2005 Fiscal Year Annual Research Report
微小重力下でのフッ化物ガラス合成における微結晶生成抑制効果の研究
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04F04563
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
奥谷 猛 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 総括研究員
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CASTILLO Martin 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 外国人特別研究員
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| Keywords | フッ化物ガラス / ガス浮遊 / 無容器凝固 / 微小重力 / ZBLANガラス / 光ファイバー / 失透 / 光散乱 |
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| Research Abstract |
ZBLANフッ化物ガラス(53ZrF_4-20BaF_2-4LaF_3-3AlF_3-20NaF)の結晶化温度とガラス転移温度は100℃近く差があり、ガラス生成時ガラス内に微結晶が生成しやすいので生成する微結晶により光散乱を起こし、光透過性を悪くする。微小重力環境下や無容器状態下では、ガラス融液内の物質移動が無く、核が生成しにくいので、微結晶が生成しにくい。無容器および微小重力環境下でのフッ化物ガラスバルクおよびファイバー引きの際の微結晶生成の抑制効果を研究するために、ガス浮遊による無容器凝固法でガラスバルク材の合成、および、地上で簡便に得られる落下塔による短時間微小重力環境下でファイバー引きの研究を行う。
平成17年度では、16年度に作製したカーボン多孔体をガス浮遊メンブレンとするガス浮遊装置では多量のガスが必要であり、また、ZBLANガラスはジルコニウム、バリウムなどの重元素からなるためZBLANガラスの密度が大きく、ガス浮遊では浮遊しにくい。そこでガスの線速度を大きく調整できるように管径にテーパーをつけた石英ガラス製のロート式ガス浮遊装置を作製した。この装置では多孔体カーボンを用いる装置より、少ないガス流量で安定した浮遊状態を得ることができた。
ガス浮遊実験に用いたZBLANガラス試料は、53ZrF_4-20BaF_2-4LaF_3-3AlF_3-20NaF組成のZBLANガラスにNdをごく微量添加したNdイオン添加ZBLANガラスを用いた。この試料の示差熱重量分析より265.7℃にガラス転移点、360.6℃に結晶化による発熱ピーク、453℃に融解点が観察された。融点とガラス転移点の間に結晶化ピークが存在することは、液体からゆっくり冷やすと平衡状態として結晶状態になりやすい。過冷却液体の状態を経てガラス状態に転移させるためには急冷が必要である。浮遊状態の融液の加熱を停止し、放冷を行った場合、毎分10℃の冷却速度しか得られず、微結晶が混在したガラス試料が得られた。浮遊状態の融液から如何に急冷するかが今後の課題である。
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