專利名稱：玻璃體的高純度化方法、高純度玻璃體、以及玻璃管的制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃體的高純度化方法、和利用該方法得到的高純度玻璃體、以及進(jìn)行高純度化的玻璃管的制造方法和裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，光纖的利用正在提高。作為光纖的主要制造方法，有VAD法(Vapor phase Axial Deposition，氣相軸附著法)、OVD法(Outer Vapor phase Deposition，外附著法)、MCVD(Modified Chemical Vapor phase Deposition，內(nèi)附著法)。特別是，由于高位率化、波分復(fù)用度的高度化，信息傳送容量的高密化提高，強(qiáng)烈希望降低光纖的偏振色散。
在制造光纖時(shí)，通常采取通過對(duì)稱為預(yù)成型的成形體進(jìn)行高速拉拔來得到所需光纖的方法。由于光纖的形狀繼承預(yù)成型的形狀和質(zhì)量，故在形成預(yù)成型時(shí)需要進(jìn)行精度極高的形狀和質(zhì)量控制。
例如MCVD法是使玻璃微粒子沉積在由玻璃管構(gòu)成的內(nèi)附著用管的內(nèi)壁上的方法，但是，由于，由于該玻璃管原原本本地成為預(yù)成型的一部分，故該玻璃管必須是不圓度和偏心率小、壁厚均勻、特性優(yōu)良的玻璃管。由不圓度或厚度不等大的玻璃管制成的光纖的偏振色散(PMD)之值變大。
過去，提出使碳鉆頭等穿孔構(gòu)件旋轉(zhuǎn)并按壓到加熱的玻璃坯料上，由此來形成石英管的熱碳鉆頭壓入法(特開平7-109135號(hào))。
此外，其它還提出使圓柱狀石英玻璃棒旋轉(zhuǎn)并使其前端加熱軟化，使穿孔構(gòu)件的尖端與棒前端面的中心部接合，使該尖端的周端對(duì)穿孔構(gòu)件旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行拉拔的方法(日本專利第2798465號(hào))。
這些方法稱為穿孔法。所謂穿孔法是，例如圖25所示，使鉆模202與玻璃體201相接，通過利用加熱爐203加熱穿孔鉆模202的相接部周邊、并使穿孔鉆模202按壓到玻璃體201上，使玻璃體201從前端側(cè)起逐漸形為圓筒狀玻璃管205的方法。至少穿孔鉆模202的與玻璃體201接觸的部分由可以在玻璃的軟化溫度下使用的、且難與玻璃進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的例如碳等材料來形成。
但是，在玻璃坯料的制造工序時(shí)或利用穿孔構(gòu)件的穿孔工序時(shí)，雜質(zhì)混入這樣得到的玻璃管中的情況較多，近年來，伴隨著進(jìn)一步需要光纖的高性能化，與現(xiàn)有相比，需要更高純度的玻璃管。
在日本專利2726729號(hào)中描述了，通過在1000℃以上的溫度(在實(shí)施例中，為1500℃、1600℃、2100℃)下對(duì)熔融石英的管進(jìn)行加熱并施加電壓，使金屬雜質(zhì)離子在管的外壁面上擴(kuò)散的技術(shù)，由此，可謀求熔融石英的管的高純度化。
但是，這樣得到的熔融石英管因加熱而導(dǎo)致的管的變形較大，在打算將其作為以高維度要求形狀精度的玻璃管應(yīng)用的情況下，在上述管的高純度化之后，一般需要接著附加用于把管再加工成所需形狀的后成形加工工序。通常，在后成形加工工序中，為了把管的內(nèi)徑和外徑在縱向上作到恒定，需要在全長上測(cè)定之后基于該測(cè)定對(duì)管的內(nèi)周面和外周面進(jìn)行成形加工，這成為管的制造成本顯著上升的主要原因。此外，由于管的變形狀態(tài)，使得制造所需形狀的管是非常困難的。
此外，對(duì)于形成玻璃管孔之前的玻璃棒也要求高的形狀精度和高純度的品質(zhì)，但是，抑制加熱到高溫所引起的變形并去除制造時(shí)混入的雜質(zhì)，是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種以高維度抑制玻璃體的變形并能高純度化的玻璃體的高純度化方法、高純度玻璃體、以及能夠得到高純度玻璃管的玻璃管的制造方法和裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法是，從配置在外周面外側(cè)的至少1對(duì)電極，對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體的縱向的至少一部分，在玻璃體的大致徑向上施加電壓。
再有，作為玻璃體，具體地說，可以舉出使用利用適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ㄒ砸?guī)定尺寸加工成的圓柱狀玻璃棒或圓筒狀玻璃管等。
此外，電極是，在玻璃體的圓周方向上，分別配置多個(gè)陽極和陰極，分別設(shè)定各陽極和各陰極的電位，是優(yōu)選的。
此外，使玻璃體與電極在玻璃體的圓周方向上相對(duì)地?cái)[動(dòng)，是優(yōu)選的。
此外，具有在施加電壓之后，去除從玻璃體的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序，是優(yōu)選的。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法是，使圓筒形的玻璃體以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以在大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)、并從配置在玻璃體的外周面?zhèn)扰c內(nèi)周面?zhèn)鹊碾姌O，對(duì)玻璃體的縱向的至少一部分，在玻璃體的大致徑向上施加電壓。此外，轉(zhuǎn)速在大于等于1rpm且小于等于20rpm，是優(yōu)選的。
此外，使電壓的電壓梯度為從玻璃體的內(nèi)周面?zhèn)认蛲庵苊鎮(zhèn)仁秦?fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加電壓之后，去除從玻璃體的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序，是優(yōu)選的。
或者，使電壓的電壓梯度為從玻璃體外周面?zhèn)认騼?nèi)周面?zhèn)仁秦?fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加電壓之后，去除從玻璃體的內(nèi)周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序，是優(yōu)選的。
此外，對(duì)玻璃體的有效部的整個(gè)縱向同時(shí)施加電壓，是優(yōu)選的。
或者，對(duì)玻璃體，在縱向上依次施加電壓，是優(yōu)選的。
此外，對(duì)玻璃體在縱向上依次施加電壓，并對(duì)施加電壓的部位依次進(jìn)行冷卻，是優(yōu)選的。
此外，在玻璃體的大致徑向上施加電壓的情況下，玻璃體的有效部的縱向長度為大于等于500mm，是優(yōu)選的。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法是，從配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體的縱向的第1端面和第2端面的外側(cè)的電極，在玻璃體的縱向上施加電壓。
此外，使電壓的電壓梯度為在從玻璃體的第1端面向第2端面的方向上是負(fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加電壓之后，去除從玻璃體的第2端面到規(guī)定深度的區(qū)域的端部去除工序，是優(yōu)選的。
此外，在玻璃體的縱向上施加電壓的情況下，玻璃體的有效部的縱向長度為不到500mm，是優(yōu)選的。
此外，可以使電極與玻璃體不接觸地施加電壓。
此外，可以使電極的至少一部分與上述玻璃體接觸。
此外，對(duì)圓柱形的玻璃體的、施加電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度不到1450℃，并施加電壓，是優(yōu)選的。
或者，對(duì)玻璃體的施加電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度不到1300℃，并施加電壓，是優(yōu)選的。
此外，對(duì)玻璃體的施加電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于450℃，并施加電壓，是優(yōu)選的。
或者，對(duì)玻璃體的施加電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于600℃，并施加電壓，是優(yōu)選的。
或者，對(duì)玻璃體的施加電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于900℃，并施加電壓，是優(yōu)選的。
此外，使玻璃體的有效部中包含的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.01重量ppm，是優(yōu)選的。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高純度玻璃體是，利用在玻璃體的大致徑向上施加電壓的上述的玻璃體的高純度化方法施行了高純度化處理，其外徑大于等于100mm且有效部的縱向長度為大于等于500mm的玻璃體。
電壓施加到玻璃體的大致徑向上的高純度玻璃體，在有效部的縱向長度長的情況下，由于不因其長度而妨礙高純度化處理，故可良好地進(jìn)行高純度化處理。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高純度玻璃體是，利用在玻璃體的縱向上施加電壓的，上述的玻璃體的高純度化方法施行了高純度化處理，外徑大于等于100mm且有效部的縱向長度為不到500mm的玻璃體。
電壓施加到玻璃體的縱向上的高純度玻璃體，在有效部的縱向長度短的情況下，由于其長度短，故可良好地進(jìn)行高純度化處理。
此外，關(guān)于高純度玻璃體，玻璃體的有效部中的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.01重量ppm，是優(yōu)選的。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使穿孔鉆模與玻璃體接觸時(shí)，從設(shè)置在玻璃管外周面的外側(cè)的至少1對(duì)電極對(duì)玻璃管施加電壓，在玻璃管的大致徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
