(57)【要約】      （修正有）【課題】珪素反応化合物の蒸着シリカへの変換においてエネルギーロスを低減させると共にシリカ収量を高め、特に６５１ｎｍ付近の波長域におけるレーザ誘導蛍光（ＬＩＦ）が低減されるシリカガラス又は石英ガラスを提供する。【解決手段】燃焼チャンバー中に燃料、酸化剤、及びガス状珪素化合物が含まれるガス流を生成させ、燃焼チャンバー中のターゲットのターゲット面上へＳｉＯ２粒子を蒸着させる合成シリカガラスの製造方法において、ガス流は、燃焼チャンバーの前記前端部に配置された珪素化合物を供給するための中心ノズ、前記中心ノズルに対して同心円状に間隔を空けて配置された酸化剤を供給するための第一リング形状ノズルならびに第二リング形状ノズルから成る少なくとも３本のノズルによって生成され、第二リングギャップ面積の第一リングギャップ面積に対する比は１：４〜１：６．１の範囲内とされるように特徴化させる。【選択図】図１
2010159206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）燃焼チャンバー中に燃料、酸化剤及びガス状珪素化合物が含まれるガス流を生成させ、該ガス状珪素化合物をフレーム加水分解及び化学的酸化処理によってＳｉＯ２粒子へ変換させる工程、及び
ｂ）燃焼チャンバー中のターゲットのターゲット面上へＳｉＯ２粒子を蒸着させる工程、から構成されるマッフル炉燃焼チャンバー中における合成シリカガラスの製造方法であって、
前記燃焼チャンバーは、チャンバー壁部によって境界が設けられ、及びガス供給口が設けられた前端部とガス排出口が設けられた後端部を有し、前記チャンバー壁部及び前記排出口は燃焼チャンバーの縦軸に対して回転対称に配置され、及び前記燃焼チャンバーはガス供給口からガス排出口の方へ向けて幅広になっており、
ガス流は、燃焼チャンバーの前記前端部に配置された珪素化合物を供給するための中心ノズル、前記中心ノズルに対して同心円状に間隔を空けて配置された酸化剤を供給するための第一リング形状ノズル、及び前記中心ノズルに対して同心円状に配置された、第一リング形状ノズルの直径よりもさらに大きい直径から成る第二リング形状ノズルから成る少なくとも３本のノズルによって生成され、及び
第一リング形状ノズルは第一リングギャップを有し、及び第二リング形状ノズルは第二リングギャップを有し、第二リングギャップ面積の第一リングギャップ面積に対する比が１：４〜１：６．１の範囲内にあることを特徴とする前記合成シリカガラスの製造方法。
【請求項２】
ＳｉＣｌ４がキャリアガスとしての乾燥酸素といっしょに中心ノズルから供給されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
消費されたガスを除去する工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
消費されたガスが３〜２５０ミリバールの圧力下での排気又は吸引によって除去されることを特徴とする請求項３項記載の方法。
【請求項５】
ノズル及び吸引のための空間の少なくとも９９％がマッフル炉の壁部によって提供されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
ターゲットのターゲット面温度が、蒸着工程中、１６００℃以上となることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項７】
酸化剤及び燃料を、前記中心ノズルの周囲に同心円状に交互に配置された少なくとも４個のリングノズルを通して燃焼チャンバー内へ送り込む工程がさらに含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項８】
燃焼チャンバーに、ターゲットのターゲット面を２００ｍｍ以上越えて延びるハウジングが備えられることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項９】
マッフル炉壁部内に収容された、縦軸を有し、かつ前部ガス供給口開口部及び後部ガス排出口開口部が設けられ、さらにガス供給口開口部からガス排出口開口部へ向けて幅広になっている燃焼チャンバーであって、さらに前記壁部、前記供給口開口部及び前記排出口開口部が前記縦軸に対して回転対称に配置されていることを特徴とした前記燃焼チャンバーと、
