptica produzida são gran demente prejudicadas em todo um intervalo de comprimentos de onda. Quando se inclui 0,1 ppm ou mais de água no pré-formatado, as características da fibra óptica produzida são prejudicadas num intervalo de comprimentos de onda ainda maior.

Deste modo, o pré-formatado poroso é usualmente desidratado antes ou durante a vitrificação. Como método de desidratação, conhece-se o aquecimento do pré-formatado poroso, a uma temperatura elevada, no seio de uma atmosfera de um gás inerte contendo um gás que contém cloro, um gás que contém flúor, etc. Quando se utiliza um gás que contém flúor, não só se desidrata o pré-formatado poroso, como se adiciona flúor ao pré-formatado poroso. Quando se adiciona flúor ao pré-formatado poroso, ajusta-se vantajosamente o perfil de índice de refracção, o qual é essencial para a fi bra óptica. Em relação a isto pode ver-se a publicação da patente de invenção japonesa n2. 15682/1980 e a publicação da patente de invenção japonesa Kokai nS. 67533/1980. Estas publicações serão discutidas a seguir.

tratamento com gás que contém flúor é efectuado num forno de aquecimento antes ou em simultâneo com a vitrificação. Para evitar o desperdício do aquecedor de carbono devido à humidade ou oxigénio gerados durante o aquecimento do pré-formatado, instala-se um tubo de mufla, para separar o aquecedor de carbono da atmosfera de sinterizaçao. Usa-se habitualmente um tubo de mufla de alumina (cf. publ_i cação da patente de invenção japonesa n2. 40096/1982 e a pa tente de invenção norte-americana n2. 4338111). Contudo, quando se usa um tubo de mufla de alumina, os componentes alcalinos contidos na alumina flutuam na atmosfera de aquecimento, a alta temperatura e aderem a uma superfície do pré -formatado poroso para formar uma camada de cristobalite.

Assim, na prática tem-se usado um tubo de mufla de quartzo. Em comparação com a utilização do tubo de mufla de alumina, a utilização do tubo de mufla de quartzo apresen ta as seguintes vantagens:

1. 0 quartzo tem menos defeitos mecânicos de processamen to e, portanto, mantém-se a impermeabilidade à atmosfera, de modo que o pré-formatado fuliginoso é eficazmente desidratado.

2. 0 tubo de mufla de quartzo contém poucas impurezas, tais como ferro e álcalis, e é muito mais puro do que o tubo de mufla de alumina.

3· 0 pré-formatado de vidro produzido por meio do tubo de mufla de quartzo não sofre desvitrificação da superfície causada pelos álcalis.

4. 0 tubo de mufla de quartzo dificilmente sofre quebra térmica (quebra devido ao choque térmico).

5. Quando se utiliza o gás que contém flúor, não se for ma um gás contaminante tal como AlF^ e similares. Embora se forme SiF^ gasoso, este não actua como uma impureza que tenha uma influência prejudicial no pré-formatado de vidro.

Os métodos em que se utiliza o tubo de mufla de quartzo são descritos em pormenor nas publicações das patentes de invenção japonesas ns. 58299/1983 e n2. 42136/1983 e na publicação da patente de invenção japonesa Kokai n2.

86049/1985Se o vidro de quartzo contiver cobre e ferro, estes reagem facilmente com o gás que contem cloro existente na atmosfera de desidratação, de acordo com a seguinte equa ção química, para formar cloretos voláteis, que penetram no pré-formatado poroso e deterioram severamente as caracterís ticas de perda de transmissão da fibra óptica produzida no final do processo. Isto constitui um novo problema associado ao tubo de mufla de quartzo ci₂

CuO -> Cu 2 812

Cl_p ^^θ2θ3 -Fe Cl

Um outro problema resulta do facto de, uma vez que o cobre tende a difundir-se facilmente no vidro de quartzo, a alta temperatura, o cobre, libertado no forno de aque cimento propriamente dito ou no aquecedor, penetrar através do tubo de mufla e contaminar o pré-formatado de vidro.

Além disso, o gás que contém flúor decompõe-se ou reage para formar flúor gasoso ou ácido florídrlco gasoso. Estes gases reagem com o vidro de quartzo de acordo com o s£ guinte esquema reaccional para dar tetrafluoreto de silício gasoso, dando-se a corrosão do vidro de quartzo devido a estas reacções:

SiC>2 + 2F₂ -* SiF^ + 0₂Si0₂ + 4HF SiF^ + 2H₂0

Devido a essa corrosão, o cobre e o ferro presentes no interior do vidro de quartzo aparecem à superfície e contaminam o pré-formatado poroso. Além disso, por corrosão, formam-se orifícios perfurantes no tubo de mufla de quartzo, de que resulta uma entrada do ar ambiente ou a fuga da atmos^ fera de desidratação. Isto não é vantajoso para o método de produção.

Além disso, o tubo de vidro de quartzo apresenta um grave problema que é a sua tendência para se deformar fa cilmente a alta temperatura. Quer dizer, quando se mantém o vidro de quartzo a uma temperatura de cerca de 1300°C, du rante um longo período, ele deforma-se devido a um escoamen to viscoso. Além disso, quando é utilizado a uma temperatura de 1150°C ou superior, durante um longo período, ele des. vitrifica-se e quando a temperatura do forno desce, geram-se tensões devido à diferença de coeficiente de dilatação térmica entre a fase vítrea e a fase desvitrifiçada e, finalmente, o tubo parte-se.

Deve notar-se que o pré-formatado de vidro para a fibra óptica compreende um núcleo e uma parte de revestimen to, ocupando o núcleo a parte central do pré-formatado de vidro e tendo um índice de refracçao mais elevado do que a parte de revestimento, de modo a transmitir a luz. Nas estruturas de indíce de refracção de uma fibra óptica monomodal e de uma fibra óptica multimodal indicadas nas Figuras IA e 1B, respectivamente, a parte A e a parte B correspondem ao núcleo e à parte de revestimento, respectivamente.

Para obter uma diferença de indíces de refracção entre o núcleo e o revestimento, aumenta-se o índice de refracção do núcleo e/ou diminui-se o indíce de refracção do revestimento.

Diferença de indíce de refracção tal como se utiliza nesta memória descritiva significa uma diferença de índice de refracção entre um certo vidro e uma sílica pura.

Para aumentar o indíce de refracção do núcleo, jun ta-se um promotor do aumento do índice de refracção tal como GeC>2» A^O-j e TiC^, a um vidro que constitui a matéria-prima bruta, durante a sinterização do vidro de quartzo, de modo a adicionar ao vidro ura elemento tal como germãnio, alumínio e titânio. Contudo, no caso de se utilizar um desses óxidos me

-6tálicos, ocorrerão os seguintes defeitos:

Verifica-se o aumento da dispersão da luz (dispersão de Rayleigh) directamente proporcional ao aumento da quantidade adicionada de promotor, o que é desvantajoso. No caso de se adicionar uma grande quantidade de promotor, for mam-se bolhas ou fases cristalinas no pré-formatado de vidro. Por exemplo, quando se usa GeC^, tende a formar-se bolhas de GeO gasoso e quando se usa A^O^ tende a formar-se inclusões de A^Oy Tais bolhas ou fases cristalinas têm uma influência indesejável nas características de transmissão da luz e também originam tensões na fibra óptica.

Portanto, compreende-se que a composição de um nú cleo consista de preferência em vidro de quartzo puro ou v_i dro à base de quartzo contendo o promotor em uma quantidade tão pequena quanto possível.

Como uma das medidas para conseguir a diferença de índice de refracção entre a parte núcleo e a parte de revestimento, evitando os vários inconvenientes referidos antes, associados à adição do promotor ao núcleo, propõe-se proporcionar um pré-formatado de vidro para uma fibra óptica compreendendo uma parte de revestimento à qual se adicionou flúor, o qual reduz o índice de refracção. Uma das vantagens conseguidas pela utiliação de flúor como promotor é a de o núcleo poder ser de quarto puro ou vidro à base de quartzo contendo uma quantidade tão pequena quanto possível do promo tor, visto que o índice de refracção da parte de revestimento pode ser reduzido abaixo do quartzo puro. A Fig. 2 mostra uma estrutura de índice de refracção de fibra óptica de vidro à base de quartzo compreendendo uma parte de revestimento a que se adicionou flúor. Com essa estrutura, a dispersão da luz (dispersão de Rayleigh), devida ao promotor contido no núcleo, através do qual se propaga a luz, diminui e o núcleo apresenta propriedades preferidas como guia da transmis sao da luz.

Além disso, uma fonte de flúor é mais rica do que outras para os outros promotores tal como GeC^ e a purifica-7I ção de uma matéria-prima é mais fácil, o que é economicamente vantajoso. Além disso, o flúor gasoso não sómente actua como promotor para o ajustamento do índice de refracção do vidro, como também actua como excelente desidratante para a eliminação da humidade contida no pré-formatado fuliginoso. Esta é também uma das caracteristicas do flúor.

Para a adição (ou promoção) de flúor ao vidro de quartzo foram propostos vários métodos.

Em primeiro lugar, a publicação da patente de invenção japonesa n^. 15682/1980 descreve um método que compreende uma adição de gás que contém flúor, em uma síntese em fase gasosa, de modo a adicionar flúor ao vidro. Embora por este método se possa adicionar flúor ao vidro, ele apr£ senta tais inconvenientes que tanto a eficiência de deposição do vidro como a eficiência da adição de flúor (rendimen to de promoção) são baixas. A razão para isso pode ser que na hidólise de chama, na qual se utiliza chama de oxi-hidro génio, a humidade na chama e o gás que contém flúor tal como SF^ reagem de acordo com a equação química (1) para formar ácido fluorídrico gasoso (HF):

SFg + 3H₂0 —> SO^ + 6HF (1)

Dado que o ácido fluorídrico gasoso formado é estável, quase todo o gás que contém flúor é convertido em áci do fluorídrico a temperatura elevada enquanto existir húmida de e apenas uma pequena quantidade do gás que contém flúor remanescente é utilizado como promotor.