再有，這里所謂的穿孔，不僅包含在圓柱狀玻璃體上鉆孔，還包含擴(kuò)大圓筒狀玻璃體的孔的內(nèi)徑(擴(kuò)徑)。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使穿孔鉆模與玻璃體接觸時(shí)，對(duì)穿孔鉆模與玻璃體的外周側(cè)、或者玻璃管的內(nèi)周側(cè)與外周側(cè)施加電壓，在玻璃體或玻璃管的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使穿孔鉆模與玻璃體接觸時(shí)，從配置在玻璃體的縱向的第1端面和第2端面的外側(cè)的電極，對(duì)玻璃體施加電壓，在玻璃管的縱向上產(chǎn)生電壓梯度。
此外，在玻璃管成形之后，去除玻璃管上的電壓梯度被降低的一側(cè)的至少邊緣部，是優(yōu)選的。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、使其與由發(fā)熱加熱的玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過接觸把玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中，在玻璃體外周面的外側(cè)具有至少1對(duì)電極。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、以及與由上述發(fā)熱體加熱的上述玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過上述接觸把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中穿孔鉆模是電極，同時(shí)，在玻璃體的外周側(cè)具有電極，或者在玻璃管的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)具有電極。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、以及與由上述發(fā)熱體加熱的上述玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過上述接觸把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在玻璃體的縱向的兩端面的外側(cè)具有至少1對(duì)電極。
此外，對(duì)穿孔鉆模的至少與玻璃體接觸的部分進(jìn)行表面處理，以使之含有碳化硅、熱解碳、金屬碳化物中的任一種，是優(yōu)選的。
在此，在把電極設(shè)置在玻璃管的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)的情況下，如果把發(fā)熱體和穿孔鉆模的材質(zhì)定為作為導(dǎo)電性材料的石墨，就可以把這些發(fā)熱體和穿孔鉆模作為電極來利用。此外，穿孔鉆模的石墨中，石墨以外的雜質(zhì)離子的含有量為小于等于1ppm，是優(yōu)選的。


圖1為可用于本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的第1高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖2為說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的圖。
圖3為說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的其它方式的圖。
圖4為說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的其它方式的圖。
圖5為說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的其它方式的圖。
圖6為可用于本發(fā)明的第2實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法的第2高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖7為可用于本發(fā)明的第3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式的變形例玻璃體的高純度化方法的第3高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖8為可用于本發(fā)明的第3實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的第4高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖9為說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的圖。
圖10為可用于本發(fā)明的第4實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的第5高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖11為說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式的變形例的概略縱剖面圖。
圖12為說明本發(fā)明的其它實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的圖。
圖13為說明本發(fā)明的其它實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的圖。
圖14為可用于本發(fā)明的第5實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的第6高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖15為說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的圖。
圖16為可用于本發(fā)明的第6實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法的第7高純度化裝置的概略縱剖面圖。
圖17為示出用于實(shí)施本發(fā)明的第7實(shí)施方式的玻璃管的制造方法的制造裝置的概要圖。
圖18為圖17中示出的加熱爐附近的主要部分的模式圖。
圖19為示出第7實(shí)施方式的裝置的變形例的主要部分的模式圖。
圖20為示出本發(fā)明的第8實(shí)施方式的裝置的主要部分的模式圖。
圖21為示出本發(fā)明的第9實(shí)施方式的裝置的主要部分的模式圖。
圖22為示出本發(fā)明的第10實(shí)施方式的裝置的主要部分的模式圖。
圖23為示出本發(fā)明的第11實(shí)施方式的裝置的主要部分的模式圖。
圖24為示出本發(fā)明的第12實(shí)施方式的裝置的概要圖。
圖25為實(shí)施現(xiàn)有的玻璃管的制造方法的裝置的主要部分的模式圖。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施方式)本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法的第1實(shí)施方式是，從使其與外周面?zhèn)冉佑|的一對(duì)或多對(duì)電極，對(duì)圓筒形的玻璃體(下面，稱為玻璃管)在大致徑向上施加電壓，利用其電壓梯度使玻璃體中包含的雜質(zhì)移動(dòng)到一個(gè)電極側(cè)。
下面，說明能夠?qū)嵤┍緦?shí)施方式的高純度化方法的高純度化裝置。
第1高純度化裝置100，如圖1的概略縱剖面圖所示，具有長形的基臺(tái)21；沿著基臺(tái)21的縱向以特定距離配置，以便能夠圍繞玻璃管11的加熱單元22；以及電源51。
配置基臺(tái)21以使縱向呈大致鉛直方向，通過第1支持臺(tái)32對(duì)基臺(tái)21安裝著能夠在加熱單元22的上方夾持玻璃管11的一個(gè)端部的第1卡盤31。通過第2支持臺(tái)42在基臺(tái)21之外安裝著能夠在加熱單元22的下方夾持玻璃管11的另一端部的第2卡盤41。第1卡盤31和第2卡盤41分別利用電機(jī)(未圖示)互相同步地旋轉(zhuǎn)，由此，使玻璃管11能夠以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)。
此外，為了使玻璃管11容易對(duì)第1卡盤31和第2卡盤41進(jìn)行裝卸，把第2支持臺(tái)42構(gòu)成為可在鉛直方向上移動(dòng)。
進(jìn)而，在加熱單元22的內(nèi)側(cè)設(shè)有以夾住玻璃管11外周的方式配置的一對(duì)電極1、2。這些電極1、2具有與加熱單元22相同程度的長度，這是在遍及玻璃管11的有效部11a的整個(gè)縱向可以接觸的長度。電極1、2由設(shè)置在基臺(tái)21的電極支持部3支持。使該電極支持部3能夠移動(dòng)，以便把電極1、2分別在玻璃管11的徑向上開閉，并使電極支持部3能夠?qū)τ傻?、第2卡盤31、41夾持的玻璃管11接觸，以便夾入該玻璃管11。此外，電極1、2與玻璃管11接觸的面作成以與玻璃管11的外周面一樣的曲率彎曲的形狀。由此，能夠在電極1、2與玻璃管之間得到所需的接觸面積。
電源51通常是直流電源，例如從正極引出的導(dǎo)線與電極2連接，從負(fù)極引出的導(dǎo)線與電極1連接。即，電極2作為陽極，電極1作為陰極。再有，也可以把陽極與陰極顛倒過去。作為電極1、2的原料可以舉出石墨或表面處理石墨等。特別是，為考慮到電極1、2與玻璃管11進(jìn)行接觸時(shí)，電極1、2的原料是表面處理石墨，是優(yōu)選的。作為表面處理石墨的具體例，優(yōu)選地，可舉出在表面上設(shè)置了熱解碳(PyC)、金屬碳化物(NbC、TaC、TiC、ZrC)、或碳化硅(SiC)的石墨。通過使用這樣的表面處理石墨，可防止雜質(zhì)從電極1、2侵入玻璃管11。
加熱單元22具有圓筒形發(fā)熱體，可利用例如電阻加熱方式使該發(fā)熱體發(fā)熱。
此外，作為加熱單元22具有的發(fā)熱體的原料，優(yōu)選地，可舉出碳等。
在此，石墨等碳中，雜質(zhì)的含有量為小于等于1ppm是優(yōu)選的，由此，雜質(zhì)侵入玻璃管11中變得困難。
此外，在例如第1卡盤上端部31A設(shè)有能夠與被夾持的玻璃管11的空間連通的氣管84，氣管84通過能夠?qū)嵤┝髀烽_關(guān)的閥82與內(nèi)側(cè)氣體供給裝置83連接。進(jìn)而，在例如第2卡盤41下端設(shè)有能夠與被夾持的玻璃管11的空間連通的氣管63，氣管63通過能夠?qū)嵤┝髀烽_關(guān)的閥61與吸氣泵81連接。
此外，第1高純度化裝置100設(shè)有從基臺(tái)21上方向下方吹出外側(cè)氣體G2的氣體吹出口27。
其次，說明使用第1高純度化裝置100的本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法。
在第2卡盤41與加熱單元22充分離開的狀態(tài)下，利用第1卡盤31夾持玻璃管(石英管)11的上端。再有，通過驅(qū)動(dòng)電極支持部3，電極1、2成為開狀態(tài)。