前記縦軸上の前部供給口開口部付近に配置されるガス状珪素化合物を供給するための中心ノズルと、
前記中心ノズルに対して同心円状に間隔を空けて配置される酸化剤を供給するための第一リング形状ノズルと、
前記中心ノズルに対して同様に同心円状に配置される、第一リング形状ノズルの直径よりも大きい直径をもつ第二リング形状ノズルから構成され、
かつ、第一リング形状ノズルが第一リングギャップを有し、及び第二リング形状ノズルが第二リングギャップを有し、該第二リングギャップ面積の第一リングギャップ面積に対する比が１：４〜１：６．１の範囲内とされることを特徴とする、合成シリカガラス製造用マッフル炉。
【請求項１０】
燃焼チャンバー中におけるターゲット面上へのＳｉＯ２粒子の蒸着によって生成されるロール形状シリカガラス体の成長を検知し、さらにシリカガラス体を該シリカガラス体が成長した長さにほぼ等しい距離分燃焼チャンバーからチャンバー外へ移動させる調整モーターを制御するオプトエレクトロニクス装置がさらに含まれることを特徴とする請求項９項記載のマッフル炉。
【請求項１１】
シリカガラス体の直径に対する最大直径の比が１．３：１〜２．５：１の範囲内となる最大直径を持つことを特徴とする請求項１０項記載のマッフル炉。
【請求項１２】
燃焼チャンバーに、前記オプトエレクトロニクス装置を２００ｍｍ以上越えて延びるハウジングが備えられることを特徴とする請求項９項記載のマッフル炉。
【請求項１３】
前記ハウジングに下部及び上部が設けられ、該下部は該上部から前記縦軸に沿って前記上部の長さの少なくとも１．１倍に相当する距離だけ外側へ延びていることを特徴とする請求項１２項記載のマッフル炉。
【請求項１４】
前記ハウジングの下部の一方の端部に、燃焼チャンバー内部を閉塞するための半リング形状閉塞部材が備えられることを特徴とする請求項１３項記載のマッフル炉。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれかに記載の方法によって得られる合成シリカガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高屈折率合成シリカガラスの製造方法、該方法の実施に用いるマッフル炉、及び該方法により得られるシリカガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカガラスはＳｉＯ２だけから成る透明ガラスである。シリカガラスは長年に亘り周知であり、化学物質の攻撃に対する耐久性、高温安定性、及び赤外線から紫外線に至るまでの光、すなわち波長約３５００ｎｍ〜１６０ｎｍに亘る光に対する良好な透過性を有するゆえに多用途である。シリカガラスは光学素子用の窓及びレンズ材料として、例えばエキシマレーザやフォトリソグラフィーにおいて紫外線を透過させる特別な役割を果たしている。シリカガラスの他方における重要な用途として、レーザビーム、さらにニュースや情報の伝達を可能とする光ファイバーケーブルがある。しかしながら、純度の極めて高いシリカガラスの吸収帯はしばしば２５００〜３０００ｎｍにとなることや、また特に波長６５１ｎｍで吸収を起こす所謂固有欠陥（他にＯＤＣとも称される）によってレーザ誘導蛍光が引き起こされることが示されている。そのため、シリカガラスの品質を改善すべく多くの試みがこれまで為されてきた。
【０００３】
上記欠点を解消するため、例えば特殊用途向けに極めて高品質な合成シリカガラスが作製されている。慣用的には、燃焼炉中においてガス状のハロゲン化珪素が酸水素ガスを用いて燃焼されてフレーム加水分解によってＳｉＯ２へ変換され、次いで微細液滴状態になるまで濃縮され、これら液滴がサーモフォレシスによってターゲット上へ蒸着される。この方法によれば、合成シリカガラス体が主としてロッド状あるいはロール状に漸次製造される。
【０００４】
フレーム（炎）加水分解によって生成される混合物は、通常別々のノズルから出るガス全流を用いて運ばれるが、この際ガス状のハロゲン化珪素がキャリアガスと共に中心ノズルを通ってマッフル炉の燃焼チャンバー内へ導かれる。反応材料は前記中心ノズルを通って供給されるが、この中心ノズルの周囲へ同心円形状をした燃料及び酸化剤ノズルが交互に取り囲むように配置される。このようにして、ある程度の薄層とされたガス流が、少なくともＳｉＯ２の液滴が蒸着されるターゲットあるいはターゲット面まで生成される。ＳｉＯ２液滴のターゲット面上への蒸着は通常サーモフォレシスによって生ずる。本技術分野においては、この蒸着処理を改善するための多くの試みが為されている。