ácido fluorídrico gasoso corroi o vidro, em particular o quartzo e reage com as partículas finas do vidro sinterizado na chama, de acordo com as equações (2) e (3):

Si0₂(s) + 2HF(g) -> SiOF₂(g) + H₂0(g) (2)

Si0₂(s) + 4HF(g) -> SiF₄(g) + 2H₂0(g) (3) nas quais (s) e (g) designam um sólido e um gás, re sp e ct ivament e.

Deste modo, as partículas finas sinterizadas do vidro são consumidas e a eficiência de deposição diminui.

Nestas condições, o aumento da adição do gás que contém flúor resulta no aumento da redução da taxa de depo sição das partículas de fuligem.

Em segundo lugar, a publicação da patente de invenção japonesa Kokai n^. 67533/1980 descreve um método que compreende a sinterização de partículas finas de vidro por hidrólise de chama, a sua deposição para formar um pré -formatado fuliginoso, aquecimento do pré-formatado fuligi noso obtido em uma atmosfera que compreende um gás contendo flúor para promover o flúor na fuligem, para se obter um pré-formatado de vidro contendo flúor.

Contudo, este método tem também vários inconvenien tes. Num aspecto do método descrito na referida publicação da patente de invenção japonesa Kokai, o pré-formatado fuliginoso é aquecido em uma atmosfera que compreende o gás que contém flúor, a uma temperatura não superior a 1000°C. Contudo, a taxa de adição do flúor é baixa e, por vezes, verifica-se a presença de cobre e de ferro na fibra óptica finalmente obtida. Sabe-se que o cobre e o ferro provocam a perda de absorção que é uma causa do aumento da perda de transmissão.

Descreve-se também o tratamento do pré-formatado fuliginoso na atmosfera gasosa que compreende o gás que contém flúor, a uma temperatura não inferior a 1400°C. Contudo, verifica-se a corrosão da superfície do pré-formatado de vidro produzido e o tubo de mufla, tal como um tubo de mufla de quartzo, utilizado para manter a atmosfera, é por vezes também severamente danificado pela corrosão. Essa corrosão do tubo de mufla é uma das causas do aumento da contaminação por impurezas do pré-formatado fuliginoso no tubo de mufla.

Além disso, a fibra óptica produzida de acordo com a referida publicação da patente de invenção japonesa Kokai sofre uma alteração da perda de absorção ao longo do tempo, devido aos grupos hidroxilo e a perda de absorção aumenta mui to a temperatura elevada.

Para ultrapassar estes problemas, a publicação da patente de invenção japonesa Kokai . 239337/1985 descreve um método no qual se utiliza o tetrafluoreto de silicio SiF^ como gás que contém flúor.

SiF^ é apenas um gás que contém flúor que não corroi o pré-formatado fuliginoso e o tubo de mufla de vidro de quartzo, pelo que não induz a quebra do tubo de mufla de vidro de quartzo devido à -corrosão.

Contudo, o tubo de mufla de vidro de quartzo apre senta outros inconvenientes, além dos referidos antes. As impurezas, tais como os álcalis e o cobre penetram através do quartzo. Se estiver presente uma pequena quantidade de água, esta reage com o tetrafluoreto de silicio SiF^ para formar ácido fluoridrico, o qual corroi o tubo de mufla de vidro de quartzo, pelo que as impurezas contidas no material do tubo de mufla podem contaminar o pré-formatado fuliginoso. A pene tração de impurezas pode ser evitada revestindo todo o tubo de mufla com um material de elevada pureza. Mas, o revestimento aumenta os cu&os de fabrico do tubo de mufla e é anti-económico. Para evitar a corrosão do tubo de mufla, o pré-formatado fuliginoso e o tubo de mufla são completamente secos para remover a humidade, antes de se introduzir o tetrafluoreto de silicio no tubo de mufla, o que requer equipamento estanque ou uma operação cuidadosa.

Como material que dificilmente reage com o gás que contém flúor ou com um gás que contém cloro, utiliza-se o car bono. 0 carbono não reage com SF^, ^{θ sim}iTares, os quais reagem facilmente com o quartzo. Evidentemente que o carbono não reage com o tetrafluoreto de silicio SiF^.

A publicação da patente de invenção japonesa n2. 28852/1981 sugere a utilização de um tubo de mufla de car bono no seio de uma atmosfera compreendendo o gás que contém flúor tal como F₂, embora não descreva nenhum exemplo prático.

Contudo, o carbono apresenta os seguintes inconvenientes :

-101. Dado que o carbono tem poros diminutes, os gases podem penetrar através dele. A permeabilidade do azoto através do carbono é 10θ vezes maior do que através do vidro de quartzo.

2. 0 carbono é facilmente oxidado e a temperaturas não inferiores a AOO°C, reage com o oxigénio para formar anidri do carbónico ou monóxido de carbono.

Para evitar a oxidação, foi proposto formar uma camada de cerâmica tal como SiC, Al^O-^ e BN na superfície interior do tubo de mufla de carbono. Embora a camada cerâ mica evite a oxidação, reage desvantajosamente com pelo me nos um dos gases contendo flúor e contendo cloro. As impurezas geradas por essa reacção provocam a desvitrificação do pré-formatado fuliginoso e originam bolhas no pré-formatado fuliginoso.

Embora o flúor gasoso não possa libertar o carbono ou o enxofre, reage explosivamente com a égua. Deste modo, o flúor gasoso não é apropriado como gás promotor do flúor.

Dado que o carbono é um material que tem uma grande permeabilidade aos gases, como se descreveu antes, o gás entra e sai através da parede do tubo de mufla, pelo que a humidade do ar penetra no tubo de mufla através da parede. Deste modo, o pré-formatado de vidro contém uma quantidade comparativamente grande de água e portanto de grupos hidróxilo. Além disso, os gases tais como cloro e SiF^ são liber tados pelo forno e podem poluir o ambiente fabril, e as impurezas (por exemplo o cobre e o ferro) podem penetrar no forno vindas do exterior. Estes inconvenientes podem ser con sideravelrnente superados aumentando a espessura de carbono, mas não completamente.

Como se explicou antes, a adição de flúor ao vidro de quartzo da parte de revestimento pelos métodos convencionais apresenta várias dificuldades.

Nestas condições, a presente invenção tem por objec. tivo resolver os problemas do tubo de mufla convencional, que se utiliza na desidratação do pré-formatado para fibra óptica

-11e adição de flúor ao pré-formatado e proporcionar um tubo de mufla para a produção de pré-formatado de vidro para fi bra óptica, o qual apresenta uma durabilidade melhorada e longa vida e pode evitar a penetração do ar no tubo de mufla.

Descrição Pormenorizada da Invenção

Em consequência de um estudo extensivo para solucionar os problemas referidos antes, descobriu-se que quando uma parede interior do tubo de mufla é constituída por uma camada de carbono, o tubo de mufla não se deteriora mesmo quando se introduz um gás corrosivo tal como um gás que contém flúor e um gás que contém cloro, a temperatura elevada. Isto deve-se ao facto de o tubo de mufla não reagir com o gás que contém flúor ou com o gás que contém cloro, uma vez que a sua parede interior está revestida de uma camada de carbono. Portanto, este tubo de mufla tem uma vida muito mais longa do que os convencionais.

Assim, a presente invenção proporciona um forno de aquecimento para aquecimento do pré-formatado poroso de partículas finas de vidro à base de quartzo para fibra óptica, no seio de uma atmosfera que compreende uma atmosfera contendo flúor, para adicionar flúor ao pré-formatado e vitrificar o pré-formatado, para produzir um pré-formatado de vidro para fbra óptica, que compreende um aquecedor e um tubo de mufla colocado no interior do forno, para separar a atmosfera de aquecimento do aquecedor, caracterizado pelo facto de pelo menos a camada interna do tubo de mufla ser de carbono de ele vada pureza.

Breve Descrição dos Desenhos

Fig. IA e a Fig. 1B - representam estruturas gerais de uma fibra óptica monomodal e de uma fibra óptica multimo dal, respectivamente;

-12Fig. 2

Fig. Z

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

- representa uma estrutura de uma fibra óptica do tipo de baixa dispersão compreendendo um revestimento a que se adicio nou flúor;

- representa esquematicamente uma secção transversal de um exemplo da primeira con cretização do forno de aquecimento para o pré-formatado da fibra óptica de acordo com a presente invenção;

- representa esquematicamente uma secção trans versai de outro exemplo da primeira concretização do forno de aquecimento de acordo com apresente invenção;

- representa esquematicamente uma secção trais versai da segunda concretização do forno de aquecimento para o pré-formatado da fibra óptica de acordo com a presente invenção;

- representa esquematicamente uma secção trans versai da terceira concretização do forno de aquecimento para o pré-formatado da fibra óptica de acordo com a presente invenção;

- representa esquematicamente uma secção trans versai do forno de aquecimento pressurizado;

- representa esquematicamente um aparelho uti lizado na experiência para a medição da quantidade de ar introduzido;

- é um gráfico que representa a quantidade de ar introduzido;

Figs. 10 e 11 - representam esquematicamente secções transversais da quarta concretização do forno de aquecimento para o pré-formatado da fibra óptica de acordo com a presente invenção;

Figs. 12A e 12B - ilustram métodos para a produção de um pré-formatado fuliginoso por hidró lise de chama;

Figs. 13A a 13C - representam estruturas do pré-formatado fuliginoso produzido nos Exem pios 9 a 11 ou nos Exemplos 13 a 15, res. pectivamente;

Figs. 14A a 14C - representam estruturas de pré-for matados de vidro produzidos mediante a adição de flúor aos pré-formatados fuligi nosos obtidos nos Exemplos 9 a 11 ou 13 a 15, respectivaraente;

Fig. 15 - é um gráfico que representa as perdas de peso do tubo de mufla de carbono;

Fig. 16 - é um gráfico que representa os resultados do ensaio de tracção da fibra óptica; e

Fig. 17 - é um gráfico que representa uma relação en tre a temperatura de aquecimento e a diferença de indice de refracção específico n(F) da fibra óptica do Exemplo 16.