在此，玻璃管11是在進(jìn)行高純度化的有效部11a的上下與虛擬管11b連接的玻璃管。由第1卡盤31、第2卡盤41夾持的部分為虛擬管11b。虛擬管通常是純度低的、廉價(jià)的管，在高純度化后，虛擬管從有效部11a切離。有效部11a的大致全部區(qū)域接受來自加熱單元22的熱、可加熱到不到1300℃的溫度的長度。有效部11a的原料在作為光纖使用時(shí)，通常定為含有SiO299.99重量％以上的高純度SiO2，但是，也可以含有氟或氯、硼、鍺等調(diào)整折射率用的添加物。此時(shí)，SiO2的濃度根據(jù)這些添加物的分量而降低。再有，這些添加物不包含在本說明書中的雜質(zhì)陽離子的范疇內(nèi)。
其次，使第2支持臺(tái)42在鉛直方向上向加熱單元22移動(dòng)，用第2卡盤41夾持玻璃管11的下端。而且，利用電極支持部3使電極1、2向玻璃管11移動(dòng)，如圖2所示，使電極1、2對(duì)玻璃管11進(jìn)行接觸，以便夾住外周的一部分。
其次，把閥82定為閉狀態(tài)、把閥61定為開狀態(tài)，使吸氣泵81工作，在從玻璃管11的空心排出氣體后，把閥82定為開狀態(tài)，把閥61定為閉狀態(tài)，使內(nèi)側(cè)氣體供給裝置83工作，把內(nèi)側(cè)氣體G1供給到該空心。根據(jù)需要，把閥82作為閉狀態(tài)。內(nèi)側(cè)氣體G1作為氬等稀有氣體或氮?dú)獾?。通過調(diào)整內(nèi)側(cè)氣體G1的供給量等把玻璃管11空心內(nèi)的內(nèi)側(cè)氣體G1的壓力作為-0.5kPa·gage～-1.5kPa·gage，是優(yōu)選的。內(nèi)側(cè)氣體G1的壓力為正壓是更優(yōu)選的，此時(shí)，G1的壓力作為0.1kPa·gage～1.0kPa·gage。
其次，使氬等稀有氣體或氮?dú)獾韧鈧?cè)氣體G2從氣體吹出口27起、從基臺(tái)21的上方向下方流動(dòng)，使加熱單元22工作在不到1300℃的溫度下加熱玻璃管11，同時(shí)，使電源51工作從電極1、2對(duì)玻璃管11施加電壓。電壓通常為直流電壓，設(shè)定為1kV～50kV范圍內(nèi)，是優(yōu)選的。外側(cè)氣體G2的流量作為10升/分～20升/分，外側(cè)氣體G2的壓力作為0.1kPa·gage～1.0kPa·gage，是優(yōu)選的。此外，內(nèi)側(cè)氣體G1的壓力與外側(cè)氣體G2的壓力大致相等，是優(yōu)選的。
在此，如圖2所示，作為陽極的電極2和作為陰極的電極1以使電極1、2對(duì)置的方式與玻璃11外周面的外側(cè)接觸配置。由此，對(duì)玻璃管11施加電壓梯度的方向?yàn)椴ＡЧ?1的大致徑向的電壓。此外，電壓梯度是從電極2接觸的一側(cè)向電極1接觸的一側(cè)為負(fù)的梯度。再有，所謂電壓的電壓梯度方向?yàn)椴ＡЧ?1的大致徑向，除了包含在玻璃管11的內(nèi)周面?zhèn)扰c外周面?zhèn)戎g在半徑方向上產(chǎn)生電壓差之外，還包括在玻璃管11的直徑方向上產(chǎn)生電壓差。在本實(shí)施方式中，在電極1、2之間，在玻璃管11的直徑方向上產(chǎn)生電壓梯度。
圖2以模式圖示出在產(chǎn)生電壓梯度的狀態(tài)下的玻璃管11半徑方向的剖面圖。
由于該電壓梯度，玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子C(鋰離子、納離子、鉀離子等堿金屬離子或銅離子等)，如圖2(a)所示，向作為陰極的電極1所接觸的玻璃管11的外周面?zhèn)确较蛞苿?dòng)。
然而，通過持續(xù)施加該電壓一定時(shí)間，如圖2(b)所示，能夠使玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子C集中到作為陽極的電極1所接觸的部分附近而偏析。
此時(shí)，對(duì)玻璃管11進(jìn)行加熱，以使至少施加電壓的部分即有效部11a的溫度不到1300℃，是可以的。玻璃管11被加熱，溫度上升，從而包含在玻璃管11內(nèi)的雜質(zhì)陽離子的擴(kuò)散系數(shù)上升，變得容易向電壓梯度為負(fù)的方向移動(dòng)。
在玻璃管11的加熱溫度低的狀態(tài)下，雜質(zhì)很難從電極1、2混入玻璃管11內(nèi)，在選定作為電極1、2使用的材質(zhì)時(shí)，自由度變寬。但是，施加電壓的處理時(shí)間需設(shè)置得較長，或者，取決于雜質(zhì)陽離子的種類，使之在玻璃管11內(nèi)移動(dòng)變得困難。
在玻璃管11的加熱溫度高的狀態(tài)下，可縮短施加電壓的處理時(shí)間。但是，由于玻璃管11變得容易變形，同時(shí)，取決于電極1、2的材料，雜質(zhì)會(huì)容易混入玻璃管11內(nèi)，故希望能夠作為電極1、2使用的材質(zhì)是例如上述那樣的表面處理石墨等。
加熱有效部11a以使其溫度大于等于450℃，是優(yōu)選的。加熱有效部11a以使其溫度大于等于600℃，是更優(yōu)選的。加熱有效部11a以使其溫度大于等于900℃，是最優(yōu)選的。只要是大于等于450℃的溫度，堿金屬的去除就是容易的；只要是大于等于600℃的溫度，2價(jià)金屬離子(Cu+2等)的去除基本上就是容易的；只要是大于等于900℃的溫度，鐵離子(Fe+3)或鎳離子(N+2)的去除就是容易的。
但是，當(dāng)玻璃管11暴露在超過1300℃的溫度下時(shí)，玻璃管11的變形就變得顯著，對(duì)高純度化后的玻璃管11附加用于使內(nèi)徑和外徑在縱向上為恒定的后加工工序的必要性極高。
從而，對(duì)玻璃管11的加熱溫度優(yōu)選的下限值為450℃或600℃，上限值為不到1300℃(在以下的實(shí)施方式中也一樣)。
在施加電壓的工序中，通過使第1卡盤31與第2卡盤41同步旋轉(zhuǎn)、同時(shí)，使其旋轉(zhuǎn)方向短周期地進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸對(duì)電極1、2在圓周方向上進(jìn)行擺動(dòng)，是可以的。例如，如圖3所示，通過使玻璃管11擺動(dòng)，以使玻璃管11外周面中每個(gè)半周區(qū)(圖中，由虛線X分段的區(qū))分別與電極1、2進(jìn)行接觸，能夠在遍及玻璃管11內(nèi)的徑向剖面的整個(gè)范圍內(nèi)到處施加電壓，有效地促進(jìn)雜質(zhì)陽離子的移動(dòng)，同時(shí)，能夠使雜質(zhì)陽離子在玻璃管11外周面附近的較大范圍內(nèi)偏析。從而，能夠使雜質(zhì)陽離子在外周面附近的淺區(qū)內(nèi)偏析，能夠有效地?cái)U(kuò)大已高純度化的區(qū)。
此外，通過使玻璃管擺動(dòng)，玻璃管11能夠把從加熱單元22接受的熱在圓周方向上更加均勻化。于是，能夠更可靠地降低玻璃管11的溫度在圓周方向上成為不均勻所導(dǎo)致的玻璃管11的變形。在玻璃管圓周方向上部分地設(shè)置高純度化裝置的加熱單元的情況下，使玻璃管擺動(dòng)，是特別優(yōu)選的。
在施加電壓的工序之后，實(shí)施去除從玻璃管11的外周面到規(guī)定深度的區(qū)的表面去除工序，是可以的。由此，能夠去除在玻璃管11外周面?zhèn)绕龅碾s質(zhì)陽離，可得到只殘留已高純度化的部分的玻璃管11。表面去除工序可通過使用磨削加工處理或氟酸等化學(xué)蝕刻處理，或火焰研磨處理等來實(shí)施。
下面示出上面已說明的第1實(shí)施方式的玻璃體(玻璃管)的高純度化方法中優(yōu)選的實(shí)施條件。
玻璃管外徑120mm玻璃管內(nèi)徑10mm～15mm玻璃管縱向長度1200mm加熱單元的溫度1200℃施加電壓40kV電壓施加工序時(shí)間30小時(shí)表面去除工序中去除的從玻璃管外周面起的深度1.5mm電極(每1個(gè))的寬度48mm。
這里所謂的電極的寬度是指，例如，在圖2所示那樣的玻璃體剖面方向上，對(duì)電極與玻璃體進(jìn)行接觸的部分在切線方向上以直線測(cè)出的長度。
在根據(jù)這樣的條件進(jìn)行了高純度化處理的玻璃管11中，可以使有效部11a中包含的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.01重量ppm。
此外，表1示出第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法中的加熱溫度、施加電壓、處理時(shí)間的關(guān)系的一例。
表1

表1示出的例1的情況下，能夠使堿金屬的雜質(zhì)陽離子移動(dòng)。例2的情況下，除了堿金屬之外，還能夠使2價(jià)以下的金屬離子移動(dòng)。例3的情況下，除了例1、例2中可移動(dòng)的雜質(zhì)陽離子之外，還能夠使其它雜質(zhì)陽離子也移動(dòng)。
再有，圖1示出的第1高純度化裝置100，使用一對(duì)電極1、2對(duì)玻璃管11施加電壓。該情況下電極(每一個(gè))的寬度作為玻璃體外徑的20％-40％，是優(yōu)選的。
此外，也可以構(gòu)成為，設(shè)置多對(duì)電極以便施加電壓。例如，如圖4所示的模式圖那樣，也可以設(shè)置由作為陽極的電極1a、1b、1c和作為陰極的電極2a、2b、2c構(gòu)成的三對(duì)電極。此時(shí)，把電極1a、1b、1c配置在玻璃管11外周面的半個(gè)區(qū)，把電極2a、2b、2c配置在另外半個(gè)區(qū)。該情況下，電極(每一個(gè))的寬度為玻璃體外徑的10％-30％，是優(yōu)選的。而且，分別設(shè)定對(duì)成為各個(gè)對(duì)的電極1a、2a；電極1b、2b；電極1c、2c施加的電壓，是可以的。例如，在三對(duì)電極中對(duì)位于中央的電極1b、2b施加30kV電壓，對(duì)作為其它電極的電極1a、2a和電極1c、2c施加25kV電壓。由此，能夠使雜質(zhì)陽離子以電極1b接觸的部位為中心有效地進(jìn)行移動(dòng)而偏析。
此外，如圖5所示，在施加電壓的工序中，如參照?qǐng)D3說明的那樣，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸對(duì)電極1、2在圓周方向上進(jìn)行擺動(dòng)，是可以的。由此，有效地促進(jìn)雜質(zhì)陽離子的移動(dòng)，同時(shí)，能夠使雜質(zhì)陽離子在玻璃管11外周面附近的較大范圍內(nèi)偏析。
下面示出參照?qǐng)D4已說明的實(shí)施方式的玻璃體(玻璃管)的高純度化方法中優(yōu)選的實(shí)施條件。
玻璃管外徑120mm玻璃管內(nèi)徑10mm～15mm玻璃管縱向長度1200mm加熱單元的溫度1100℃施加電壓(電極1b、2b)30kV施加電壓(電極1a、2a；1c、2c)25kV電壓施加工序時(shí)間30小時(shí)表面去除工序中去除的從玻璃管外周面起的深度1.5mm電極(每1個(gè))的寬度36mm。