【０００５】
例えばＷＯ９８／４０３１９には、合成シリカガラス製プレフォームの作製装置が開示されており、この装置において横形燃焼チャンバーを備えるマッフル炉には、対向し、かつサイズの異なる２つの開口部が設けられ、これら開口部のうちのサイズの大きい開口部はプレフォーム取外し用として用いられ、他方サイズの小さい開口部はバーナーノズル挿入用として用いられる。このマッフル炉内のチャンバー又は燃焼チャンバーは前記サイズの小さい開口部から前記サイズの大きい開口部の方へ向けて幅広にされている。マッフル炉の全長は、合成シリカ又は石英ガラス製プレフォームの直径の２倍である。
【０００６】
ＤＥ−Ａ４２０３２８７には合成シリカガラスの製造方法及び装置が開示されている。この記載において、成長ガラス体が定着するＳｉＯ２ターゲット面はオプトエレクトロニクス手段を用いてバーナーノズルから一定間隔を置いて保持されている。このオプトエレクトロニクス手段において、パルス状光ビームは、該パルス状光ビーム軸が蒸着面に対して接線を形成するように伝搬される。この光ビームが成長中の蒸着珪素ガラスによって遮断されると、パルス状の光ビームが本方法によって珪素が蒸着される面の傍を再度通過するまで、形成されるシリカガラス体は引き抜き装置によってバーナーノズルからさらに離れるように引き抜かれる。
【０００７】
ＷＯ２００４／０６５３１４Ａには類似の合成シリカガラス製造方法が開示されている。この方法では、珪素原子１個を含む単一モノマー珪素化合物と数個の珪素原子を含むオリゴマー珪素化合物の混合物が原料あるいは反応物として用いられている。しかし、該混合物中に含められるオリゴマー珪素化合物含量は７０％以下である。
【０００８】
ＪＰ−Ａ２００６−０１６２９２には、合成シリカガラス製造用のバーナーが開示されている。このバーナーの場合、外側リング形状ノズルが反応混合物を供給するための中心ノズル付近と同心円上に配置されたリング形状バーナーノズル付近に配置されている。反応物及び燃焼ガス付近に被覆物又は被覆層を形成し、さらにそれら反応物等を外部の影響から遮断する低反応性ガスが外側リング形状ノズルを通して供給される。
【０００９】
上記先行技術によるすべての方法においては、高価な珪素前駆体又は反応物を加水分解し、さらにシリカを蒸着させるために高いバーナー性能が要求される。しかしながら、これら先行技術方法においてはかなり多量の所謂浸透空気又は副次的空気、所謂「不実空気」が取り込まれるため、エネルギーロスだけでなく、珪素化合物の不完全かつ不満足なＳｉＯ２へのフレーム加水分解が起こることが示されている。典型例とて、これら先行技術方法及び技術を用いる場合、各ターゲット上にはシリカとして珪素反応化合物の６０〜７５％だけしかシリカとして蒸着されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、珪素反応化合物の蒸着シリカへの変換においてエネルギーロスを低減させ、さらにシリカ収量を高めることを目的とする。
【００１１】
本発明はさらに、さらに向上された均質な光屈折分散率及び高透過率を有し、さらに特に６５１ｎｍ付近の波長域におけるレーザ誘導蛍光（ＬＩＦ）が低減されたシリカガラス又は石英ガラスを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は添付の特許請求の範囲において限定された特徴をもつ方法及び装置によって達成される。
【００１３】
本発明方法により、中心反応物ノズル付近にあるリング形状燃料ノズル及び酸化剤ノズルの開口部を、第二ノズルと第三ノズルの間のギャップ比が少なくとも３．８、とりわけ少なくとも４になるように調整することにより合成シリカガラスの収量及び品質が高められる。しかしながら、このギャップ比は好ましくは４．２以上、特に好ましくは４．４以上である。好ましい最大ギャップ比は５．６、とりわけ５．４であるが、特に好ましくは５．２である。さらに特に好ましい最大ギャップ比は５．０以下である。第一ノズルと第二ノズル間のギャップ比は６．０以上であり、好ましくは６．２以上、特に好ましくは６．４以上である。前記第一・第二ノズル間のギャップ比の最大値は好ましくは８．２、特に好ましくは７．５、さらに好ましくは７．０である。