Na presente invenção, um pré-formatado de vidro poroso constituído por partículas finas de vidro à base de quar tzo (que se designará a seguir abreviadamente por pré-formatado fuliginoso) inclui tipicamente pré-formatados fuliginosos que têm as seguintes estruturas:

1. Um pré-formatado maciço ou oco totalmente formado por partículas finas de vidro. No último caso, após vitrificação do pré-formatado fuliginoso faz-se uma cavidade na sua parte central e introduz-se nessa cavidade uma haste de vidro para se obter o pré-formatado de vidro final.

2. Um pré-formatado fuliginoso compreendendo um núcleo de vidro e partículas finas de vidro depositadas em torno do núcleo.

3. Um pré-formatado fuliginoso compreendendo um núcleo de vidro em torno do qual se formou uma parte de revestimento, tendo-se depositado partículas finas de vidro em torno do revestimento.

Na primeira maneira de realizar a presente invenção, o tubo de mufla compreende uma camada interna de carbono e uma camada exterior de carboreto de silicio. Sao exemplos preferidos desse tubo de mufla, um tubo de mufla de carbono em que uma superfície exterior está revestida com carboreto de silicio e um tubo de mufla de carboreto de silicio em que uma superfície interior está revestida com carbono.

Geralmente, a pureza do carbono é tal que o teor total de cinzas não excede 50 ppm, de preferência não excede 20 ppm. 0 carbono com um teor total de cinzas de 1000 ppm não pode ser utilizado para fabricar o tubo de mufla, devido as impu rezas tais como ferro e cobre. As impurezas e as suas quantida des contidas no carbono com um teor total de cinzas de 20 ppm ou menos são as indicadas no Quadro 1.

QUADRO 1

B	tO,l	ppm	Ca	<0,1	ppm
Mg	^0,1	ppm	Ti	<0,1	ppm
AI	<0,1	ppm	V	<0,1	ppm
Si	<0,8	ppm	Cr	<0,1	ppm
P	<0,2	ppm	Fe	<0,1	ppm
s	<0,1	ppm	Cu	<0,1	ppm
Ni	<0,1	ppm

Utiliza-se de preferência um carboreto de silicio que contenha vários ppm ou menos de ferro e até 1 ppm de co bre.

Quando se utiliza o tubo de mufla da presente invenção, são preferidos como gases que contém flúor, os fluo retos de silicio (por exemplo, SiF^, SÍ2Fg, etc.) e fluoretos de carbono (por exemplo, CF^, C-^Fg, CCI2F2, etc.). Entre estes compostos é particularmente preferido o SiF^. Não se dá preferência a um composto de flúor que contenha oxigénio.

Para revestir o carboreto de silicio ou a película de carbono, dá-se preferência a um método de reacção em fase gasosa tal como revestimento CVD de plasma, revestimento CVD químico e similares, dado que é possível formar uma película de elevada pureza e densa.

Vamos em seguida descrever as experiências e concei tos em que se baseia a presente invenção. Como é evidente, os conceitos a seguir apresentados foram estabelecidos pelos inventores com base nas descobertas a que conduziram as experiên cias realizadas e não poderiam ser facilmente admitidos.

Análise da resistência térmica

Experiência 1

Aquece-se uni tubo de mufla de vidro de quartzo, com um diâmetro interno de 100 mm, um comprimento de 300 mm e uma espessura de parede de 2 mm, à temperatura de 1500°C e mantém-se a esta temperatura durante um dia. Veri fica-se que o tubo de mufla se dilatou até um comprimento de 400 mm.

Experiência 2

Submete-se um tubo de mufla de carboreto de silício, com as mesmas dimensões do tubo de mufla utilizado na Experiência 1, mas tendo uma camada de carbono densa de 0,5 yura de espessura na superfície interior, ao mesmo ensaio da Experiência 1, não se observando qualquer dilatação do tubo de mufla.

Experiência 3

Aquece-se o mesmo tubo de mufla que se utilizou na Experiência 1, desde a temperatura ambiente até à temperatura de 1500°C durante 3 horas, num dia, e arrefece-se no dia seguinte desde a temperatura de 1500°C até à temperatura ambien te. Depois de repetir os aquecimentos e arrefecimentos durante 20 dias, o tubo de mufla quebra-se devido à desvitrificação.

Experiência 4

Submete-se o mesmo tubo de mufla que se utilizou na Experiência 2, ao mesmo ensaio de aquecimento da Experiência 3· Ao fira de 20 dias não há qualquer problema.

Experiência 5

Efectua-se o mesmo ensaio de aquecimento da Experiência 1, com um tubo de mufla de carbono, com um diâmetro interior de 110 mm, um comprimento de 300 mm e uma espessura de parede de 6 mm e uma camada de carboreto de silicio de 200yum de espessura depositada sobre a parede exterior. Não se observa qualquer dilatação do tubo de mufla.

Análise da resistência a oxidação

Experiência 6

Enche-se de hélio um tubo de mufla com um diâmetro interior de 110 mm, um comprimento de 300 mm e uma espessura de parede de 5 mm e uma camada de carboreto de silicio de 200 ycm de espessura sobre a parede exterior e expõe-se a sua superfície exterior ao ar. Depois de manter o tubo de mufla à temperatura de 1500°C durante 3 horas, não se observa oxidação.

Experiência 7

Repete-se o mesmo ensaio da Experiência 6, alteran do a espessura da camada de carboreto de silicio para cerca de 5 jjm. Verifica-se a oxidação de algumas partes da parede exterior.

Análise da resistência a corrosão

Experiência 8

Repete-se o mesmo ensaio de aquecimento da Experiên cia 6, enchendo o espaço interior do tubo de mufla com atmosfera de hélio contendo 10% molar de Cl£ e 10% molar de SF^.

Não se observa corrosão das paredes exterior e inte rior do tubo de mufla. Além disso, não se observa fuga dos ga ses CI2 e SFg através da parede do tubo. Isto é devido à cama·

da densa de carboreto de silicio que impede as fugas dos gases.

Experiência 9

Repete-se o mesmo ensaio da Experiência 8, utilizando um tubo de mufla sem camada de carboreto de silicio.

A parede exterior é severamente oxidada e observa-se fuga dos gases Cl₂ e SF^ através da parede do tubo.

Experiência 10

Repete-se o mesmo ensaio da Experiência 8, utilizando um tubo de mufla com uma camada de carboreto de silicio na parede interior, em vez da parede exterior. A camada de carboreto na parede interior reage com os gases e gasta-se e a parede exterior oxida-se.

Experiência 11

Repete-se o mesmo ensaio de corrosão da Experiência 8, utilizando um tubo de mufla de carboreto de silicio, com um diâmetro interno de 100 mm, um comprimento de 300 mm e uma espessura da parede de 5 mm e tendo uma camada de car bono de cerca de 1 μτα de espessura. Obtêm-se os mesmos resul tados.

Os resultados das Experiências 1 a 11 permitem tirar as seguintes conclusões:

1) 0 tubo de mufla de carbono e o tubo de mufla de carboreto de silicio podem resistir a temperaturas muito elevadas, em comparação com o tubo de mufla de quartzo puro.

2) Quando se utiliza gás contendo flúor, o tubo de mufla de carboreto de silicio com uma camada de carbono na parede interna não é corroído. 0 tubo de mufla de carbono, com uma ca mada de carboreto de silicio na parede exterior apresenta o

mesmo efeito.

Com base nas experiências descritas antes, desço briu-se que um tubo de mufla resistente ao calor, com uma camada de carbono na parede interior é apropriado como tubo de mufla para aquecimento do pré-formatado poroso a uma temperatura não inferior a 1500°C, em particular quando se utiliza um gás que contenha flúor. Esta descoberta será ex plicada a seguir.

tubo de mufla de vidro de quartzo (SiO₂) é corroído devido à reacção do Si0₂ do tubo de mufla ou do pré-formatado poroso com o SF^, de acordo com a seguinte equação química:

Si0₂(s) + SF₆(g) -> SiF₄(g) + SF₂(g) + 0₂ (g) (I) na qual (s) e (g) representam os estados sólido e gasoso, respectivamente.

Por outro lado, dado que o carbono não reage com o SFg, o SFg não corroi o carbono.