在根據(jù)這樣的條件進(jìn)行了高純度化處理的玻璃管11中，可以使有效部11a中包含的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為0.008重量ppm以下。
根據(jù)上面說明的本發(fā)明的第1實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法，由于抑制玻璃管的變形并能實(shí)施高純度化，還能省略用于把玻璃管內(nèi)徑和外徑在縱向上為恒定的后成形加工工序(對(duì)玻璃管的部分或整體的內(nèi)周面的切削加工，或部分或整體的縮擴(kuò)徑等)，故能顯著降低高純度化玻璃管的制造成本。這里所謂的切削加工是指，利用例如NC車床等進(jìn)行加工，以使玻璃體在縱向上其外徑變得均勻。再有，上述表面去除工序是利用蝕刻或外周磨削，以規(guī)定深度對(duì)抑制了變形并已高純度化的玻璃管的外周面進(jìn)行去除的工序。該工序只限于去除規(guī)定深度，與變形引起的后成形加工工序相比較，是極容易實(shí)施的工序。
(第2實(shí)施方式)上述玻璃體的高純度化方法的第1實(shí)施方式是對(duì)玻璃管的有效部的整個(gè)縱向同時(shí)施加電壓的方式，但是，本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法的第2實(shí)施方式是，對(duì)于玻璃管在縱向上依次進(jìn)行從使其與外周面?zhèn)冗M(jìn)行接觸的電極的、朝向大致徑向的電壓的施加。
在第2高純度化裝置200中，如圖6的概略縱剖面圖所示，構(gòu)成為，設(shè)有把縱向長度短的加熱單元23來代替第1高純度化裝置100具有的加熱單元22，同時(shí)，設(shè)有其長度與加熱單元23為相同程度的電極5、6來代替電極1、2。
此外，第2高純度化裝置200具有第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45，來分別代替第1高純度化裝置100具有的第1支持臺(tái)32和第2支持臺(tái)42。第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45構(gòu)成為，具有電機(jī)(未圖示)，可以沿著基臺(tái)21并分別以規(guī)定速度在鉛直方向上移動(dòng)。
其次，主要通過舉出與第1實(shí)施方式之不同點(diǎn)，說明使用第2高純度化裝置200的本發(fā)明的第2實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法。
與第1實(shí)施方式一樣，用第1卡盤31和第2卡盤41夾持玻璃棒11的端部。有效部11a的縱向長度比加熱單元23的縱向長度充分長，它成為以有效部11a的一部分區(qū)域接受來自加熱單元23的熱而能夠被加熱使其溫度不到1300℃的長度。
在第2實(shí)施方式中，通過使第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45沿著基臺(tái)21移動(dòng)而使玻璃管11對(duì)加熱單元23相對(duì)移動(dòng)，能夠把玻璃管11加熱到不到1300℃的溫度，同時(shí)，能夠?qū)ΣＡЧ?1的全部區(qū)域?qū)嵤┏驈较虻碾妷旱氖┘?。再有，也可以移?dòng)加熱單元來代替移動(dòng)玻璃管11。
在第2實(shí)施方式中，也與第1實(shí)施方式一樣，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，對(duì)電極5、6在圓周方向進(jìn)行擺動(dòng)來實(shí)施，是優(yōu)選的。此外，也可以在電壓施加工序之后，實(shí)施上述的表面均勻去除工序。
根據(jù)上面說明的第2實(shí)施方式，可產(chǎn)生與第1實(shí)施方式同等的效果。
再有，如圖6所示，在第2實(shí)施方式中，可以在加熱單元23的上部附近設(shè)有冷卻單元7，可以在玻璃管11中由加熱單元23進(jìn)行加熱，同時(shí)，施加電壓，對(duì)雜質(zhì)陽離偏析化的部分進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
冷卻單元，如圖6所示，是向玻璃管11噴出不活潑氣體或純凈空氣等冷卻用氣體的單元，或者是水冷的水套(未圖示)覆蓋玻璃管11的周圍的單元。此外，進(jìn)行冷卻以使玻璃管11冷卻部位的溫度成為小于等于800℃或小于等于500℃，是優(yōu)選的。
進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，直到雜質(zhì)陽離子的擴(kuò)散系數(shù)變得充分低、移動(dòng)變得困難的溫度，由此，對(duì)雜質(zhì)陽離子偏析之后的玻璃管11，在偏析了的雜質(zhì)陽離子在玻璃管11內(nèi)再次擴(kuò)散開來之前，能夠保持雜質(zhì)陽離子在玻璃管外周內(nèi)偏析的原樣。從而，能夠最大限度地得到本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法的效果。
再有，在上述第1和第2實(shí)施方式中，作為進(jìn)行高純度化處理對(duì)象的玻璃體，舉例說明了圓筒形玻璃管，但是，也可以把圓柱形的玻璃體(下面，稱為玻璃棒)作為對(duì)象。此時(shí)，能夠利用與對(duì)玻璃管進(jìn)行高純度化時(shí)一樣的裝置和方法，進(jìn)行高純度化。但是，不需要使用在玻璃管內(nèi)側(cè)流動(dòng)的內(nèi)側(cè)氣體。
如圖7所示，為了對(duì)玻璃棒進(jìn)行高純度化而優(yōu)選使用的第3高純度化裝置100a，是從圖1所示的第1高純度化裝置100去掉用來使用內(nèi)側(cè)氣體G1的結(jié)構(gòu)之后的裝置。
玻璃棒16在進(jìn)行高純度化的有效部16a的上下連接著虛擬棒16b而形成。有效部16a的材質(zhì)與上述玻璃管11的有效部11a一樣，虛擬棒16b的材質(zhì)與上述玻璃管11的虛擬管11b一樣。
此外，該圖7示出的第3高純度化裝置100a，在對(duì)有效部16a的整個(gè)縱向同時(shí)施加電壓的情況下使用，但是，對(duì)玻璃棒16也可以采用在縱向上依次施加徑向電壓的方法。例如，也能夠定為與如參照?qǐng)D6說明的那樣，對(duì)玻璃管11在縱向上依次施加大致徑向電壓的情況一樣，對(duì)玻璃棒16進(jìn)行高純度化處理。
此外，玻璃棒與在內(nèi)側(cè)形成了空間的玻璃管不同，由于它是實(shí)心的玻璃體，故與玻璃管相比，很難產(chǎn)生熱引起的變形。為此，可以把進(jìn)行高純度化時(shí)加熱溫度的上限設(shè)定得比玻璃管高。對(duì)于玻璃棒，加熱溫度優(yōu)選上限值為1450℃。
例如，與第1實(shí)施方式中示出的例1-例3(參照表1)不同，在與第1實(shí)施方式大致一樣的條件下對(duì)玻璃進(jìn)行高純度化處理的情況下，例如當(dāng)把加熱溫度定為1400℃、把施加電壓定為40kV時(shí)，處理時(shí)間成為24小時(shí)，能夠使與例3一樣的雜質(zhì)陽離子移動(dòng)。
(第3實(shí)施方式)本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法的第3實(shí)施方式是，從配置在內(nèi)周面?zhèn)群屯庵苊鎮(zhèn)鹊碾姌O，對(duì)玻璃管在大致徑向上施加電壓，利用其電壓梯度使玻璃體中包含的雜質(zhì)移動(dòng)到外周面?zhèn)然騼?nèi)周面?zhèn)取?br> 第4高純度化裝置300，如圖8的概略縱剖面圖所示，具有長形的基臺(tái)21；沿著基臺(tái)21的縱向以特定距離配置，以便能夠圍繞玻璃管11的加熱單元22；以及電源51。
基臺(tái)21配置成縱向呈大致鉛直方向，通過第1支持臺(tái)32對(duì)基臺(tái)21安裝著能夠在加熱單元22的上方夾持玻璃管11的一個(gè)端部的第1卡盤31。通過第2支持臺(tái)42在基臺(tái)21上安裝著能夠在加熱單元22的下方夾持玻璃管11的另一端部的第2卡盤41。第1卡盤31和第2卡盤41分別利用電機(jī)(未圖示)互相同步地旋轉(zhuǎn)，由此，使玻璃管11能夠以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)。
此外，為了使玻璃管11容易對(duì)第1卡盤31和第2卡盤41進(jìn)行裝卸。把第2支持臺(tái)42構(gòu)成為可在鉛直方向上移動(dòng)。
電極固定構(gòu)件33安裝在第1卡盤31的上方，長的內(nèi)側(cè)電極12通過穿過第1卡盤上端部31A的導(dǎo)電性電極連接部14，被夾持在電極固定構(gòu)件33上。這里，內(nèi)側(cè)電極12構(gòu)成為，沿鉛直方向朝下延伸到加熱單元22的下端附近。內(nèi)側(cè)電極12構(gòu)成為，設(shè)定其橫剖面上的最大外徑以使其比對(duì)高純度化處理提供的玻璃管11的內(nèi)徑小，以便玻璃管11與內(nèi)側(cè)電極12不接觸。
此外，在例如第1卡盤的上端部31A上設(shè)有能夠與被夾持的玻璃管11的空心連通的氣管84，氣管84通過能夠?qū)嵤┝髀烽_關(guān)的閥82與內(nèi)側(cè)氣體供給裝置83連接。進(jìn)而，在例如第2卡盤41下端設(shè)有能夠與被夾持的玻璃管11的空心連通的氣管63，氣管63通過能夠?qū)嵤┝髀烽_關(guān)的閥61與吸氣泵81連接。
電源51通常是直流電源，從正極引出的導(dǎo)線與電極連接部14連接。作為內(nèi)側(cè)電極12和電極連接部14的原料可以舉出上述的石墨或表面處理石墨等。特別是，內(nèi)側(cè)電極12的原料是表面處理石墨，是優(yōu)選的。
另一方面，從電源51的負(fù)極引出的導(dǎo)線與加熱單元22具有的發(fā)熱體連接。發(fā)熱體的原料，優(yōu)選地，可舉出碳等。
在此，石墨等碳中，雜質(zhì)的含有量為小于等于1ppm是優(yōu)選的，由此，雜質(zhì)侵入玻璃管11中變得困難。
此外，第4高純度化裝置300設(shè)有從基臺(tái)21上方向下方吹出外側(cè)氣體G2的氣體吹出口27。
其次，說明使用第4高純度化裝置300的本發(fā)明的第3實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法。
在第2卡盤41與加熱單元22充分離開的狀態(tài)下，利用第1卡盤31夾持玻璃管(石英管)11的上端，以便把內(nèi)側(cè)電極12收容在玻璃管11的空心內(nèi)。
這里，玻璃管11與在第1實(shí)施方式中說明的一樣。
其次，使第2支持臺(tái)42在鉛直方向上向加熱單元22移動(dòng)，用第2卡盤41夾持玻璃管11的下端。在此，進(jìn)行安裝，以使玻璃管11的中心軸與內(nèi)側(cè)電極12的中心軸一致，玻璃管11對(duì)內(nèi)側(cè)電極12不接觸。
