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1.石英系光ファイバの水素環境における環境脆化特性
従来、石英系光ファイバは水環境に曝されることにより、脆化することが報告されている。本研究では、金属の水素脆化として知られている水素による石英系光ファイバの脆化特性を評価した。その結果、真空環境において約1300MPaの環境強度を有するファイバが、大気環境に曝されることにより約980MPaの環境強度へ急激に低下する。その後、水素環境に保持することにより、4週間で約650MPaまで徐々に環境強度が低下する。さらに、水素を吸蔵させたファイバを水素環境中と窒素環境中で環境強度試験を行うと、水素環境中での強度低下が大きい。以上のことから、石英系光ファイバは、水素環境において環境脆化を起こすことを見出した。
2.石英系光ファイバ中の水素存在状態解析
昇温脱離法(TDS)を用いて、水素環境に保持した石英系光ファイバ中の水素存在状態を解析した。水素環境に保持したファイバから、200℃付近で放出される水素が検出される。このファイバに吸蔵された水素は、保持時間とともに増加する。真空保持のファイバでは、水素の放出が全く認められなかったことから、この200℃付近で放出される存在状態の水素が、ファイバの環境脆化に直接影響を与える因子である。この200℃付近で放出される水素は、ファイバ中において水素分子としてSiO_2格子内に存在する水素である。
以上のことから、石英ガラスファイバの環境脆化は、従来から報告されていた水による脆化だけでなく、200℃付近で放出される水素分子を吸蔵して環境脆化を起こすことが判明した。
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