No caso de um tubo de mufla de carboreto de silicio a espessura da camada de carbono na parede interior está compreendida entre cerca de 0,01 e 500 ,μπ), para se conseguirem os objectivos da presente invenção. Não existem limitações quanto ao método para a formação da camada de carbono na parede interior, podendo utilizar-se quaisquer métodos convencionais. É conhecido, por exemplo, um método que compreende o aquecimento de um tubo de mufla, que se pretende revestir, a uma temperatura compreendida entre 1200° e 1500°C e a passagem de uma mistura de árgon e vapor de metano ou tetraclore to de carbono através do espaço interior do tubo de mufla, pa ra depositar o carbono na parede interior do tubo de mufla (método CVD). Neste método, a espessura do carbono depositado em cada experiência é, de preferência, igual a cerca de 0,2yim para evitar que a superfície estale ou se formem escamas. Portanto, para se formar uma camada de carbono de 100 um, repete-se o procedimento de deposição 500 ve®s.

-20A espessura da camada de carboreto de silicio está geralmente compreendida entre 10 e 300 ^m, de preferência entre 50 e 250 /ím.

As Figs. 3 e 4 ilustram a primeira concretização do forno de aquecimento da presente invenção, descrita antes.

A Fig. 3 representa esquematicamente uma secção transversal de um exemplo da primeira concretização do forno de aquecimento para o pré-formatado de fibra óptica, de acordo com a presente invenção. Na Hg. 3, o numeral 1 representa um pré-formatado poroso, 2 representa uma haste de suporte, representa um tubo de mufla, 4 representa um aquecedor, 5 representa um corpo de forno, 6 representa uma entrada para a introdução de um gás inerte e 7 representa uma entrada para introdução de uma atmosfera gasosa (por exemplo SFg e hélio). 31 representa um tubo de mufla de carbono e 32 representa uma camada de revestimento de carboreto de silicio.

A Fig. 4 representa esquematicamente uma secção transversal de um outro exemplo da primeira concretização do forno de acordo com a presente invenção. Na Fig. 4, o numeral 1 representa um pré-formatado fuliginoso, 2 representa uma haste de suporte, 3 representa um tubo de mufla, 4 representa um aquecedor, 5 representa um corpo de forno, 6 representa uma entrada para a introdução de um gás inerte e 7 representa uma entrada para introdução de uma atmosfera gasosa (por exem pio, SFg e hélio). 31' representa um corpo de um tubo de mufla de carboreto de silicio e 32’ representa uma camada de re vestimento de carbono.

A segunda maneira de realizar a presente invenção é ilustrada por referência a um exemplo representado no desenho.

Na Fig. 5 representa-se esquematicamente uma secção transversal deste forno de aquecimento. No interior de um cor po de forno 5 está instalado um aquecedor 4 e no centro do forno está instalado um tubo de mufla 3.

corpo do tubo de mufla 3 consiste em um tubo de vi dro de quartzo revestido com uma camada de carbono 33 na respectiva parede interior.

A camada de carbono é depositada mediante os mesmos métodos que se descreveram antes para a primeira maneira de realizar a invenção.

A espessura da camada de carbono 33 está de preferência compreendida entre 0,01 e 500yim. Quando a espessura da camada de carbono for maior do que 500 jim, a camada tende a desfazer-se em escamas e quando for inferior a 0,01 ^m, não se consegue obter o efeito da camada de carbono.

Em vez da camada de carbono, pode formar-se uma película de cerâmica, que tem um ponto de fusão mais elevado e resiste à acção do gás que contém flúor, sobre uma base de ni treto de silicio com uma espessura compreendida entre 2 e 20 ^m. São apropriados como cerâmica os seguintes produtos:

Carboretos: SiC, WC, TaC

Nitretos: A1N, ThN, ZrN, BN, TaN

Óxidos: A^O^, CaO, Zr02> Th02

Boretos: SiB, TaB2» ZrB

Numa extremidade do corpo de forno 5 existe uma en trada 6 para um gás de inertização (por exemplo, hélio e aaoto). Na extremidade inferior do tubo de mufla 3, existe uma entrada 7 para um gás de tratamento (por exemplo, hélio, árgon, cloro, o composto de flúor, etc.). Na parte superior do tubo de mufla 3, está suspenso o pré-formatado poroso por meio de uma haste de suporte 2.

Na construção descrita antes, o tubo de mufla de vidro de quartzo, tendo um revestimento interior de camada de carbono 3 é mais denso e tem menor coeficiente de dilatação térmica do que um tubo de mufla de alumínio ou de carbono, pelo que dificilmente quebra com o uso devido à acção do calor e tem boa duabilidade.

Para evitar a contaminação do pré-formatado devido à difusão de impurezas contidas no vidro de quartzo, o tubo de mufla será de preferência de vidro de quartzo tão puro e transparente quanto possível. De preferência, a pureza do vi-22dro de quartzo será de 0,5 ppm ou menos de cobre, expresso em teor de CuO e 1 ppm ou menos de ferro expresso em teor de ^^2^3* É particularmente apropriado um vidro de quartzo transparente isento de componentes de cobre.

Dado que as impurezas tais como cobre, ferro e a água, que se difundem desde o corpo de forno exterior 5 e o aquecedor 4 não podem penetrar através da camada de carbono 33, elas são retidas pela camada de carbono 33 e não podem migrar para o interior do tubo de mufla 3. Deste modo, a con taminação do pré-formatado de fibra óptica, por impurezas, é totalmente impedida.

Além disso, uma vez que a parede interior do tubo de vidro de quartzo está revestida com uma camada de carbono 33, não se verifica a corrosão do tubo de mufla, mesmo quando se sinteriza o pré-formatado poroso no seio de uma atmosfera que contém o composto de flúor. Assim, a acção corrosiva de uma solução de ácido fluorídrico HF no vidro de quartzo e no carbono é a indicada no Quadro a seguir.

QUADRO

	Vidro de quartzo	Carbono
Quantidade corroída	- 0,1	0
(g/cm , dia)

Nota: Após imersão de uma amostra era uma solução de HF a A6%, à temperatura ambiente, durante 7 dias, determinou-se a diferença no peso da amostra.

Quadro anterior mostra claramente que o carbono tem uma notável resistência à corrosão. Portanto, o cobre, fer ro e a água contidos no vidro de quartzo não ficam expostos na superfície e não contaminam o pré-formatado, pelo que a pureza do pré-formatado aumenta ainda.

Numa terceira maneira de realizar a presente invenção o tubo de mufla é constituído por uma parte superior, uma parte média e uma parte inferior, ligadas de maneira a poderem ser desmontadas e em que pelo menos a parte média é de carbono de elevada pureza e as partes superior e inferior são de um material resistente ao calor e à corrosão.

A terceira maneira de realizar a presente invenção será ilustrada por referencia ao desenho.

A Fig. 6 representa esquematicamente uma secção transversal desta concretização do forno de aquecimento. No interior de um corpo de forno está instalado um aquecedor 4 e no centro do forno está instalado um tubo de mufla 3· tubo de mufla 3 é constituído por uma parte superior 34, uma parte média 35 e uma parte inferior 36, estando as partes adjacentes ligadas entre si, por meios apropriados, atarrachadas, por exemplo, de modo a poderem ser desmontadas.

A parte média 35 do tubo de mufla é de carbono de alta pureza. A pureza do carbono é a mesma que se indicou na primeira mane.i ra de realizar a invenção.

Dado que as partes superior e inferior não são aque cidas a uma temperatura tão elevada como a parte média, não são necessariamente feitas de um material de pureza tão eleva da como a parte média, desde que o material seja resistente ao calor e à corrosão. As partes superior e inferior são de preferência de carbono convencional, por razões económicas. Da do que as partes superior e inferior são aquecidas a uma tempe. ratura que não excede 1000°C, podem ser de um material de quar tzo, que tem uma menor resistência à corrosão provocada pelo gás que contém flúor. Contudo, nesse caso, é preciso ter-se cuidado com os teores de cobre e ferro, que, de preferência, deverão ser menores do que 0,1 ppm.

tubo de mufla cuja parte média é de carbono de ele vada pureza é preferido, porque não reage com o composto de ha logéneo, a menos que a atmosfera contenha oxigénio, e apresenta uma excelente resistência ao calor.

Durante o tratamento do pré-formatado poroso, o carbono da parte média 35 é exposto a uma alta tsiperatura e desgasta-se sob a acção da humidade oclusa no pré-formatado e a hu midade e o oxigénio migram para o exterior ao fim de muito tem

-2L, po de uso. A parede interior de carbono tende a gastar-se devido a causas especiais associadas ao tratamento do pré-formatado poroso, que serão explicadas a seguir.

Efectivamente, o pó de silica (SiC^) libertado do pré-formatado poroso adere à camada de carbono da parede interior e reage com o carbono para formar SiC e o oxigénio, formado nesta reacção, reage por sua vez com o carbono para formar monóxido de carbono. 0 SiC formado reage com o gás que contém cloro, que se usa para a desidratação. A parede interior de carbono desgasta-se devido a essa reacção com o pó de SiC^·

Estas reacções podem representar-se pelas seguintes equações químicas:

SiC>2 + C —* SiC + O2

0₂ + 2C —> 2C0

SiC + ci₂ —* SiCl^ + C

Portanto, a parte média de carbono deve ser substituída por outra após um uso prolongado.

Pelo contrário, uma vez que as partes superior e inferior do tubo de mufla não sofrem um desgaste tão grande, só a parte média deve ser, de preferência, substituída quando o tubo de mufla fôr constituído por três partes.

Dado que o carbono é poroso, é necessário eliminar completamente a alta temperatura a humidade absorvida. Portanto, tendo em vista a eliminação da humidade, darerá, de preferência, substituir-se o tubo de mufla de carbono com a menor frequência possível. Quando a parte média do tubo de mufla da invenção se gasta, não é necessário eliminar das partes superior e inferior a humidade absorvida, visto que elas podem continuar a ser utilizadas. Para além das razões económicas, o tubo de mu fia com três partes de acordo com a presente invenção apresenta várias vantagens.