其次，把閥82定為閉狀態(tài)、把閥61定為開狀態(tài)，使吸氣泵81工作，在進(jìn)行來自玻璃管11的空心的氣體排氣之后，把閥82定為開狀態(tài)，把閥61定為閉狀態(tài)，使內(nèi)側(cè)氣體供給裝置83工作，把內(nèi)側(cè)氣體G1供給到該空心。根據(jù)需要，把閥82作為閉狀態(tài)。內(nèi)側(cè)氣體G1作為氬等稀有氣體或氮?dú)獾?。通過調(diào)整內(nèi)側(cè)氣體G1的供給量等使玻璃管11空心內(nèi)的內(nèi)側(cè)氣體G1的壓力為-0.5kPa·gage～-1.5kPa·gage，是優(yōu)選的?；蛘?，內(nèi)側(cè)氣體G1的壓力為正壓是優(yōu)選的，此時(shí)，G1的壓力為0.1kPa·gage～1.0kPa·gage。
其次，使氬等稀有氣體或氮?dú)獾韧鈧?cè)氣體G2從氣體吹出口27起、從基臺(tái)21的上方向下方流動(dòng)，使加熱單元22工作，在不到1300℃的溫度下加熱玻璃管11，同時(shí)，使電源51工作，對(duì)玻璃管11施加電壓，由此實(shí)施電壓施加工序。電壓通常為直流電壓，設(shè)定在1kV～50kV范圍內(nèi)，是優(yōu)選的。外側(cè)氣體G2的流量為10升/分～20升/分，外側(cè)氣體G2的壓力為0.5kPa·gage-1.5kPa·gage，是優(yōu)選的。
在此，把作為陽極的內(nèi)側(cè)電極12和作為陰極的加熱單元22以使12與22對(duì)置的方式配置在玻璃管11的內(nèi)側(cè)和外側(cè)、，同時(shí)，內(nèi)側(cè)氣體G1介于內(nèi)側(cè)電極12與玻璃管11之間，外側(cè)氣體G2介于陰極與玻璃管11之間。由此，對(duì)玻璃管11施加電壓梯度的方向?yàn)椴ＡЧ?1的大致徑向的電壓。此外，電壓梯度是從玻璃管11的內(nèi)周面?zhèn)认蛲庵苊鎮(zhèn)葹樨?fù)的梯度。再有，在本實(shí)施方式中，所謂電壓的電壓方向?yàn)椴ＡЧ?1的大致徑向，包含內(nèi)側(cè)電極12偏離玻璃管11的中心軸等，并且，還包含電壓梯度的方向偏離玻璃管11的徑向的情況。
由此，玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子C，如作為圖8的主要部分剖面圖的圖9(a)所示，向玻璃管11的外周面方向移動(dòng)。
而且，通過把電壓施加工序持續(xù)一定時(shí)間，能夠使玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子C從玻璃管11的外周面擴(kuò)散，利用外側(cè)氣體G2的流動(dòng)使其在第1高純度化裝置100排出，或者，如圖9(b)的主要部分剖面圖所示，能夠使其在玻璃管11的外周面附近偏析。
此外，如上述那樣，在不到1300℃的溫度下對(duì)玻璃管11進(jìn)行加熱，是可以的。
在本實(shí)施方式中，電壓施加工序通過使第1卡盤31與第2卡盤41同步旋轉(zhuǎn)，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以在大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)來實(shí)施。在此，還包括玻璃管11的中心軸與上述旋轉(zhuǎn)軸多少有些偏離的情況。
通過把轉(zhuǎn)速定為大于等于1rpm，玻璃管11能夠把從加熱單元22接受的熱在圓周方向上更加均勻化。于是，能夠更有效地降低玻璃管11的溫度在圓周方向上成為不均勻所導(dǎo)致的玻璃管11的變形。特別是，在玻璃管圓周方向上不連續(xù)地設(shè)置高純度化裝置的加熱單元的情況下，在上述轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)使玻璃是旋轉(zhuǎn)，是優(yōu)選的。
另一方面，通過把轉(zhuǎn)速定為小于等于100rpm，能夠有效地抑制離心力導(dǎo)致的玻璃管11的變形。特別是，當(dāng)把轉(zhuǎn)速定為小于等于20rpm時(shí)能夠更可靠地抑制離心力導(dǎo)致的玻璃管11的變形，是優(yōu)選的。
在電壓施加工序之后，能夠根據(jù)需要實(shí)施均勻地去除從玻璃管11的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面均勻去除工序，由此，能夠更可靠地進(jìn)行玻璃管11的高純度化。
下面示出第3實(shí)施方式的玻璃體的高純度化方法中優(yōu)選的實(shí)施條件。
玻璃管外徑75mm～150mm玻璃管內(nèi)徑52.5mm～105mm玻璃管縱向長度1000mm～1500mm電壓施加工序時(shí)間20小時(shí)～30小時(shí)表面去除工序中去除的從玻璃管外周面起的深度0.1mm～0.3mm。
根據(jù)上面說明的本發(fā)明的第3實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法，由于抑制玻璃管的變形并能實(shí)施高純度化，還能省略用于把玻璃管內(nèi)徑和外徑在縱向上為恒定的后成形加工工序(對(duì)玻璃管的內(nèi)周面和外周面的切削，或部分或整體的縮擴(kuò)徑等)，故能顯著降低高純度化玻璃管的制造成本。再有，根據(jù)需要附加的上述表面均勻去除工序是，以規(guī)定深度對(duì)抑制了變形并已作成高純度化的玻璃管的周面進(jìn)行去除的工序。該工序只限于均勻地去除規(guī)定深度的工序，與變形引起的后成形加工工序相比較，是極容易實(shí)施的工序。再有，各個(gè)電極也可以與玻璃管相接。
(第4實(shí)施方式)在第5高純度化裝置400中，如圖10的概略縱剖面圖所示，構(gòu)成為，設(shè)有把縱向長度短的加熱單元23來代替第4高純度化裝置300具有的加熱單元22，同時(shí)，設(shè)有其長度與加熱單元23為相同程度的內(nèi)側(cè)電極13來代替內(nèi)側(cè)電極12。
此外，第5高純度化裝置400具有第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45，來分別代替第4高純度化裝置300具有的第1支持臺(tái)32和第2支持臺(tái)42。第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45構(gòu)成為，具有電機(jī)(未圖示)，可以沿著基臺(tái)21并分別以規(guī)定速度在鉛直方向上移動(dòng)。
其次，主要通過舉出與第3實(shí)施方式之不同點(diǎn)，說明使用第5高純度化裝置400的本發(fā)明的第4實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法。
與第3實(shí)施方式一樣，用第1卡盤31和第2卡盤41夾持玻璃管(石英管)11的端部。有效部11a的縱向長度比加熱單元23的縱向長度充分長，有效部11a的一部分區(qū)接受來自加熱單元22的熱而能夠被加熱到不到1300℃的溫度的長度。
在第4實(shí)施方式中，通過使第1支持臺(tái)35和第2支持臺(tái)45沿著基臺(tái)21移動(dòng)而使玻璃管11對(duì)加熱單元23相對(duì)移動(dòng)，能夠把玻璃管11加熱到不到1300℃的溫度，同時(shí)，能夠?qū)ΣＡЧ?1的全部區(qū)域?qū)嵤┦┘与妷旱碾妷菏┘庸ば?。再有，也可以移?dòng)加熱單元來代替移動(dòng)玻璃管11。
此外，在本實(shí)施方式中也是，使用圖6示出的冷卻單元7對(duì)施加電壓后的玻璃管11進(jìn)行冷卻，是可以的。
在第4實(shí)施方式中，也與第3實(shí)施方式一樣，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實(shí)施。把轉(zhuǎn)速定為大于等于1rpm且小于等于20rpm更好。此外，也可以在電壓施加工序之后，實(shí)施上述的表面去除工序。
根據(jù)上面說明的第4實(shí)施方式，可產(chǎn)生與第3實(shí)施方式同等的效果。
在第3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式中，如圖11的概略剖面圖所示，也可以在玻璃管11的外周面與加熱單元22、23之間另外配置與電源連接的外側(cè)電極15，來代替加熱單元22、23與電源不連接。
此外，在第3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式中，把內(nèi)側(cè)電極作為陽極，把外側(cè)電極或加熱單元作為陰極，但是也可以例示把內(nèi)側(cè)電極作為陰極，把外側(cè)電極或加熱單元作為陽極的實(shí)施方式。
在此，與上述第3和第4實(shí)施方式一樣，對(duì)玻璃管11施加電壓梯度的方向?yàn)椴ＡЧ?1的大致徑向的電壓，但是，電壓梯度為從玻璃管11的外周面?zhèn)认騼?nèi)周面?zhèn)葹樨?fù)的梯度。
由此，玻璃管中含有的雜質(zhì)陽離子(鋰離子、鈉離子、鉀離子等堿金屬離子或銅離子等)向玻璃管的內(nèi)周面方向移動(dòng)。
于是，在電壓施加工序之后，實(shí)施去除從玻璃管的內(nèi)周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序，由此，能夠更可靠地進(jìn)行玻璃管的高純度化。
此外，在上述第3和第4實(shí)施方式中，是把內(nèi)側(cè)氣體封入玻璃管11的空心內(nèi)，同時(shí)，使外側(cè)氣體流動(dòng)的方式，但是，也可以是使內(nèi)側(cè)氣體在空心內(nèi)流動(dòng)，同時(shí)，使外側(cè)氣體在基臺(tái)內(nèi)流動(dòng)的方式。
此外，在上述實(shí)施方式中，例示了在電壓施加工序中使用內(nèi)側(cè)氣體G1和外側(cè)氣體G2的方式，但是，本發(fā)明實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法不限定于此。
即，還能夠例示如不使用內(nèi)側(cè)氣體G1，使內(nèi)側(cè)電極對(duì)以中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的玻璃管的內(nèi)周面進(jìn)行滑動(dòng)接合的方式；不使用外側(cè)氣體G2，使外側(cè)電極對(duì)以中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的玻璃管的外周面進(jìn)行滑動(dòng)接合的方式；以及把它們組合起來的方式(參照?qǐng)D12，此時(shí)，不需要內(nèi)側(cè)氣體G1、外側(cè)氣體G2)等。作為與玻璃管進(jìn)行滑動(dòng)接合的電極，為了可靠地抑制雜質(zhì)從電極向玻璃管移動(dòng)，優(yōu)選地，可例示上述的表面處理石墨。
