(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の透明ガラス層が板面の垂直方向に平行な層状をなして積層し、該透明ガラス層の間に光を散乱する不透明層が存在する石英ガラス板状体において、該石英ガラス板状体１ｃｍ当たり透明ガラス層が１０層以上積層し、各透明ガラス層の肉厚が１０００μｍ以下で、石英ガラス板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向の光の透過率（Ｔ１）と該平行な方向に対して１０°傾いた方向の透過率（Ｔ２）との差が１０％以上であることを特徴とする光学的異方性ガラス板状体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光学的な用途に使用されるガラス板状体、特に光学的異方性のあるガラス板状体に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から光学用途に使用されているガラスは、光学的に等方性であり、光の入射角度によって透過率が変化することがないガラスである。前記光学的等方性は、ガラスの網目を形成する原子が無秩序に配列したランダム構造となっていることに起因するが、この光学的等方性から、住宅用の窓ガラスやカメラのレンズ等広い分野で使用されてきた。特に石英ガラスは、高純度で耐熱性が高いところからシリコンウエーハ熱処理用の治具として特殊な装置に使用されてきた。ガラスが光学的等方性であることから前記のような利点を有する反面、欠点もある。例えば太陽光線を室内に取り入れることができるが外部からの視界を遮断することができない、或はシリコン単結晶の引上げ装置のような高温炉の覗窓に使用したとき炉内からの輻射熱で覗窓周辺の装置が部分的に高温化する等の欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は、上記欠点を解消すべく鋭意研究を重ねた結果、複数の透明ガラス層が層状に平行に配列し、それらの間に不透明層を存在させることで光学的異方性のガラスが得られることを見出し、本発明を完成したものである。すなわち、
【０００４】
本発明は、光学的に異方性のガラス板状体を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、光学的異方性の石英ガラス板状体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、複数の透明ガラス層が板面の垂直方向に平行な層状をなして積層し、該透明ガラス層の間に光を散乱する不透明層が存在することを特徴とする光学的異方性ガラス板状体に係る。
【０００７】
上記本発明のガラス板状体は、複数の透明ガラス層が板状体の平面に対し垂直な方向に平行な層状で積層し、それらの間に不透明層が存在する図１に示すガラス板状体である。前記ガラス板状体は光の透過率が方向により異なり、透明ガラス層が光と平行な方向より角度を有する方向からみると不透明な状態となる。本発明にあっては前記透過率が方向により異なることを「光学的異方性」という。本発明のガラス板状体が前記光学的異方性を示すには透明ガラス層がガラス板状体１ｃｍ当たり１０層以上、好ましくは２００層以上存在し、その肉厚が１０００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下であるとともに、透明ガラス層の間に不透明層が存在することが必要である。本発明のガラス板状体が好適な光学的異方性を示すには、板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向に対して１０°傾いた方向の透過率（Ｔ２）と板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向の透過率（Ｔ１）との差が１０％以上、好ましくは２０％以上であるのがよい。前記透過率の差が１０％未満では、窓ガラスとしたとき外部から室内が見えて好ましくなく、また高温炉の覗窓としたとき覗窓周辺の機器の温度上昇を抑えることができない。このように本発明のガラス板状体は板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向より１０°傾いた方向の透過率が低くなっているが、それは光が不透明層で散乱反射することに起因するものと思われる。
【０００８】
本発明のガラス板状体は上記光学的異方性を示すとともに光と平行な方向の透過率（Ｔ1）が、肉厚２ｍｍのガラス板状体に波長８００ｎｍの近赤外線を入射したとき５０％以上であるのがよい。前記透過率を有することで、  本発明のガラス板状体を窓ガラスの用途に供しても室内の明るさが十分保持でき、また、高温炉の覗窓としても、炉内の観察が十分行える。
【０００９】
上述のように本発明のガラス板状体は、複数の透明ガラス層が層状に配置され、それらの間に不透明層が存在する構造を有し、気泡層が存在しないところから密度が高く２．１８ｇ／ｃｍ3以上と、透明石英ガラスの密度２．２０３ｇ／ｃｍ3に近い値を示す。そのため本発明のガラスの表面を火炎処理又は研磨することで表面精度の高い異方性のガラスが容易に得られる。また、本発明のガラス板状体は、原料を高純度とすることで市販の合成シリカガラスと同程度の純度とすることができる。
【００１０】
本発明のガラス板状体の製造に使用される原料としては、ターゲット上にすす状のガラス微粒子を堆積でき、それを加熱することでガラスの網目を形成することができる元素であればよく、例えばＳｉ、Ｇｅ，Ｔｉ，Ａｌ等の元素が挙げられ、それらの単独もしくは複数の組合せが用いられる。特にＳｉを構成原子とするシリカガラスが好ましい。