-25Tal como descreveu antes, a parte superior 3 e a parte inferior 55 podem ser de vidro de quartzo, em vez de um material poroso tal como o carbono. Em particular, é pre. ferido um quartzo de elevada pureza isento de impurezas tais como cobre e ferro. 0 cobre e similares tendem a formar vapores de óxidos, de OCu e similares, a temperaturas superiores a 600°C e contaminara o pré-formatado poroso.

Na extremidade do corpo de forno 5, existe uma entrada 6 para um gás de inertização (por exemplo, árgon, hélio e azoto) e na parte inferior do tubo de mufla 5 há uma entrada 7 para um gás de tratamento (por exemplo, hélio, árgon, o gás que contém cloro e o gás que contém flúor). 0 pré-formata do poroso está suspenso na parte superior do tubo de mufla 5, por meio de uma haste de suporte 2.

Em geral, o forno de aquecimento está construído como ilustram as Figs. 3 e 6, que se explicaram antes, ou como ilustra a Fig. 7, que será explicada a seguir.

A Fig. 7 representa um exemplo do forno de aquecimento para efectuar o tratamento térmico sob pressão elevada ou sob pressão reduzida. 0 corpo de forno 5 consiste em um re. cipiente de pressão. 0 forno de aquecimento desta maneira de realizar a invenção compreende um aquecedor de carbono 4, um tubo de mufla 5, um isolante 4’, uma entrada 6 para um gás, que faz parte da atmosfera do tubo de mufla, uma saída de gás para a atmosfera do tubo de mufla e uma bomba 9·

Dado que o forno de aquecimento pode ser projectado do modo representado na Fig. 6 ou na Fig. 7, o ar (atmosfera ambiente) entra no espaço interior do tubo de mufla, quando se coloca ou se retira o pré-formatado do tubo de mufla.

A Fig. 8 representa esquematicamente um equipamento utilizado na determinação da quantidade de ar que entra no tu bo de mufla. Este equipamento compreende um tubo de mufla 101, uma entrada para gás de purga 102, um tubo de amostragem de gás 103, um dispositivo de medida da concentração de oxigénio 104 e uma bomba 105- 0 diâmetro interno do tubo de mufla 101 é de 150 mm e a extremidade de topo do tubo de amostragem de

-26gás 103 está fixa num ponto situado 1 mm abaixo do bordo su perior do tubo de mufla. Os resultados estão representados na Fig. 9· Estes resultados sugerem que o ar flui para dentro do tubo de mufla e que essa entrada de ar não pode ser evitada aumentando a purga de azoto gasoso.

A entrada de ar deverá causar vários problemas. Em primeiro lugar, o espaço interior do tubo de mufla é contami. nado pela poeira do ar. As poeiras contêm SiC^, A^O-^, Fe20^ e similares. Entre estes, o A^O^ provocará a desvitrificação do pré-formatado e o Fe20^ deverá provocar o aumento da perda de transmissão da fibra óptica. Em segundo lugar, a su perfície interior do tubo de mufla de carbono será oxidada. Durante a oxidação do corpo de carbono sinterizado, sabe-se que o alcatrão ou o pez utilizado como ligante é oxidado em primeiro lugar. Portanto, as partículas da grafite que resta gotejam ou são projectadas e flutuam no forno. Visto que essas partículas aderem a superfície do pré-formatado de vidro sinterizado, a fibra óptica fabricada a partir desse pré-formatado de vidro tem muitas partes com baixa resistência. Como consequência natural, o tempo de vida do tubo de mufla de car bono é extremamente encurtado. A Fig. 15 representa os resultados da perda de peso do tubo de mufla de carbono. Depois de repetir a remoção do pré-formatado de vidro 40 vezes, a super fície do tubo de mufla de carbono, com a espessura de 0,4 mm, apresenta-se oxidada e gasta. 0 tempo de vida do tubo de mufla, com uma espessura de parede de 1 cm é estimado igual a

2,5 meses.

Uma das medidas para evitar essa oxidação do tubo de mufla é a diminuição da temperatura para 400°C ou menos, em que o carbono nao é oxidado durante a colocação e remoção do pré-formatado de vidro. Contudo, a uma temperatura tão baixa, dá-se uma grande diminuição da taxa de operação do forno. A contaminação do espaço interior do tubo de mufla com as poeiras do ar não pode ser evitada. A entrada de ar para o tubo de mufla pode ser evitada pela quarta concretização do forno de acordo com a presente invenção. Para além do aquecedor e do tu bo de mufla, o forno de aquecimento da quarta maneira de reali zação compreende uma câmara de topo através da qual se introduz e retira o pré-formatado poroso do tubo de mufla.

De preferência, a câmara de topo pode ser aqueci.

da até à temperatura de 800°C, fazendo-se o vazio até uma pressão de 10 Torr. ou menos.

A câmara de topo é de preferência de um material resistente ao calor, que não liberte impurezas, tal como vidro de quartzo, SiC, Si^N^, BN e similares. A câmara de topo pode ser do mesmo material ou de outro diferente daquele de que é feito o tubo de mufla.

Pode fazer-se o vazio na câmara de topo por meio de uma bomba rotativa. Para evitar o retorno de fluxo de uma bomba de óleo, pode instalar-se um retentor arrefecido por azoto líquido, entre a bomba e a câmara de topo. Na parede superior da câmara de topo, está instalado um mecanismo rota tivo que tem uma selagem magnética.

Esta maneira de realização é particularmente útil quando o tubo de mufla é de carbono de elevada pureza, ainda que possa utilizar-se para tubos de mufla de outros materiais tais como vidro de quartzo.

A quarta concretização do forno de aquecimento será explicada com referência aos desenhos em anexo.

A Fig. 10 representa esquematicamente uma secção transversal de um exemplo da quarta concretização do forno de aquecimento. Este forno de aquecimento é o mesmo da Fig. 6, a que se associou uma câmara de topo 11. Nomeadaraente, além de todas as partes do forno de aquecimento 6, este forno de aquecimento compreende uma câmara de topo 11, uma saída 14 para o gás da câmara de topo, uma entrada 15 para gás destinado a pur gar o gás da câmara de topo e uma separação 16.

A Fig. 11 representa um exemplo da quarta concretização do forno de aquecimento, para efectuar o tratamento térmico sob pressão elevada ou reduzida. Este forno de aquecimento é o mesmo da Fig. 7» ao qual se associou uma câmara de topo 11. Nomeadamente, além de todas as partes do forno de aquecimento da Fig. 7, este forno de aquecimento compreende uma câmara de topo 11, um aquecedor 12, uma bomba 13, a saída 14 para o gás

-28da câmara de topo, uma entrada 15 do gás destinado a purgar o gás da câmara de topo e um septo 16.

A introdução do pré-formatado poroso no forno de aquecimento da Fig. 10 efectua-se do modo seguinte:

1. Com o auxílio de uma haste de suporte 2, fixa-se o pré-formatado poroso a um mandril que se move segundo a direcção vertical.

2. Abre-se a cobertura superior da câmara de topo 11 e faz-se descer o pré-formatado poroso 1 no interior da câmara de topo 11.

3. Fecha-se a cobertura superior e purga-se o espaço interior da câmara de topo com um gás inerte (por exemplo, azo to ou hélio).

A. Abre-se o septo 16 que separa a câmara de topo 11 da atmosfera de aquecimento e introduz-se o pré-formatado 1 na atmosfera de aquecimento, que se manteve à temperatura a qual se efectua o tratamento térmico do pré-formatado.

5. Fecha-se o septo 16.

Retira-se o pré-formatado do forno de aquecimento da presente invenção do modo descrito a seguir:

1. Abre-se o septo 16.

2. Erapurra-seopré-formatado que se tratou termicamente, da atmosfera de aquecimento para a câmara de topo 11. Nesta fase não se baixa necessariamente a temperatura da atmosfera de aquecimento.

3. Fecha-se o septo 16.

A. Abre-se a cobertura superior da câmara de topo 11 e retira-se o pré-formatado da câmara de topo 11.

De acordo com uma outra parte da presente invenção, proporciona-se um processo para a produção de um pré-formatado de vidro para uma fibra óptica, que compreende o tratamento térmico de um pré-formatado constituído por partículas finas de vidro de quartzo num forno de aquecimen to, que compreende um tubo de mufla que tem pelo menos uma parede interior de carbono, no seio de uma atmosfera gasosa inerte que contém, como agente para adição de flúor ao vidro, pelo menos um fluoreto escolhido entre fluoretos de silício e fluoretos de carbono, de modo a adicionar flúor ao vi. dro e simultaneamente ou subsequentemente, vitrificar as par tículas finas de vidro para se obter o pré-formatado de vidro.

Utiliza-se como tubo de mufla um dos descritos antes nas diversas maneiras de realização da presente invenção.

Para eliminar completamente as contaminações durante o processamento do tubo de mufla ou a poeira e a humidade absorvida, o tubo de mufla de carbono é, de preferência, cozido durante várias horas no seio de uma atmosfera que compreende o gás que contém cloro, em particular C^, a uma temperatura não inferior a 150°C. Quando se fabrica uma fibra óptica a partir de um pré-formatado de vidro, por meio de um tubo de mufla que não foi cozido, pode haver uma absorção considerável devida a humidade ou a impurezas.