此外，如圖13概略面圖所示，也可以在玻璃管11的外周面與加熱單元22、23之間另外配置與電源連接而且與玻璃管11的外周面接觸的外側(cè)電極15，來代替加熱單元22、23與電源不連接。
此外，下面示出圖12示出的實(shí)施方式的玻璃體(玻璃管)的高純度化方法中優(yōu)選的實(shí)施條件。
玻璃管外徑150mm玻璃管內(nèi)徑10mm-15mm玻璃管縱向長度1500mm加熱單元的溫度1100℃施加電壓30kV電壓施加工序時(shí)間30小時(shí)表面均勻去除工序中去除的從玻璃管外周面起的深度1.5mm。
在根據(jù)這樣的條件進(jìn)行了高純度化處理的玻璃管11中，可以使有效部11a中包含的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.010重量ppm。
(第5實(shí)施方式)第6高純度化裝置500，如圖14的概略縱剖面圖所示，具有長形的基臺(tái)71；沿著基臺(tái)71的縱向以特定距離配置，以便能夠圍繞玻璃管11的加熱單元25；以及電源52。配置基臺(tái)71以使縱向呈大致鉛直方向，通過第1支持臺(tái)37對(duì)基臺(tái)71安裝著能夠在加熱單元25的上方夾持玻璃管11的一個(gè)端部的第1卡盤36。在第1卡盤36內(nèi)部，可與玻璃管11的端面接觸地設(shè)有第1電極65。通過第2支持臺(tái)47對(duì)基臺(tái)71安裝著能夠在加熱單元25的下方夾持玻璃管11的另一端部的第2卡盤46。在第2卡盤46內(nèi)部，可與玻璃管11的端面接觸地設(shè)有第2電極66。
第1卡盤36和第2卡盤46分別具有電機(jī)(未圖示)，互相同步地旋轉(zhuǎn)，由此，使玻璃管11能夠以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)。
電源52通常是直流電源，從正極引出的導(dǎo)線與第1電極65連接。另一方面，從電源52的負(fù)極引出的導(dǎo)線與第2電極66連接。作為第1電極65和第2電極66的原料可以舉出石墨或上述的表面處理石墨等。
其次，說明使用第6高純度化裝置500的本發(fā)明的玻璃管高純度化方法的第5實(shí)施方式。
首先，準(zhǔn)備在一端上焊接連接有虛擬管19，以使中心軸對(duì)齊的玻璃管11。
用第2卡盤46夾持玻璃管11的虛擬管19側(cè)的端部，用第1卡盤36夾持另一端部。在此，玻璃管的第1端面11A(與虛擬管相反一側(cè)的端面)對(duì)第1電極65接觸，玻璃管的第2端面11B(虛擬管一側(cè)的端面)對(duì)第2電極66接觸。此外，玻璃管11的縱向長度為，玻璃管11的大致全部區(qū)域接受來自加熱單元25的熱而能夠被加熱到不到1300℃的溫度的長度。
其次，使加熱單元25工作，在不到1300℃的溫度下對(duì)玻璃管11進(jìn)行加熱，同時(shí)，使電源52工作，對(duì)玻璃管11施加電壓，由此，實(shí)施電壓施加工序。電壓通常為直流電壓，定為1kV-50kV，是優(yōu)選的。
在此，把作為陽極的第1電極65和作為陰極的第2電極66以使電極65、66對(duì)置的方式配置在玻璃管11的兩端，，同時(shí)，對(duì)玻璃管11施加電壓梯度的方向?yàn)椴ＡЧ?1的中心軸方向(縱向)的電壓。此外，電壓梯度為從玻璃管的第1端面11A向第2端面11B的方向?yàn)樨?fù)的梯度。
由此，玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子C(鋰離子、鈉離子、鉀離子等堿金屬離子或銅離子等)，如作為圖14主要部分剖面圖的圖15(a)所示，向玻璃管第2端面11B的方向移動(dòng)。
而且，通過把電壓施加工序持續(xù)一定時(shí)間，能夠使玻璃管11的雜質(zhì)陽離子C，如圖15(b)所示，在虛擬玻璃管19中偏析。
在電壓施加工序之后，能夠根據(jù)需要實(shí)施去除從玻璃管第2端面11B到規(guī)定深度的區(qū)域的端部去除工序，在第5實(shí)施方式中，通過從玻璃管11去除虛擬管19而能夠容易地實(shí)施。由此，能夠更可靠地進(jìn)行玻璃管11的高純度化。
下面示出第5實(shí)施方式的玻璃管的高純度化方法中優(yōu)選的實(shí)施條件。
玻璃管外徑40mm-75mm玻璃管內(nèi)徑28mm-52.5mm玻璃管縱向長度(含虛擬管)1000mm-1500mm虛擬管的縱向長度50mm-100mm電壓施加工序時(shí)間20小時(shí)-30小時(shí)。
在第5實(shí)施方式中，也與第3實(shí)施方式一樣，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實(shí)施，是優(yōu)選的。把轉(zhuǎn)速定為大于等于1rpm且小于等于20rpm，是更優(yōu)選的。
根據(jù)上面說明的第5實(shí)施方式，可產(chǎn)生與第3實(shí)施方式同等的效果。
(第6實(shí)施方式)在第7高純度化裝置600中，如圖16的概略縱剖面圖所示，設(shè)有把縱向長度短的加熱單元26來代替第6高純度化裝置500具有的加熱單元25。具有第1支持臺(tái)39和第2支持臺(tái)49，來分別代替第6高純度化裝置500具有的第1支持臺(tái)37和第2支持臺(tái)47。第1支持臺(tái)39和第2支持臺(tái)49構(gòu)成為，具有電機(jī)(未圖示)，可以沿著基臺(tái)71并分別以規(guī)定速度在鉛直方向上移動(dòng)。再有，也可以使加熱單元移動(dòng)，來代替使玻璃管11移動(dòng)。
其次，主要通過舉出與第5實(shí)施方式之不同點(diǎn)，說明使用第7高純度化裝置600的本發(fā)明的第6實(shí)施方式的玻璃等的高純度化方法。
與第5實(shí)施方式一樣，用第1卡盤36和第2卡盤46夾持玻璃管11的端部。玻璃管11的縱向長度比加熱單元26的縱向長度充分長，它成為玻璃管11的一部分區(qū)接受來自加熱單元26的熱而能夠被加熱到不到1300℃的溫度的長度。
在第6實(shí)施方式中，通過使第1支持臺(tái)39和第2支持臺(tái)49沿著基臺(tái)71移動(dòng)而使玻璃管11對(duì)加熱單元26相對(duì)移動(dòng)，能夠把玻璃管11加熱到不到1300℃的溫度，同時(shí)，能夠?qū)ΣＡЧ?1的全部區(qū)域?qū)嵤┦┘与妷旱碾妷菏┘庸ば颉?br> 與第5實(shí)施方式一樣，由于在玻璃管11中含有的雜質(zhì)陽離子向玻璃管第2端面11B的方向移動(dòng)，故首先，把第1卡盤36和加熱單元26配置得靠近，對(duì)玻璃管11的上端部實(shí)施電壓施加工序，接著，通過使玻璃管11與加熱單元26相對(duì)移動(dòng)而向玻璃管11的下側(cè)區(qū)實(shí)施電壓施加工序，是優(yōu)選的。由此，能夠效率良好地使玻璃管11內(nèi)的雜質(zhì)陽離子在虛擬玻璃管19中偏析。
此外，在本實(shí)施方式中，也使用圖6示出的冷卻單元7對(duì)施加電壓后的玻璃管11進(jìn)行冷卻，是可以的。
在第6實(shí)施方式中，也與第3實(shí)施方式一樣，使玻璃管11以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來實(shí)施，是優(yōu)選的。把轉(zhuǎn)速定為大于等于5rpm且小于等于20rpm，是更優(yōu)選的。此外，在電壓施加工序之后，能夠根據(jù)需要實(shí)施上述端部去除工序，在第6實(shí)施方式中，也通過從玻璃管11去除虛擬管19而能夠容易地實(shí)施。由此，能夠更可靠地進(jìn)行玻璃管11的高純度化。
根據(jù)上面說明的第6實(shí)施方式，可產(chǎn)生與第3實(shí)施方式同等的效果。
此外，在第5、第6實(shí)施方式中，也可以使用圓柱形的玻璃棒，來代替使用玻璃管11。此時(shí)，能夠利用與對(duì)玻璃管11進(jìn)行高純度化的情況一樣的裝置和方法來進(jìn)行玻璃棒的高純度化，但是，加熱溫度的優(yōu)選上限值為1450℃。
再有，關(guān)于本發(fā)明中使用的玻璃體，在玻璃體的縱向(中心軸方向)上施加電壓的情況下，效部的長度不到500mm，是可以的。對(duì)于有效部的長度在大于等于500mm的玻璃體，在打算使雜質(zhì)陽離子在縱向上移動(dòng)的情況下，由于其移動(dòng)距離變長，故進(jìn)行高純度化處理的時(shí)間變長。同時(shí)，產(chǎn)生了增大施加電壓的必要。當(dāng)施加電壓變得過大(例如，超過50kV)時(shí)，存在著在對(duì)玻璃體施加之前就已經(jīng)放電了的可能性。
與此不同，在玻璃體的大致徑向上施加電壓的情況下，有效部的長度為大于等于500mm，也沒關(guān)系。從而，對(duì)于有效部的長度較長的玻璃體，通過在玻璃體的大致徑向上施加電壓，能夠高效率地實(shí)施高純度化。
此外，用這樣的方法進(jìn)行了高純度化的大于等于外徑100mm的高純度玻璃體為比較大型的玻璃體。此外，進(jìn)行高純度化，以使玻璃體的有效部中雜質(zhì)陽離子的含有濃度小于等于0.01重量ppm，是可以的。例如，各種雜質(zhì)陽離子(鋰離子、鈉離子、鉀離子等堿金屬離子或銅離子等)的含有濃度分別為小于等于10重量ppb，是優(yōu)選的。
把這樣的高精度且大型的高純度玻璃體作為光纖的母材使用時(shí)，能夠高效率地制造傳輸特性良好、高質(zhì)量的光纖。
下面，簡潔地描述能夠作為玻璃管的高純度化方法采用的方式。
①.把玻璃管加熱到大于等于1000℃以上且不到1300℃的溫度，同時(shí)，具有對(duì)上述玻璃管施加電壓的電壓施加工序的玻璃管的高純度化方法。
②.上述①中所述的玻璃管的高純度化方法，使上述玻璃管以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，進(jìn)行上述電壓施加工序。
③.上述①或②中所述的玻璃管的高純度化方法，把上述電壓的電壓梯度方向定為上述玻璃管的大致徑向。
④.上述③中所述的玻璃管的高純度化方法，使上述電壓梯度為從上述玻璃管的內(nèi)周面?zhèn)认蛲庵苊鎮(zhèn)葹樨?fù)的梯度，同時(shí)，在上述電壓施加工序之后，具有去除從上述玻璃管的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面均勻去除工序。
⑤.上述③中所述的玻璃管的高純度化方法，使上述電壓梯度為從上述玻璃管的外周面?zhèn)认騼?nèi)周面?zhèn)葹樨?fù)的梯度，同時(shí)，在上述電壓施加工序之后，具有去除從上述玻璃管的內(nèi)周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面均勻去除工序。
⑥.上述①或②中所述的玻璃管的高純度化方法，使上述電壓的電壓梯度的方向?yàn)樯鲜霾ＡЧ艿闹行妮S的方向。
⑦.上述⑥中所述的玻璃管的高純度化方法，使上述電壓梯度為從玻璃管的第1端面向第2端面的方向?yàn)樨?fù)的梯度，同時(shí)，具有去除從上述玻璃管的第2端面到規(guī)定深度的區(qū)域的端部去除工序。