【００１４】
前記ギャップ比及び又はノズル断面積の調整、特にＳｉＯ２の容積流量、乾燥酸素、及び燃料ガス、特にＨ２及びＯ２の調整を行うことにより、望まれない赤色蛍光の生成を大幅に減じ、あるいは完全に除去することが可能であることが見出された。
【００１５】
中心反応物ノズル付近にある酸素用の第一リング形状ノズルについての断面積は好ましくは６ｍｍ２以上、特に好ましくは６．８ｍｍ２又は７ｍｍ２、さらに好ましくは７．１ｍｍ２又は７．２ｍｍ２以上である。同ノズルの最大断面積は９ｍｍ２、特に好ましくは８．８ｍｍ２、さらに好ましくは８．５ｍｍ２又は８．３ｍｍ２である。前記最大断面積は最も好ましくは８ｍｍ２又は７．８ｍｍ２である。水素供給用のリング形状ノズル（第二燃焼ノズル）についての好ましい断面積は１１５ｍｍ２以上、特に好ましくは１２０ｍｍ２である。最も好ましい前記断面積値は１２２ｍｍ２以上である。前記断面積の最大値は好ましくは１３５ｍｍ２、特に好ましくは１３０ｍｍ２、最も好ましくは１２８ｍｍ２である。第三リング形状ノズル（酸素用ノズル）の好ましい断面積は３５ｍｍ２以上、特に好ましくは３８ｍｍ２以上及び又は４０ｍｍ２以上である。前記断面積の好ましい最大値は５０ｍｍ２、特に好ましくは４５ｍｍ２、さらに好ましくは４３ｍｍ２である。第四リング形状ノズル（水素燃料ノズル）についての好ましい断面積は１５０ｍｍ２以上、特に好ましくは１６０ｍｍ２、さらに好ましくは１６２ｍｍ２である。前記第四リング形状ノズルの典型的な最大断面積値は１８０又は１７０ｍｍ２、特に好ましくは１６８ｍｍ２である。本発明により、第三酸素用リング形状ノズルと第四水素用リング形状ノズル間のギャップ比は好ましくは４．６以上、特に好ましくは４．７以上、さらに好ましくは４．８以上であることが示されている。前記ギャップ比の好ましい最大値は５．６、特に好ましくは５．２、さらに好ましくは５．１である。
【００１６】
好ましい実施態様において、ノズル双方の容積流量を下記混合比で表すことが可能である。
ＭＶ内部：Ｈ２−２／（Ｏ２ｔｒ＋Ｏ２−１＋Ｏ２−３／２）
ＭＶ実算：（Ｈ２−２／２＋Ｈ２−４／２）／Ｏ２−３
式中、ｔｒは中心反応物ノズルの乾燥酸素を表す。混合比は要求されたＯＨ含量に従って広範囲に亘って変更可能である。その変更範囲は１．７〜２．５であるが、好ましくは１．９〜２．３の範囲内である。
【００１７】
しかしながら、水素の容積流量はバーナーの全出力によって決まり、任意に低くすることはできない。Ｈ２−２についての容積流量は１３０〜９０ｓｌｍ（標準リットル／分）の範囲内、好ましくは１２０〜１０５ｓｌｍの範囲内である。Ｏ２−３について用いられる容積流速は７０〜３５ｓｌｍ、好ましくは６５〜４０ｓｌｍである。
【００１８】
好ましくは、酸化剤、及び更に燃料ガスも、中心反応物ノズルについて用いられる排出速度と異なる速度で燃焼チャンバー中へ導かれる。
【００１９】
好ましい実施態様においては、内側燃焼ガスノズル及び酸化剤ノズルの双方は、付加的に交互に置かれる燃料ノズル及び酸化剤ガスノズルの周囲に配置される。通常、４本の内側燃料ガスノズル及び酸化剤ガスノズルは内側ノズル区域に充てられ、４本の外側燃料ガスノズル及び酸化剤ガスノズルは外側ノズル区域に充てられ、これにより内側ガスノズルと外側ガスノズルが区別されている。好ましい実施態様においては、前記外側区域には少なくとも２本、特に好ましくは少なくとも４本又は５本のノズルが備えられる。原則として、これらノズルの最大数に制限はないが、外側ノズルは多くても７本、特に６本あれば全く十分であることが実験的に確認された。好ましくは、外側ノズルの最大数は５本、特に好ましくは４本である。
【００２０】
別の追加の好ましい実施態様においては、外側ノズルはさらに別の外側リング形状ノズルによって取り囲まれ、これらリング形状ノズルによって反応ガスを取り囲むための不活性あるいは弱反応性の被覆ガスが供給される。
【００２１】
浸透空気、あるいは副次的空気を完全に防ぐことはできないため、別の好ましい実施態様においては、入って来る浸透空気あるいは副次的空気はこのシステム中において事前加熱される。この浸入空気又は副次的空気の温度は９０℃以上、特に好ましくは１００℃以上、さらに好ましくは１２０〜１４０℃とされる。なお、特に好ましい前記温度は１５０℃以上である。適する最高温度は３００℃又は２８０℃であるが、特に好ましい最高温度は２６０℃又は２５０℃である。好ましくは、外側全体の副次的空気及び被覆ガス等は加熱される。