Além disso, para evitar a penetração de impurezas do exterior, a parede exterior do tubo de mufla é de preferên cia coberta com um material resistente ao calor. De preferência, utiliza-se como material de cobertura, cerâmica ou metais que tenham uma permeabilidade ao azoto da ordem de 10 cm /s ou menos. Como cerâmicas, para além do carboreto de silício referido antes, utiliza-se A^O^, BN e similares. Em particular é preferido β-SiC obtido pelo método CVD. Dado que o carboreto de silício tem uma boa afinidade para o carbono e não forma orifícios perfurantes ou microfissuras, pode manter uma elevada densidade. Isto deve-se ao facto de o coeficiente de

-30dilatação térmica do carboreto de silicio ser próximo do do carbono. Além disso, o carboreto de silicio tem excelentes resistência ao calor e resistência ã humidade. Da-se menor preferência ã A^O^ do que ãs outras cerâmicas, dado que e_s ta pode originar a formação de A1C a altas temperaturas.

Usam-se de preferência os metais que não reagem com o carbono, tal como platina e tãntalo. 0 metal é revestido na superfície de carbono mediante pulverização de chama. Quando se utiliza um metal que é altamente reactivo com o carbono, tal como titãnio e níquel, faz-se o pré-revestimento da superfície de carbono com cerâmica e depois efectua -se o revestimento com o referido metal por pulverização de eterna.

São melhores as maiores espessuras do revestimento da parede exterior. Contudo, um revestimento demasiado espesso pode desfazer-se em escamas devido ao uso sob a acção do calor. Assim, a espessura do revestimento da parede exterior está geralmente compreendida entre 10 e 300 /im, de preferência entre 50 e 250 ^m, embora possa variar com o tipo do material.

Entre os promotores de flúor a utilizar no processo da presente invenção, dá-se maior preferência ao SiF^, 0 SiF^ é de preferência um produto de elevada pureza, 3 N ou mais.

Embora o SiF^ não reaja absolutamente nada com o car bono, quando se utiliza um pré-formatado fuliginoso sem desidratação total, pode formar-se fumo no tubo de mufla de carbono, na fase de adição de flúor. Esse fumo pode resultar da reacção da humidade com SiF^ ou carbono, no pré-formatado fuli ginoso. Como resultado, acumulam-se na parte superior do pré-formatado fuliginoso depósitos que podem ser partículas de carbono. Para evitar isto, o pré-formatado fuliginoso é de pre ferência desidratado antes de ser tratado termicaraente no tubo de mufla que contém uma atmosfera contendo SiF^. A desidratação do pré-formatado fuliginoso é efectuada a uma temperatura à qual o pré-formatado fuliginoso não sofre retraeção, numa atmosfera de um gás inerte (por exemplo, árgon ou hélio) que não contém mais do que 10% molar de gás que contém cloro isento de oxigénio, tal como Cl₂ e CCl^. A temperatura de desidratação está usualmente compreendida entre 800° e 12OO°C.

Embora seja possível desidratar o pré-formatado fuliginoso em simultâneo com a adição de flúor, a desidrata ção é realizada antes da adição de flúor pelas razões indicadas antes e devido ao efeito da desidratação.

A adição de flúor ao pré-formatado fuliginoso com SiF^ é realizada eficazraente a uma temperatura de 1000°C ou mais elevada, de preferência compreendida entre 1100° e l400°C.

Deve adicionar-se uma quantidade de flúor suficiente antes de estar completa a retracção do pré-formatado fuliginoso. Se o pré-formatado fuliginoso se retrair antes de se adicionar uma quantidade de flúor suficiente, o flúor não se adiciona a todo o pré-formatado e adiciona-se de maneira não uniforme, de modo que se forma uma distribuição da quantidade de flúor adicionada no pré-formatado.

pré-formatado é geralmente produzido pelo método de hidrólise de chama e consiste em partículas finas de vidro com um tamanho de partícula compreendida entre 0,1 e 0,2 yjm.

A seguir explicar-se-à a presente invenção em pormenor.

Produção do pré-formatado fuliginoso

Para produzir uma massa de partículas finas de vidro de quartzo por hidrólise de chama, utilizando um queimador multitubular coaxial de vidro de quartzo 41, tal como se representa na Fig. 12A, introduz-se no centro da chama de oxi-hidrogénio, através de uma entrada 45, oxigénio 42, hidrogénio 43 e, como matéria-prima gasosa, SiCl^ ou uma mistura de SiCl^ e um composto promotor (por exemplo, GeCl^), juntamente com um gás-vector para reagir com estes.

Introduz-se um gás inerte para protecção (shielding) através da entrada 44, de modo que a matéria-prima gasosa reaja num espaço situado a vários milímetros de distância da extremidade de topo do queimador 41. Para produzir um pré-formatado com a forma de haste, depositam-se as partículas de vidro na extremidade inferior de uma haste semea dora rotativa 46 (rotating seed rod) segundo a direcção axial da haste semeadora 46. Para produzir um pré-formatado fuliginoso com a forma de tubo, depositam-se as partículas de vidro na periferia da haste de carbono ou de quartzo rotativo 46, atravessando o quaimador 47 e depois retira-se a haste 46. A haste 46 pode ser uma haste de vidro para o núcleo. Nesse caso, não é necessário retirar a haste. Podem utilizar-se várias hastes.

Os pré-formatados fuliginosos produzidos do modo descrito antes apresentam as estruturas de índice de refracção representadas nas Figs. 13A, 133 e 13C, nas quais A e B correspondem às partes do núcleo e de revestimento, respectivamente.

Adição de flúor ao pré-formatado e vitrlficação (sinterlzação) do pré-formatado

Suspende-se o pré-formatado obtido na fase precedente, no tubo de mufla (tubo de mufla cilíndrico com flanges superior e inferior) de carbono de alta pureza cuja superfície periférica exterior está revestida com um material de baixa permeabilidade, por exemplo, como se representa na Fig. 6, numa posição acima do aquecedor e enche-se o interior do tubo de mufla com uma atmosfera de hélio contendo cloro gasoso. Depois de aquecer a atmosfera à temperatura de 1050°C, com o aquecedor, desce-se o pré-formatado com uma velocidade compreendida entre 2 e 10 mm/rainuto. Depois de todo o pré-formatado fuliginoso passar pelo aquecedor, interrompe-se a descida do pré-for matado e o fornecimento de cloro gasoso. Em seguida, substitui, -se a atmosfera por uma atmosfera de hélio contendo SiF^. Quan do a temperatura do aquecedor atinge 1650°C, empurra-se o pré-formatado para cima a uma velocidade de 4 mm/minuto, de mo do a adicionar flúor ao pré-formatado e simultaneamente tor nar este transparente. Na estrutura do índice de refracção do pré-formatado de vidro, após a adicção do flúor, os índi. ces de refracção das partes do núcleo e do revestimento diminuem do modo representado nas Figs. 14A, 143 e 14C.

A presente invenção será ilustrada pelos exemplos seguintes.

Exemplo 1

Com o aquecedor, aquece-se à temperatura de lôOCP C o tubo de mufla que apresenta ura revestimento interno de car bono de 0,5 /im e introduz-se no seu interior SF^ e hélio com os caudais de 50 ml/minuto e 5 litros/minuto, respectivamente. Em seguida, introduz-se no tubo de mufla um pré-formatado fuliginoso, a uma velocidade reduzida de 2 mm/minuto. 0 pré-formatado de vidro transparente obtido é utilizado para fabricar uma fibra óptica. A fibra óptica contém 0,01 ppm de água residual e não apresenta absorção devida ao cobre ou ao ferro.

Utilizando o mesmo tubo de mufla, produzem-se 100 pré-formatados de vidro transparente. Não se observa deterioração do corpo do tubo de mufla ou do revestimento de carbono.

Exemplo de Comparação 1

Produz-se uma fibra óptica do modo descrito no Exem pio 1, mas utiliando um tubo de mufla de quartzo, contendo 1 ppm de cobre, mas sem revestimento interior de carbono. A fibra óptica contém 0,01 ppm de água residual e apresenta absor ção devida ao cobre, próximo do comprimento de onda de 1,50 /im. Este valor é suficientemente baixo em comparação com a absorção da fibra óptica convencional e o valor da absorção é de 2 a 3 dB/Km a um comprimento de onda de 0,8 ^m. Contudo, a parede interior do tubo de mufla apresenta-se severamente corroída. Isto significa que o tubo de mufla tem resistência à corrosão insuficiente.

Exemplo 2

Utilizando o mesmo tubo de mufla do Exemplo 1 e enchendo o interior do tubo de mufla com uma atmosfera a 100% de SiF^, estimula-se o pré-formatado poroso com flúor e vitrifica-se simultaneamente no tubo de mufla. 0 pré-for matado de vidro transparente contém flúor em uma quantidade correspondente a A- de 0,7%. Perfura-se o pré-formatado de vidro obtido, ao longo do seu eixo, para formar uma peça de revestimento. Utilizando essa peça de revestimento, produz-se uma fibra éptica monomodal. A fibra óptica não tem absorção devido a impurezas e a perda de transmissão nu ma banda de comprimentos de onda de 1,5 >um é muito baixa, da ordem de 0,25 dB/Km.

Exemplo 3

Utiliza-se o forno de aquecimento da Fig. 10. Coloca-se o pré-formatado poroso na câmara de topo e fecha-se a cobertura superior. Introduz-se azoto gasoso com um caudal 10 litros/minuto para substituir o gás do interior da câmara de topo por azoto. A seguir, abre-se o septo e introduz-se o pré-formatado poroso na câmara de topo. Depois de fechar o septo, trata-se termicamente o pré-formatado para produzir um pré-formatado de vidro transparente. Abre-se o septo para retirar o pré-formatado do forno de aquecimento, desloca-se o pré-formatado para a câmara de topo, fecha-se o septo e de pois abre-se a cobertura superior, retirando-se a seguir o pré-formatado.