(實(shí)施例1)使用根據(jù)上述第4高純度化裝置300的高純度化裝置，以下面的條件來進(jìn)行第3實(shí)施方式的玻璃管的高純度化。
玻璃管外徑150mm玻璃管內(nèi)徑105mm玻璃管縱向長度1500mm上述玻璃管的組成是，以0.1重量ppm含有雜質(zhì)陽離子(鋰離子、鈉離子、鉀離子和銅離子的總和)的SiO2。
這里，雜質(zhì)陽離子的濃度意味著，雜質(zhì)陽離子對(duì)整個(gè)玻璃管的含有量，對(duì)于下面也一樣。
此外，使用超聲波測(cè)定器測(cè)定上述玻璃管縱向的外徑變形，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差(下面，把該標(biāo)準(zhǔn)偏差稱為玻璃管徑標(biāo)準(zhǔn)偏差)之后，為0.1mm。
內(nèi)側(cè)氣體氬，-0.5kPa·gage外側(cè)氣體氬，10升/分，1kPa·gage加熱溫度1100℃電壓40kV的直流電壓電壓施加工序時(shí)間30小時(shí)玻璃管的轉(zhuǎn)速30rpm表面均勻去除工序(化學(xué)刻蝕)中去除的從玻璃管外周面起的深度0.24mm(實(shí)施例2)除了把加熱溫度定為1280℃之外，與實(shí)施例1一樣，執(zhí)行玻璃管的高純度化方法。
(比較例1)除了把加熱溫度定為1320℃之外，與實(shí)施例1一樣，執(zhí)行玻璃管的高純度化方法。
下表示出，在實(shí)施了實(shí)施例和比較例的高純度化方法之后玻璃管的結(jié)果。
表2

如表2所示，根據(jù)把加熱溫度定為不到1300℃的實(shí)施例的高純度化方法，雜質(zhì)陽離子減少且玻璃管徑標(biāo)準(zhǔn)偏差幾乎不變。即，以高維度抑制玻璃管的變形并可實(shí)施高純度化。利用實(shí)施例的高純度化方法高維度抑制了的玻璃管，在其原原本本的狀態(tài)下滿足例如作為光纖用的形狀精度和純度。
另一方面，比較例1的玻璃管徑標(biāo)準(zhǔn)偏差增大。這意味著玻璃管的變形，在原原本本的狀態(tài)下不滿足例如作為光纖用的形狀精度。
但是，適當(dāng)利用上面已說明的玻璃體的高純度化方法，并進(jìn)行玻璃體的穿孔(含擴(kuò)徑)，能夠制造高純度的玻璃管。
其次，基于圖17-圖24，說明與高純度化處理相伴隨的、本發(fā)明玻璃管的制造方法和制造裝置的實(shí)施方式的例子。
(第7實(shí)施方式)在該第7實(shí)施方式中，說明在使穿孔鉆模與玻璃體接觸時(shí)，把發(fā)熱體和穿孔鉆模作為電極使用，對(duì)玻璃管內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)施加電壓，使電壓梯度在逐漸成形著的玻璃管的徑向上產(chǎn)生的方式。再有，所謂的玻璃管的徑向是指，對(duì)玻璃管縱向的軸垂直的方向。
如圖17所示，本實(shí)施方式中使用的玻璃管制造裝置101，利用所謂的穿孔法來制造玻璃管，該裝置101設(shè)有對(duì)玻璃棒103進(jìn)行加熱的加熱爐140；配置在加熱爐140入口側(cè)的入口側(cè)基臺(tái)110；以及配置在加熱爐140出口側(cè)的出口側(cè)基臺(tái)120。
此外，玻璃制的虛擬管104與被鉆孔的玻璃棒103的一端連接。
在入口側(cè)基臺(tái)110上，具有能夠以所需速度在圖中左右方向上進(jìn)行滑動(dòng)移動(dòng)的第1送進(jìn)支持臺(tái)111。構(gòu)成該第1送進(jìn)支持臺(tái)111，以便利用第1卡盤112夾持玻璃棒103的穿孔結(jié)束端側(cè)，進(jìn)而，使玻璃棒103能夠以其縱向的軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
此外，在出口側(cè)基臺(tái)120上，與第1送進(jìn)支持臺(tái)111一樣，具有能夠在圖中左右方向上滑動(dòng)移動(dòng)的第2送進(jìn)支持臺(tái)121，對(duì)應(yīng)于第1送進(jìn)支持臺(tái)111的移動(dòng)速度適當(dāng)控制第2送進(jìn)支持臺(tái)121的移動(dòng)速度。構(gòu)成該第2送進(jìn)支持臺(tái)121，以便利用第2卡盤122夾持與玻璃棒103的穿孔開始端側(cè)連接的虛擬管104的一端，并使玻璃棒103能夠以其縱向的軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此外，可對(duì)該旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，以使其與第1送進(jìn)支持臺(tái)111的第1卡盤112的旋轉(zhuǎn)同步。此外，也可以使第1卡盤112的轉(zhuǎn)速與第2卡盤122的轉(zhuǎn)速不同。第1卡盤112和第2卡盤122的轉(zhuǎn)速為1rpm-100rpm，是優(yōu)選的。
進(jìn)而，在出口側(cè)基臺(tái)120之上，設(shè)有用于固定穿孔鉆模130的固定構(gòu)件135。穿孔鉆模130具有支持棒132和設(shè)置在支持棒132前端的模131，支持棒132對(duì)固定構(gòu)件135固定起來。此外，支持棒132具有與模131相同的中心軸，進(jìn)而把支持棒132支持起來以使其與玻璃棒103呈中心軸一致。
模131由可以在玻璃棒103的軟化溫度下使用的，且不與玻璃棒103進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的材料來形成。優(yōu)選地，模131由石墨形成。石墨在玻璃軟化的高溫時(shí)在穩(wěn)定性方面優(yōu)良，并具有高的導(dǎo)電性。
此外，一般的石墨中所含雜質(zhì)的含有率約為400ppm，但是，作為本實(shí)施方式的模131使用高純度石墨，是優(yōu)選的。把雜質(zhì)含有量定為小于等于1ppm，是更優(yōu)選的。由此，在使模131與玻璃棒103接觸并壓入其中的，雜質(zhì)從模131對(duì)玻璃棒103混入變得很難。
進(jìn)而，對(duì)模131的至少與玻璃接觸的部分進(jìn)行表面處理，以使之含有碳化硅(SiC)、熱解碳(PyC)、金屬碳化物中的任一種，是可以的。再有，作為金屬碳化物的優(yōu)選的材質(zhì)，可以舉出例如碳化鈮(NbC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈦(TiC)、碳化鋯(ZrC)。
作為表面處理的方法，通過預(yù)先在例如模131的表面形成上述碳化硅等被膜層，可使強(qiáng)度和耐磨損性提高，還能夠防止在高溫狀態(tài)下的氧化。進(jìn)而，這樣的表面處理能夠?qū)δ?31的表面維持高純度，同時(shí)，還能夠防止雜質(zhì)從模131的內(nèi)部向玻璃棒103擴(kuò)散。
此外，本實(shí)施方式的加熱爐140是高頻介電加熱方式的爐子，通過使交電流在線圈142中流動(dòng)，發(fā)熱體141進(jìn)行發(fā)熱。發(fā)熱體141是覆蓋玻璃棒103與模131的相接部周邊的圓筒形石墨。該發(fā)熱體141在玻璃軟化點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行發(fā)熱，由此，對(duì)玻璃棒103進(jìn)行加熱，使之軟化。
再有，利用VAD法等作成的純度高的玻璃體的情況，其軟化點(diǎn)約為1700℃。
其次描述，用于對(duì)逐漸成形的玻璃管內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)施加電壓的結(jié)構(gòu)。
如圖18所示，發(fā)熱體141和模131構(gòu)成為，它們分別成為極化成正或負(fù)的電位的電極。即，直流電源與發(fā)熱體141和模131連接。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，模131通過與已穿孔的玻璃管106的接觸，能夠?qū)ΣＡЧ?06的內(nèi)周側(cè)施加電壓。此外，發(fā)熱體141能夠?qū)ΣＡЧ?06的外周側(cè)施加電壓。優(yōu)選地，設(shè)置與空間143內(nèi)連通的氣體供給單元(未圖示)，對(duì)空間143內(nèi)供給氣體，是可以的。利用該氣體，使處于不接觸狀態(tài)的發(fā)熱體141與玻璃管106之間的導(dǎo)電性提高，能夠效率良好地對(duì)玻璃管106施加電壓。
此外，作為氣體可使用氬等稀有氣體或氮?dú)?。進(jìn)而，使用離子化了的氣體，是優(yōu)選的。
在本實(shí)施方式中，在制造玻璃管時(shí)，如圖17和圖18所示，通過使發(fā)熱體141發(fā)熱而對(duì)送進(jìn)到加熱爐140內(nèi)部的玻璃棒103進(jìn)行加熱，使之軟化，通過使穿孔鉆模130的模131與其已軟化的區(qū)域接觸并壓入其中，對(duì)玻璃103進(jìn)行逐漸穿孔，逐漸成形玻璃管106。而且，在把模131壓入玻璃棒103時(shí)，從發(fā)熱體141和模131對(duì)逐漸成形的玻璃管106施加電壓。此時(shí)，設(shè)定發(fā)熱體141和模131的電位，以使其成為不同的極。由此，能夠在玻璃管106的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
例如，如圖18所示，把發(fā)熱體141作為陰極，把模131作為陽極。此時(shí)，產(chǎn)生的電壓梯度為從玻璃管106的內(nèi)周側(cè)向外周側(cè)，電位從正變化到負(fù)的負(fù)的梯度。
在制造玻璃體103時(shí)混入的雜質(zhì)或從模131混入的雜質(zhì)中，鋰離子、鈉離子、鉀離子等堿金屬離子；或鈣離子等堿土類金屬離子；銅離子等陽離子為主體。從而，雜質(zhì)利用在軟化的玻璃管106徑向上產(chǎn)生的電壓梯度，移動(dòng)到位于陰極側(cè)的玻璃管106的外周部分。
這樣，通過使混入玻璃管106內(nèi)的雜質(zhì)移動(dòng)到外周部分，可謀求外周部分以外的高純度化。
再有，玻璃軟化后粘度越低，雜質(zhì)的移動(dòng)越容易產(chǎn)生。本發(fā)明中，由于大致與穿孔同時(shí)進(jìn)行高純度化處理，故可把穿孔時(shí)的玻璃管106加熱到例如約1800℃。為此，可使雜質(zhì)效率良好地移動(dòng)，可有效地進(jìn)行高純度化處理。
此外，通過利用磨削加工等機(jī)械手段或使用了氟酸的刻蝕處理等化學(xué)手段把玻璃管106的外周部分去除到所所需的深度，可適當(dāng)?shù)爻粼诓ＡЧ?06內(nèi)局部存在的雜質(zhì)。
此外，利用在玻璃管106中產(chǎn)生的電壓梯度的大小，也可以使在玻璃管106外周部分中局部偏析的雜質(zhì)從外周面向外方擴(kuò)散。