【００２２】
本発明の目的は又、燃焼チャンバー又はそのマッフル炉ハウジングが拡張されれば、上述した特徴及び工程とは無関係に達成可能なことが見出された。この場合は、ターゲットのターゲット面、又は既に形成中の珪素ガラス体又はガラス体の先端が燃焼チャンバー等によって収容され、さらにこれらチャンバー等はターゲット面等を２００ｍｍ以上、特に好ましくは２２０ｍｍ以上、さらに好ましくは２４０ｍｍ以上越えて延びるようにされる。前記マッフル炉ハウジングの拡張は、特に好ましくはシリカ蒸着が行われるターゲット面を２５０ｍｍ以上又は２６０ｍｍ以上越える程度まで行われる。
【００２３】
さらに別の好ましい実施態様においては、マッフル炉の下部はその上部よりも外側へ延び出ており、該下部の長さは該上部の１．１倍、好ましくは１．５倍以上、特に好ましくは１．２倍以上である。いわゆる「半開放型燃焼チャンバー」システムが形成される。
【００２４】
さらに、マッフル炉ハウジング下部の端部又は縁部は半リング形状バリア又は壁部によって閉じられることが適切なことが実験的に確認された。この閉塞部材の直径はシリカガラスロールの直径に対する比で１：１．１以上、好ましくは１：１．２2±０．５であり、かつ１：１．８以下である。
【００２５】
本工程から蒸着されなかったＳｉＯ２粒子又は液滴と一緒に出た排ガス、及び侵透空気又は副次的空気は排気又は吸引を行うことによって除去される。好ましくは前記排気は、成長中のシリカガラス体上へのＳｉＯ２液滴の所望の蒸着が既に行われた後になされる。前記排気は、典型的には、マッフル炉ハウジングが終端となる箇所、すなわちシリカガラス体ターゲット上の蒸着先端部又は表面から少なくとも２００ｍｍ後方の箇所において開始される。このことは、前記排気又は吸引は、典型的には、排ガス流がマッフル炉ハウジングを出た時に行われることを意味している。好ましい実施態様においては、バーナーノズルから排気管までのガス流通路の少なくとも９０％がハウジング内に収容される。また好ましくは、前記通路の少なくとも９５％、特に好ましくは少なくとも９８％がハウジング内に収容される。
【００２６】
前記排気あるいは排出自体は主として熱対流によって起こる。しかしながら、前記排気あるいは排出は、適切な実施態様において、２ミリバール以上、とりわけ３ミリバール以上という僅かな低圧の生成によって生ずる。しかしながら、好ましい圧は４又は５ミリバールの低圧である。適する最大低圧は２５０ミリバールであるが、２００ミリバール、とりわけ１５０ミリバールが適する最大低圧であることが実験的に確認された。多くの場合において、１００ミリバール以下、８０ミリバール以下、７０ミリバール以下、とりわけ５０ミリバール以下の低圧で全く十分であることが確認された。
【００２７】
さらに、本発明方法によって作製されるシリカブランクの直径のマッフル炉ハウジング内径に対する最も幅の広い点における比が１：１．２以上、特に１：１．３以上になるようにマッフル炉ハウジング内径を選定することが適切なことが実験的に確認された。しかしながら、この比の最小値は好ましくは１：１．５又は１：１．７である。他方この比の適する最大値は１：２．８、特に好ましくは１：２．５、さらに好ましくは１：２．４又は１：２．３である。シリカブランクの内径の、マッフル炉又は燃焼チャンバーの内径に対する比の最適値は１：２±０．１である。可能な限り薄層状の流れを生ずるためには、マッフル炉の断面形状を後部へ向かう方向に孤形状を成すように選択することが適切なことが実験的に確認された。マッフル炉の孤形状に広がる断面を、放物線状、卵形状、あるいは円形に作製することも可能である。
【００２８】
本発明においては、あらゆる既知の珪素化合物を用いることが可能である。しかしながら、本発明方法において用いられる特に好ましい珪素化合物はハロゲン化珪素である。なかでも特に好ましい化合物は塩化珪素である。また、塩化珪素は式ＳｉｎＣｌ２ｎ＋２で表され、特に好ましいものは該式においてｎ＝１〜５、とりわけｎ＝１〜３で表される塩化珪素である。また、酸化剤として特に好ましいものは酸素である。空気又は酸素が豊富に含まれる空気を酸化剤として用いることが可能である。また、燃料としては、あらゆる既知の燃料を用いることが可能である。しかしながら、燃料として水素が特に適することが実験的に確認された。