【００１１】
次に、本発明のガラス板状体の製造方法をシリカガラスを用いて示すが、他のガラスの網目を形成することができる元素でも同様に製造できる。すなわち、珪素化合物を酸素、水素とともに加水分解用のバーナーに供給し、酸水素火炎で加水分解してすす状シリカ微粒子を生成し、それをターゲット上に水平もしくは垂直に層状に堆積させて多孔質シリカ母材を形成し、それを１３００〜１５００℃で１〜５０時間加熱処理し、複数の透明ガラス層が層状に積層し、その間に不透明層が存在するガラスとし、それの透明ガラス層に垂直な方向に切り出して製造される。前記層状多孔質シリカ母材の製造方法としては、酸水素バーナーを周期的にターゲット上で移動させる方法、原料の供給量を変動させる方法、或は前記両者を変動させる方法が挙げられる。前記製造においてターゲットを回転させることにより均質性の層状多孔質シリカ母材が作成できる。前記多孔質シリカ母材の加熱処理において温度が１３００℃未満、或は加熱時間が１時間未満では母材のすす状シリカ微粒子が焼結状態となるだけで透明ガラス層の形成がなく、また加熱温度が１５００℃を超える、或は加熱時間が５０時間を超えると、透明石英ガラスとなり異方性の発現がない。好ましい加熱条件は１３５０℃で５時間である。さらに、加熱処理の雰囲気は、特に限定されないが、好ましくはＯＨ基の含有量が少なくとも１ｐｐｍ、より好ましくは５ｐｐｍの雰囲気がよい。前記ＯＨ基含有量の雰囲気を使用することにより、透明石英ガラス層の界面での歪みが低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について述べるがこれによって本発明はなんら限定されるものではない。
【００１３】
【実施例】
実施例１
厚さ１００ｍｍ、直径６００ｍｍφ、密度０．４ｇ／ｃｍ３の円盤状多孔質シリカ母材を公知のスート法で作成した。得られた円盤状多孔質シリカ母材を、電気炉にて大気雰囲気中で１３５０℃で５時間加熱保持して、厚さ５０ｍｍ、直径３００ｍｍφ、密度２．２ｇ／ｃｍ３の石英ガラスブロックを得た。前記ブロックのＯＨ基の含有量は１００ｐｐｍで、顕微鏡により観察したところ透明石英ガラス層は、厚さ２５μｍで１ｃｍ当たり２００本であった。前記石英ガラスブロックから透明ガラス層に垂直に肉厚２ｍｍのサンプルを切り出して、表面を鏡面研磨し、波長２μｍの測定光の板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向の光の透過率（Ｔ１）を測定したところ、６０％であった。また、測定光の板状体の板面に対して垂直方向に対して１０°傾斜した方向の光の透過率（Ｔ２）を測定したところ２０％であった。前記各透過率の差（Ｔ１ーＴ２）は４０％であった。前記石英ガラスブロックから、厚さ２ｍｍ、２００ｍｍ角の板状体を透明ガラス層の垂直方向に削り出し、その表面を＃４００のグリーンカーボンで研磨したのち、酸化セリウムで鏡面研磨仕上げを行った。該板状体を、シリコン単結晶引上げ装置の覗き窓に嵌め込み、単結晶を引上げたところ、覗窓を透過した輻射熱による覗窓周辺の機器の温度上昇はほとんどなかった。
【００１４】
実施例２
特願平７−１２６７０８号明細書（特開平８−５９２６３号公報）に記載の方法により長さ１８００ｍｍ、幅８００ｍｍ、肉厚２０ｍｍ、密度０．４ｇ／ｃｍ３の板状の多孔質シリカ母材を形成した。前記板状多孔質シリカ母材を、電気炉にて窒素雰囲気中で１４００℃で２時間加熱保持して、長さ９００ｍｍ、幅５００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、密度２．２ｇ／ｃｍ３の石英ガラス板を得た。該板のＯＨ基の含有量は１０ｐｐｍであり、顕微鏡で観察したところ透明石英ガラス層は、厚さ５０μｍで、石英ガラス１ｃｍ当たり１００本であった。また、前記板から肉厚２ｍｍのサンプルを切り出して、表面を鏡面研磨し、波長５００〜７００ｎｍの測定光の板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向の光の透過率（Ｔ１）を測定したところ、平均７０％であった。また、測定光の板状体の板面に対して垂直方向に平行な方向に対して１０°傾いた方向の光の透過率（Ｔ２）を測定したところ平均４０％であり、Ｔ１とＴ２の差は３０％であった。該石英ガラス板から、透明石英ガラス層が平面に対した４５°傾いた窓ガラスを切り出した。前記窓ガラスを家庭用窓ガラスと置き変えたところ、外部からは内部が確認できないが、室内には太陽光線が十分に取り入れられていた。
【００１５】
比較例１
２００ｍｍ角で肉厚２ｍｍの透明石英ガラス板を用意し、表面を鏡面研磨し、波長２μｍの測定光でその透過率を測定したところ、Ｔ1は９０％であり、Ｔ2は８８％であった。前記ガラス板をシリコン単結晶引上げ装置の覗窓に嵌め、単結晶を引上げたところ、覗窓を透過した輻射熱で覗窓周辺の機器が異常高温となった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のガラス板状体は、光学的異方性を示すが、光の透過率がよく例えば外部遮断用窓ガラスとして、或はシリコン単結晶の引上げ装置のような高温炉の覗窓用ガラスとして有用である。また、本発明のガラス板状体はその密度が高く、研磨又はエッチング等でその表面を高精度に形成できるところから例えば光学機器等の面精度の高さを要求される用途にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の異方性ガラス板状体の顕微鏡の透過光による観察写真であり、（ａ）は５０倍の写真、（ｂ）は１０００倍の写真である。
【図１】
0003859177.tif 000002