Uma fibra óptica fabricada a partir deste pré-formatado de vidro tem uma baixa perda de transmissão, igual a 0,18 dB/Km para um comprimento de onda de l,55yim.

-35Exemplo 4

Obtêm-se 40 pré-formatados de vidro transparente do mesmo modo que no Exemplo 3. A perda de peso do tubo de mufla de carbono é de 20 g, o que corresponde a um desgaste por oxidação de 50 ,um a partir da superfície. Este desgaste sugere que o tubo de mufla pode ser usado durante cerca de

1,5 anos.

Exemplo 5

Utiliza-se o aparelho da Fig. 11. Coloca-se na câmara de topo um pré-formatado poroso, fecha-se a cobertura superior e introduz-se azoto com um caudal de 10 litros/minu to, durante 10 minutos, na câmara de topo, para substituir a atmosfera da câmara de topo por azoto. Em seguida, abre-se o septo, desloca-se o pré-formatado poroso para dentro do tu bo de mufla, que se mantém à temperatura de 1000°C e depois _2 fecha-se o septo. Em seguida, faz-se um vazio de 10 Torr, no forno de aquecimento e aquece-se à temperatura de 16OO°C, para vitrificar o pré-formatado poroso, de modo a obter um pré-formatado de vidro. Para produzir o pré-formatado de vidro utiliza-se uma peça de revestimento, de que se fabrica uma fibra óptica que se submete ao ensaio de tracção. Os resultados (curva de Weibull) estão indicados na Fig. 16. As partes de baixa resistência correspondem apenas a 5%·

Exemplo 6

Utiliza-se o aparelho da Fig. 11. Introduz-se um pré-formatado poroso na câmara de topo e substitui-se a atmosfera interior da câmara de topo por azoto. Em seguida, abre-se o septo, desloca-se o pré-formatado poroso para dentro do tubo de mufla, que se manteve à temperatura de 1000°C e fecha-se o septo. Em seguida, pressuriza-se o forno de aquecimento à pressão de 2 Kg/cm , introduzindo SiF^ e vitrifica-se o pré-formatado poroso em condições tais que se obtém um pré-formatado de vidro transparente. 0 pré-formatado de vidro

produzido contém 3% em peso de flúor. Utilizando o pré-formatado como material de revestimento, fabrica-se uma fibra óptica monomodal. A fibra óptica tem uma perda de transmissão de 0,22 dB/Km para um comprimento de onda de 1,55 >im e as suas partes de baixa resistência, de acordo com o ensaio de tracção, correspondem a 5%·

Exemplo 7

Utiliza-se o aparelho da Fig. 11. Depois de intro duzir o pré-formatado poroso na câmara de topo, mantém-se esta sob uma pressão de 10 Torr., à temperatura de 800°C.

Em seguida, abre-se o septo, desloca-se o pré-formatado poro so para dentro do tubo de mufla e fecha-se o septo. A seguir, submete-se o pré-formatado ao tratamento térmico, para produ zir um pré-formatado de vidro transparente. Uma fibra óptica, fabricada a partir do pré-formatado obtido, que se utiliza co mo material de núcleo, apresenta uma perda de transmissão mui to baixa, igual a 17 dB/Km para um comprimento de onda de 1,55 yum.

Exemplo 8

Trata-se termicamente 40 pré-formatados porosos da mesma maneira que no Exemplo 7· A perda de peso do tubo de mufla de carbono é de 15 g, o que corresponde a um desgaste por oxidação de 40 ç-im a partir da superfície. Este desgaste sugere que o tubo de mufla pode ser utilizado durante cerca de 2 anos.

Nos exemplos subsequentes, utiliza-se o tubo de mufla da Fig. 6. 0 tubo de mufla é de carbono e tem uma camada de carboreto de silicio de 150 pm de espessura na parede exterior, e tem um diâmetro interno de 150 mm, um diâmetro exterior de 175 mm e um comprimento de 1500 mm.

Exemplo 9

Na superfície periférica de uma peça de partida, constituída por uma haste de vidro de quartzo, que contém 17% em peso de GeC^, que constitui a parte do núcleo, depo sita-se fuligem de quartzo puro (SiC^) por hidrólise de cha ma, para produzir um pré-formatado fuliginoso com o perfil de índice de refracção representado na Fig. 13A.

Suspende-se o pré-formatado fuliginoso numa posição cerca de 5 cm acima do aquecedor 3 em uma atmosfera de hélio que contém 1% molar de 01₂« Quando a temperatura do aquecedor atinge 1050°C, desce-se o pré-formatado fuliginoso a uma velocidade de 3 mm/minuto. Depois de todo o pré-formatado fuliginoso ter atravessado o aquecedor 3, empurra-se pa ra cima a uma velocidade de 20 mm/minuto, até a parte inferior do pré-formatado atingir uma posição a cerca de 5 cm do aquecedor.

Em seguida, eleva-se a temperatura do aquecedor para 175O°C e interrompe-se a introdução de cloro. Em vez do cloro, introduz-se no tubo de mufla hélio contendo 20% molar de SiF^ e desce-se o pré-formatado a uma velocidade de 2 mm/minuto, para o tornar transparente.

pré-formatado de vidro produzido tem o perfil de índice de refracção da Fig. 14A.

Estira-se o pré-formatado de vidro para fabricar uma fibra óptica com um diâmetro exterior de 125 /jm, por meio de um forno de estiragem. 0 teor de grupos hidroxilo na fibra óptica é de 0, 01 ppm e a sua perda de transmissão a um compri. mento de onda de 1,30 /jm é bastante baixa, igual a 0,45 dB/Km Não se observa pico de absorção devido a impurezas tais como cobre e ferro.

Exemplo 10

Da mesma maneira que no Exemplo 9, mas utilizando uma haste de quartzo puro com um diâmetro de 8 mm, como peça de partida, deposita-se fuligem de silica pura (Si0₂) para

produzir um pré-formatado fuliginoso que apresenta o perfil de indice de refracçao da Fig. 133.

Do mesmo modo que no Exemplo 9, mas introduzindo SiF^ em uma concentração de 10% molar, trata-se termicamente o pré-formatado (desidratação, adição de flúor e vitrificação). 0 pré-formatado de vidro obtido tem o perfil de indice de refracção da Fig. 14B.

Analiza-se a composição da parte do pré-formatado à qual se adicionou flúor, com o auxílio de um espectrómetro de infravermelho, verificando-se que o teor de grupos hidróxilo é inferior a 0,1 ppm.

Exemplo 11

Por hidrólise de chama, deposita-se fuligem de silica pura (SiC^) na superfície periférica de uma peça de partida constituído por uma haste de vidro de quartzo, que contém entre 0 e 17% em peso de GeC>2 e tem o perfil de indice de refracção da Fig. 13C. Em seguida, trata-se térmica mente o pré-formatado fuliginoso, da mesma maneira que no Exemplo 9· 0 pré-formatado de vidro produzido tem o perfil de indice de refracção da Fig. 14C.

Exemplo de Comparação 2 (Resistência ao calor de um tubo de mufla de quartzo)

Obtêm-se um pré-formatado fuliginoso da mesma manei, ra que no Exemplo 9, mas utilizando o tubo de mufla de quartzo em vez do tubo de mufla de carbono. 0 tubo de mufla de vi dro de quartzo deforma-se durante a vitrificação do pré-forma tado fuliginoso e não pode voltar a ser utilizado.

Exemplo de Comparação 3 (Corrosão de um tubo de mufla de vidro de quartzo)

Nos procedimentos do Exemplo de Comparação 2, subs titui-se o SiF^ por SF-. Assim, verifica-se que o tubo de mufla de vidro de quartzo sofre uma grande corrosão, formando orifícios perfurantes na parede próxima do aquecedor.

pré-formatado de vidro obtido contém vários ppm de água. Evidentemente que o tubo de mufla se deformou consideravelmente e não pode voltar a ser utilizado.

Exemplo 12 (Utilização repetida do tubo de mufla de carbono)

Da mesma maneira que no Exemplo 10, produzem-se dez pré-formatados de vidro. Todos os pré-formatados de vidro obtidos têm substancialmente a mesma qualidade.

Exemplos 13-15

Da mesma maneira que em cada um dos exemplos 9 a 11, mas sem introdução de cloro, produz-se um pré-formatado de vidro.

Os pré-formatados fuliginosos e os pré-formatados de vidro têm substancialmente os mesmos perfis de indice de refracção que os produzidos nos Exemplos 9 a 11, respectivamente.

Caracterização de uma fibra óptica fabricada a partir de um pré-formatado de vidro

Determinam-se as caracteristicas das fibras ópticas fabricadas a partir dos pré-formatados de vidro produzidos nos Exemplos 9 a 11. As fibras ópticas não apresentam aumento de absorção devido a impurezas e têm perda de transmissão suficien temente baixa, por exemplo 0,A dB/Km a um comprimento de onda de 1,30 jum. Além disso, o pico de absorção devido aos grupos hidroxilo não sofre variação ao longo do tempo.

Pelo contrário, as fibras ópticas fabricadas a partir de pré-formatados de vidro produzidos nos Exemplos 13 a 15 contêm, comparativamente grandes quantidades de grupos hidroxi» ^_Z|0‘ lo, de modo que a perda de absorção a um comprimento de onda de 1,30 ^m é ligeiramente maior, mas continua a ser praticamente aceitável. Deste facto, conclui-se que á melhor desidra tar o pré-formatado na presença de gás que contém cloro, com o objectivo de diminuir a perda de transmissão da fibra optica.