【００２９】
さらに別の好ましい実施態様においては、本発明によるマッフル炉又は本発明方法にオプトエレクトロニクス装置が用いられる。この装置により、ターゲットのターゲット面上においてＳｉＯ２蒸着によって形成されるシリカブランクの成長が検知され、さらにシリカ体の厚さの増加に基づいて調整モーターへ制御信号が送信される。次いでこの調整モーターにより、ロール形状のシリカガラス体が燃焼チャンバーから前記成長によって生じた厚さ増加分に等しいか、あるいはほぼ等しい距離だけ外へ移動される。このような目的に用いられる典型的なオプトエレクトロニクス装置は、特に好ましい実施態様においてパルス化される光遮断装置又は光電保護装置である。
【００３０】
本発明方法による生産効率は先行技術方法に比較して大幅に向上されている。別の言い方をすれば、本発明方法は先行技術方法よりも少ない燃料消費でより高い蒸着速度を達成している。本発明方法ではエネルギー消費の低減が達成されている。従来方法において消費されているシリカガラスｋｇ当たりの水素は８０ｍ３であるが、本発明方法ではシリカガラスｋｇ当たりの水素消費量は６０ｍ３、とりわけシリカガラスｋｇ当たり５０ｍ３まで低減されている。
【００３１】
本発明方法では、反応性珪素化合物がキャリアガス、通常は酸素、と共に中心反応物ノズル中へ導入される。ハロゲン化珪素容積流量の乾燥キャリア酸素容積流量に対する比は好ましくは１：１２以上、特に好ましくは１：１４以上であるが、さらに好ましい比は１：１５以上であり、猶さらに好ましい比は１：１６である。前記比の最大値は１：３０以下であることが示されたが、特に好ましい最大値は１：２８以下であることが実験的に確認された。さらに、前記最大値として１：２６又は１：２５も好ましいことが示された。標準リットル／分として定義されている容積流量は、ＳｉＣｌ４の一定蒸気圧下で大量流れ制御を行うことによって測定される。この容積流量は蒸発装置の圧力変動とは無関係に大量流量制御によって計量又は測定される。
【００３２】
本発明方法は横型にも、あるいは縦型にも構成可能である。別の言い方をすれば、シリカガラスシリンダ軸、あるいは燃焼チャンバーの縦軸を横方向にも、あるいは縦方向にも延ばすことが可能である。本発明方法の縦型の実施態様は、重力方向でも、あるいはその反対方向でもいずれの方向にも進行可能である。横型方法を採用する場合の典型的なロール又はシリンダのサイズは９０〜２００ｍｍであり、他方縦型方法を採用する場合のそれは１３０〜２５０ｍｍである。
【００３３】
本発明はさらに、本発明方法を実施するための装置を提供することも目的とする。この種の装置には前記限定されたギャップ又は出口面比、及び又は前記限定された燃焼チャンバー又はハウジングの拡張部が設けられる。
【００３４】
本発明により、放射屈折率ＰＶ（ピークから谷まで）が５×１０−６未満であり、かつ透過率が９９．４％／ｃｍ以上である特に良質なシリカガラスを製造可能なことが見出された。さらに良質なシリカガラスは、特に３００〜３５０ｎｍの波長光及び７００ｎｍの波長光によって励起した場合、５５０〜８１０ｎｍの波長域において、また特に６５１ｎｍにおいて極めて弱い蛍光しか発しない。本発明によって提供されるガラスは、４３０ｎｍ及び６５０ｎｍで例外的に良好なレーザ誘導蛍光ピーク比をもつことにより上述の通り特徴づけられるものである。この比は好ましくは１：１．３であり、好ましくは最大で１：１．２５であるが、特に好ましくは最大で１：１．２である。前記比の典型的な数値は１：１．８未満、特には１：１．１７である。
【００３５】
本発明の特徴に基づいて特にマッフル炉の構造が変えられていること、及び又は特に中心リング形状ノズルのギャップ及び又は容積流量比が調整されることにより特に赤色蛍光の生成が減じられることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明方法を実施するために用いられるバーナー中のリング形状バーナーの構造を示す略平面図である。
【図２】本発明方法を用いて得られたシリカガラス体の略縦断面図である。
【図３】本発明方法において２つの内側リング形状ノズルのギャップ及び表面比を調整することによって得られる製品生産速度の増加を示したグラフである。
【図４】従来のシリカガラスと本発明方法によって得られるシリカガラスのレーザ誘導蛍光スペクトルを比較したグラフである。
【図５】中心反応物ノズルを通して導かれる酸素キャリアガスの分割量を減ずることによって引き起こされる波長６５１ｎｍにおける蛍光信号の相対的減少を示したグラフである。
【発明を実施するための手段】
【００３７】
本発明の目的、特徴及び利点につき、添付図面を参照しながら以下に記載されている好ましい実施態様を用いてさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００３８】
ハロゲン化物容積流量の酸素キャリア流量２．０３に対する比に相当する流量２．７５ｓｌｍ（標準リットル／分）のＳｉＣｌ４と、さらに１９８時間において全水素容積流量３５５ｓｌｍを用い、標準マッフル炉と８本のノズルバーナーを用いて直径１４７ｍｍ、重量４６ｋｇのシリカガラスロールを製造した。生産速度は２５６ｇ／時間であった。バーナーのギャップ比は５．３２であった。シリカガラス１ｋｇ当たりの水素要求量は８３．５ｍ３／ｋｇであった。
【００３９】
生産効率を２８７ｇ／時間まで増加させることは、他のすべてにおいて同一な製造パラメータを用いるマッフル炉中において本発明による変換方法を実施することによって達成可能である。エネルギー効率は向上されており、そのことは水素要求量が低減されていること、すなわちシリカガラス製品１ｋｇ当たりの水素要求量が７９．４ｍ３であることから明らかである。
【００４０】
第二リング形状ノズル及び第三リング形状ノズルのギャップ面積の調整によりギャップ比は４．９に至っている。同様なロール径をもつ製品ロールの生産効率は３０２ｇ／時間である。
【００４１】
乾燥酸素流量比の２〜１２から２２への増加により製造時間が１９８時間から１４０時間にまで、そしてさらに１２７時間にまで短縮されている。これにより、良質なガラス１ｋｇ当たりに要求される水素消費量は８３．５ｍ３／ｋｇから６２．３ｍ３／ｋｇまで、さらに４８．８ｍ３／ｋｇまで低減されている。製品生産効率は３８０ｇ／時間、次いでさらに５１０ｇ／時間まで向上されている。
【００４２】
酸化剤と燃料の差異率の調整に基づいたＳｉＣｌ４の乾燥酸素に対する容積流量比の増加により、特に６５１ｎｍ付近におけるレーザ誘導蛍光が明らかに減少している。
【００４３】
下記表１に、シリカガラス生産効率及びエネルギー効率の、本発明方法の４実施例の方法パラメータとの相関性を示す。
【００４４】
表１．シリカガラス生産効率及びエネルギー効率と本発明方法パラメータとの相関性
【表１】
2010159206.tif 000003
【００４５】
下記表２に、６５１ｎｍにおけるレーザ誘導蛍光強度の、表１に示す本発明方法の同じ４実施例の同一方法パラメータとの相関性を示す。
【００４６】
表２．レーザ誘導蛍光強度と本発明方法パラメータとの相関性
【表２】
2010159206.tif 000004
【００４７】
本発明は高屈折率シリカガラスの製造方法、該方法の実施のためのマッフル炉、及び該方法によって得られるシリカガラスとして具現化されて図示及び説明されているが、本発明の精神から逸脱することなく本発明に対して種々変形及び変更を加えることが可能であることから、本発明を本願において示された詳細に限定する意図ではない。
【００４８】
上記記載において本発明の要旨はさらなる分析を要することなく十分に開示されていることから、第三者は最新技術を適用し、また従来技術の観点に立って、本発明の全体的あるいは特定の観点において必須の特徴を構成している特長を漏らすことなく本発明を種々用途へ容易に適用することが可能である。
【００４９】
本願において特許を求められている発明は新規であり、それら発明は添付の特許請求の範囲において示されている。
【図１】
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【図２】
2010159206.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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★
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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