No processo da presente invenção, a adição de flúor e a vitrificação do vidro podem ser efectuadas separadamente uma da outra, utilizando diferentes fornos de aquecimento ou o mesmo forno de aquecimento. Em qualquer caso, adiciona-se a mesma quantidade de flúor e a fibra optica tem às mesmas cara£ terísticas.

Exemplo 16

Temperatura de tratamento em uma atmosfera que compreende o gás que contém flúor e relação entre a quantidade de flúor adicionada e a diferença de Índice de refracção

A Fig. 17 representa as diferenças de indice de refracção ( Δ n %) conseguidas mantendo um pré-formatado poroso a uma temperatura indicada no eixo das abcissas, em uma atmosfera de um gás inerte que contém 1% molar de cloro gasoso e 2% molar de SiF^, durante 3 horas. Destes resultados con clui-se que o flúor pode ser eficazmente adicionado ao pré-for matado fuliginoso num intervalo de temperaturas de 1100° a 14OO°C.

Exemplos 17(1) a 17(3)

Produzem-se três pré-formatados fuliginosos substancialmente idênticos aos dos Exemplos 9 a 11 (nos Exemplos 17(1), 17(2) e 17(3))» Cada um dos pré-formatados fuliginosos assim obtidos é aquecido e desidratado em uma atmosfera de árgon que contém 1% molar de num intervalo de temperaturas de 800° a llOCfc e é aquecido desde 1100° até 14OO°C em uma atmos. fera de hélio que contém 20% molar de SiF^ de elevada pureza, para 0 tornar transparente.

A partir de cada um dos pré-formatados de vidro produzidos, fabrica-se uma fibra óptica e determinam-se as suas características. Nenhuma das fibras ópticas apresenta aumento da absorção devido a impurezas e todas têm perda de absorção suficientemente baixa, por exemplo, inferior a 0,5 dB/Km para um comprimento de onda de l,30^im. Além disso, o pico de absorção devido aos grupos hidróxilo não sofre variação ao longo do tempo.

Exemplo 18

Do mesmo modo que no Exemplo 9, mas utilizando, como peça de partida, uma haste de vidro de 10 mm de diâmetro, constituída por uma parte central de quartzo puro e uma camada de quartzo, que se formou sobre a periferia da parte central e contém 1% em peso de flúor, produz-se um pré-formatado fuliginoso.

Introduz-se o pré-formatado desde uma das suas extre midades até à outra, a uma velocidade de A mm/minuto, numa zona do forno de aquecimento mantida â temperatura de 12OO°C, tendo uma atmosfera de hélio que contém 2% molar de Clg. Depois de aquecer o forno em uma atmosfera de hélio gasoso que contém 20% molar de SiF^, â temperatura de 165O°C, introduz-se no forno o pré-formatado fuliginoso desde uma das suas extremidades até à outra, com uma velocidade de A mm/minuto, para o tomar transparente. A partir do pré-formatado produzido fabrica-se uma fibra óptica.

Mediante determinação das características da fibra óptica, verifica-se que a fibra não apresenta absorção devido a impurezas e tem perda de transmissão suficientemente baixa, por exemplo, inferior a 0,A d3/Km para um comprimento de onda de 1,30 jum.

Efeitos da presente invenção

De acordo com a presente invenção, o pré-formatado de vidro para a fibra óptica, que não está contaminado com fei—

-rzro e cobre, é produzido com diminuição do desgaste do tubo de mufla e a partir do pré-formatado de vidro obtido pode fa bricar-se fibra óptica com uma pequena perda de transmissão.

Fazendo a parede interior do tubo de mufla de uma camada de carbono e a parede exterior de carboreto de silicio, o tubo de mufla dificilmente se desgasta pela acção do calor ou dos gases corrosivos e tem uma boa durabilidade mesmo a alta temperatura. Portanto, o tubo de mufla da presente invenção é também economicamente vantajoso.

Mediante um revestimento de carbono na parede interior, evita-se o desgaste pela corrosão pelo tubo de mufla de vidro, pelo que se melhora a durabilidade do tubo de mufla.

Além disso, fabricando a parte média do tubo de mufla de carbono de alta pureza, evita-se a contaminação do pré-formatado poroso, não reagindo a referida parte com o gás que contém flúor (por exemplo, CF^, SF^, SiF^, etc.) e o tubo de mufla não se quebra a uma temperatura extremamente elevada como 18C0°C ou superior. Deste modo, a durabilidade do tubo de mufla é também melhorada.

Quando se instala uma câmara de topo no forno de aquecimento, impede-se a entrada de ar (atmosfera da sala do ambiente de trabalho) para a atmosfera de aquecimento e impede-se a contaminação do pré-formatado com impurezas contidas no material do tubo de mufla. Portanto, evita-se a vitrificação do pré-formatado e aumenta-se a transparência do pré-formatado. Visto que a temperatura não baixa durante a introdução e remoção do pré-formatado, a taxa de operação do forno é elevada. Quando o tubo de mufla é de carbono e visto que o carbono não se oxida, o tempo de vida do tubo de mufla aumenta e as partículas de grafite não flutuam no tubo de mufla, pelo que a proporção das partes de baixa resistência na fibra óptica fabrjL cada a partir do pré-formatado de vidro diminui. Quando se aque ce a câmara de topo à temperatura de 800°C e se faz um vazio de 10 Torr., as impurezas (por exemplo, metais e humidade) aderi, das ao pré-formatado poroso são previamente eliminadas na câmara de topo. Portanto, a pureza do pré-formatado de vidro aumenta muito e não se forma oxigénio por decomposição térmica da água, pelo que o tempo de vida do tubo de mufla de carbono é ain da melhorada.

Claims

l². - Forno para aquecimento de um pré-formatado poroso de partículas finas de vidro de quartzo para uma fibra óptica, em uma atmosfera que contém uma atmosfera contendo flúor, para adicionar flúor ao pré-formatado e para vitrificar o pré-formatado, para produzir um pré-formatado de vidro para uma fibra óptica, que compreende um forno tendo no respectivo interior um tubo de mufla para separar uma atmosfera de aquecimento do forno, caracterizado pelo facto de pelo menos a cama da interior do tubo de mufla ser de carbono de elevada pureza.

22. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o tubo de mufla compreender uma camada interna de carbono de elevada pureza e uma camada exterior de carboreto de silicio.
3²· - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o tubo de mufla compreender um corpo de tubo de carboreto de silicio e uma camada de carbono de elevada pureza depositada sobre uma superfície exterior do corpo de tubo.
4⁹. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o tubo de mufla compreender um corpo de tubo de carbono de elevada pureza e uma camada de car boreto de silicio depositada sobre uma superfície exterior do corpo de tubo.
5²· - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o tubo de mufla compreender um corpo de tubo de vidro de quartzo e uma camada de carbono depositada sobre uma superfície interna do corpo de tubo.

-456⁹· - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de o teor de cobre do vidro de quartzo de que é feito o corpo de tubo ser menor ou igual a 0,5 ppm.
7⁹· - Forno para aquecimento de scordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de a camada de carbono ter uma espessura compreendida entre 0,01 e 500yum.
8⁹. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de a camada de carbono ser formada mediante um método CVD ou um método CVO de plasma.
9² · - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o tubo de mufla ser constituído por uma parte superior, uma parte média e uma parte inferior e pelo menos uma camada interna da parte média ser de car bono de elevada pureza e as partes superior e inferior serem de um material resistente ao calor e à corrosão.

IO⁹· - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de toda a parte média do tubo de mufla ser de carbono de elevada pureza.

II⁹. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de a pureza do carbono que constitui a parte média do tubo de mufla sar tal que o teor total de cinzas não excede 20 ppm.

122. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de as partes superior e inferior do tubo de mufla serem de carbono.
13⁹. - Forno para aquecimento de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de as partes superior e inferior do tubo de mufla serem de quartzo.

-4614-. - Forno para aquecimento de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 13 que compreende uma câmara diantei ra, na qual o pré-formatado poroso é mantido e introduzido ou retirado do tubo de mufla.
15²· - Forno para aquecimento de acordo cora a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de se aquecer a câmara dian teira até à temperatura de 800°C e se fazer um vazio de IO^-2 Torr..
16². - Processo para a produção de um pré-formatado de vidro para uma fibra óptica, caracterizado pelo facto de se tratar termicamente ura pré-formatado poroso contendo partículas finas de vidro de quartzo, em um forno para aquecimento que compreende um tubo de mufla, em que pelo menos uma camada interna deste é de carbono, no seio de uma atmosfera de um gás inerte que contém, como agente para adição de flúor ao vidro, pelo menos um fluoreto escolhido entre fluoretos de silicio e fluoretos de carbono, de modo a adicionar flúor ao vidro, e simultaneamente ou subsequentemente se vitrificar as partículas finas do vidro para se obter um pré-formatado de vidro.
17²· - Processo de acordo com a reivindicação 16, caracteri zado pelo facto de a superfície exterior do tubo de mufla estar revestida com um material resistente ao calor com uma baixa permeabilidade aos gases.

182. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo facto de o material resistente ao calor ter uma “6 2 permeabilidade ao azoto menor ou igual a 10 cm /s.
19⁹· - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo facto de antes da adição de flúor se desidratar o pré-formatado poroso num intervalo de temperaturas em que não se dê a contracção das partículas de vidro.

-4720² . - Socesso de acordo com a reivindicação 19, caracterj. zado pelo facto de se efectuar a desidratação do pré-formatado poroso no seio de uma atmosfera de um gás inerte contendo um gás que contém cloro.

212. - Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo facto de o gás que contém cloro ser o cloro ou o tetracloreto de carbono.