此外，在圖18示出的方式中，在發(fā)熱體141與玻璃管106之間設(shè)置空間143，作為電極的發(fā)熱體141與玻璃管106為不接觸狀態(tài)，但是，也可以使它們接觸。即，如圖19所示，設(shè)定發(fā)熱體141的內(nèi)徑，以使已穿孔的玻璃管106的外周面與發(fā)熱體141的內(nèi)周面接觸。利用這樣的結(jié)構(gòu)，對(duì)于被穿孔且外徑變大的玻璃管106，即使不使用氣體也能夠從外周側(cè)和內(nèi)周側(cè)這兩方直接施加電壓，能夠有效地進(jìn)行高純度化。進(jìn)而，不需要設(shè)置氣體供給單元。
此外，如果把發(fā)熱體141的內(nèi)徑預(yù)先設(shè)定成與作為經(jīng)濟(jì)的玻璃管106的外徑相同的尺寸，就能夠把玻璃管106的外徑成形為所需的大小。
此外，此時(shí)，如果對(duì)發(fā)熱體141預(yù)先施行與模131一樣的表面處理，就能夠防止雜質(zhì)向玻璃管106混入。
再有，在本實(shí)施方式中，描述了在玻璃管的外周側(cè)局部存在雜質(zhì)的方式，但是，也可以在內(nèi)周側(cè)局部存在雜質(zhì)。即，把發(fā)熱體141作為陽極，把模131作為陰極。此時(shí)，產(chǎn)生的電壓梯度為從玻璃管106的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)，電位從正變化成負(fù)的負(fù)的梯度。
在把模131作為陰極的情況下，作為陽離子的雜質(zhì)變得容易留在模131內(nèi)。為此，可防止雜質(zhì)從模131混入玻璃管106。而且，可以使已混入玻璃體103內(nèi)的雜質(zhì)在玻璃管106的內(nèi)周部分局部存在，同時(shí)，可使其被模131吸收。
這樣，在使雜質(zhì)在內(nèi)周部分局部存在的情況下，也能根據(jù)需要把玻璃管106的內(nèi)周部分去除到所需的深度，可從玻璃管106除掉雜質(zhì)。
此外，使吸收了雜質(zhì)的模131進(jìn)行再生化處理，是優(yōu)選的。例如，使用把加熱空間作成氯氣氣氛的加熱爐對(duì)模131進(jìn)行加熱，通過使模131中包含的陽離子雜質(zhì)擴(kuò)散到氯氣中，能夠進(jìn)行再生化。
上面，描述了把發(fā)熱體和穿孔鉆模作為電極來利用的方式，但是，在本發(fā)明中，也可以把其它構(gòu)件作為電極使用。下面，說明該方式。
(第8實(shí)施方式)在該第8實(shí)施方式中，說明把設(shè)置在穿孔鉆模上的電極用構(gòu)件作為電極來利用的方式。
本實(shí)施方式中使用的玻璃管制造裝置的結(jié)構(gòu)，與圖17示出的玻璃管制造裝置101大致一樣。參照?qǐng)D20，說明本實(shí)施方式的主要部分。
如圖20所示，在本實(shí)施方式中使用的穿孔鉆模130a的模131的后方(圖中右方)的附近位置上，設(shè)有成為電極的電極用構(gòu)件133。該電極用構(gòu)件133作成固定于支持棒132上的圓筒形，其外徑與模131大致同等。此外，電極用構(gòu)件133的材質(zhì)與上述模131一樣，優(yōu)選地，施行了與模131一樣的表面處理。
在本實(shí)施方式中，直流電源與該電極用構(gòu)件133連接，來代替把直流電源與模131連接。從而，電極用構(gòu)件133通過與已穿孔的玻璃管106的接觸可以對(duì)玻璃管106的內(nèi)周側(cè)施加電壓。
這樣構(gòu)成的電極用構(gòu)件133具有作為電極的功能，同時(shí)，該構(gòu)件133具有維持軟化的玻璃管106的內(nèi)徑的作用。此外，如果在電極用構(gòu)件133的表面形成碳化硅等被膜層，就也不會(huì)使雜質(zhì)混入玻璃管106。
在把模131壓入玻璃棒103時(shí)，從發(fā)熱體141和電極用構(gòu)件133對(duì)逐漸成形的玻璃管106施加電壓。此時(shí)，設(shè)定發(fā)熱體141和電極用構(gòu)件133的電位，以使其成為不同的極。由此，能夠在玻璃管106的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
如圖20所示，在把發(fā)熱體141作為陰極，把電極用構(gòu)件133作為陽極時(shí)，產(chǎn)生從玻璃管106的內(nèi)周側(cè)向外周側(cè)，電位從正變化到負(fù)的負(fù)的電壓梯度。此時(shí)，在玻璃管106的外周部分局部存在雜質(zhì)。
此外，也可以與圖20相反，把發(fā)熱體體141作為陽極，把電極用構(gòu)件133作為陰極。此時(shí)，在玻璃管106的內(nèi)周部分局部存在雜質(zhì)。
在此，在把電極用構(gòu)件133作為陰極時(shí)，對(duì)模131也施加電壓，模131有時(shí)作為陰極而起作用。此時(shí)，雜質(zhì)被模131吸收。為此，用非導(dǎo)電性材質(zhì)構(gòu)成模131，是可以的。此外，也可以用非導(dǎo)電性材質(zhì)來構(gòu)成位于電極用構(gòu)件133與模131之間的支持棒132的一部分。非導(dǎo)電性材料可使用氮化硼、氧化鋯、陶瓷等。
由此，由于能夠使雜質(zhì)只被電極用構(gòu)件133吸收，故不會(huì)使模131被雜質(zhì)污染。把正污染的電極用構(gòu)件133從支持棒132取下更換成新的構(gòu)件，或者進(jìn)行再生化處理，是可以的。由此，能夠容易地進(jìn)行維護(hù)。
此外，在本實(shí)施方式中，也可以構(gòu)成為，把電極用構(gòu)件133的外徑作成比模131小，以使玻璃管106的內(nèi)周面與電極用構(gòu)件133背離開來。此時(shí)，把上述那樣的氣體供給到玻璃管106內(nèi)，是可以的。
此外，與第7實(shí)施方式一樣，在本實(shí)施方式中，也可以如圖19所示，使發(fā)熱體141與玻璃管106接觸。
(第9實(shí)施方式)在該第9實(shí)施方式中，說明把設(shè)置在加熱爐內(nèi)的爐心管作為電極來利用的方式。
如圖21所示，本實(shí)施方式中使用的加熱爐140a在發(fā)熱體141內(nèi)周側(cè)的空間中，設(shè)有圓筒形爐心管144。在該爐心管144與成形的玻璃管106之間，設(shè)有空間145。此外，爐心管144的材質(zhì)可使用碳等。
在本實(shí)施方式中，直流電源與該爐心管144連接，來代替把直流電源與發(fā)熱體141連接。從而，爐心管144可以對(duì)玻璃管106的外周側(cè)施加電壓。此外，在施加電壓時(shí)，把氣體供給到空間145內(nèi)。
利用這樣的結(jié)構(gòu)，把爐心管144和模131作為電極來使用，能夠使電壓梯度在玻璃管106的徑向上產(chǎn)生。
從而，與第7實(shí)施方式的情況相同，能夠?qū)M(jìn)行成形的玻璃管106進(jìn)行高純度化。此外，在爐心管144已污染的情況下，對(duì)該爐心管144進(jìn)行更換或者再生化處理，由此，能夠容易地進(jìn)行維護(hù)。
(第10實(shí)施方式)在該第10實(shí)施方式中，說明把設(shè)置在加熱爐內(nèi)的模具作為電極來利用的方式。
如圖22所示，本實(shí)施方式中使用的加熱爐140b在發(fā)熱體141的內(nèi)周設(shè)有模具146。該模具146與上述模131一樣由石墨構(gòu)成，該石墨構(gòu)成為，使雜質(zhì)不混入玻璃管106。在本實(shí)施方式中，直流電源與模具146連接，來代替與發(fā)熱體141連接。從而，把模具146和模131作為電極來使用，能夠在玻璃管106的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
此時(shí)，由于模具146和模131處于與玻璃管106接觸的狀態(tài)下，故如上述實(shí)施方式那樣即使不使用氣體也能夠使電壓高效率地對(duì)玻璃管106起作用。此外，也不需要設(shè)置氣體供給單元。
此外，通過設(shè)有模具146，就能夠利用模131對(duì)玻璃棒103進(jìn)行穿孔、同時(shí)，把玻璃管106的外徑成形為所需的大小。
從而，能夠精度良好地對(duì)玻璃管106進(jìn)行成形，同時(shí)，能夠高效率地進(jìn)行高純度化。
(第11實(shí)施方式)在該第11實(shí)施方式中，說明從設(shè)置在玻璃管外周面的外側(cè)的至少一對(duì)電極，對(duì)玻璃管施加電壓的方式。
如圖23所示，本實(shí)施方式中使用的玻璃管制造裝置，在加熱爐140的內(nèi)側(cè)設(shè)有對(duì)置以便夾住玻璃管106的外周而配置起來的一對(duì)電極1、2。這些電極1、2用與在上述高純度化方法中說明的電極1、2一樣的材質(zhì)形成，與玻璃管106接觸的面作成以與玻璃管106外周面一樣的曲率彎曲的形狀。在本實(shí)施方式中，以與參照例如圖2-圖5說明的第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式一樣的方式來使用電極。即，能夠制造玻璃管，且可使其內(nèi)部包含的雜質(zhì)在外周的一部分中偏析化而進(jìn)行高純度化。
(第12實(shí)施方式)在該第12實(shí)施方式中，說明從與玻璃體的縱向的第1端面和第2端面接觸而配置的電極對(duì)玻璃體施加電壓的方式。
如圖24所示，本實(shí)施方式中使用的玻璃管制造裝置101a，與在第5實(shí)施方式中說明的第6高純度化裝置500(參照?qǐng)D14)一樣，在由玻璃棒103和虛擬管104構(gòu)成的玻璃體的縱向的兩端面的外側(cè)設(shè)有電極65、66。這些電極65、66的結(jié)構(gòu)與第5實(shí)施方式的情況大致一樣，使用方法也與第5實(shí)施方式的情況一樣。即，在利用穿孔鉆模130進(jìn)行穿孔時(shí)，在玻璃管106的縱向上施加電壓，使縱向的電壓梯度產(chǎn)生。由此，使雜質(zhì)在陰極側(cè)偏析，能夠制造玻璃管106，且可進(jìn)行高純度化。
此外，在上述的全部實(shí)施方式中，使電極對(duì)玻璃體(或玻璃管)接觸也好，不接觸也好，均可。在使電極接觸的情況下，不需要使用氣體，此外，去除陰極所接觸部分的至少邊緣部，是可以的。在不使電極接觸的情況下，去除配置著陰極的一側(cè)、即電壓梯度降低的一側(cè)的至少邊緣部，就可以。此外，在上述第7-第12實(shí)施方式中，對(duì)電極施加的電壓等高純度化處理的方法和裝置，可適當(dāng)使用上述第1-第6實(shí)施方式中所述的方法和裝置的結(jié)構(gòu)。
再有，在上述第7-第12實(shí)施方式中，說明了對(duì)作為圓柱形的玻璃體的玻璃棒進(jìn)行鉆孔的方式，但是，本發(fā)明的玻璃管制造方法在對(duì)作為圓筒形的玻璃體的玻璃管的孔的內(nèi)徑進(jìn)行擴(kuò)徑的情況，也一樣可以采用。
此外，作為加熱爐，作為一例舉出了感應(yīng)方式的爐子，但是，也可以使用電阻加熱方式的爐子。
雖然參照特定的實(shí)施方式詳細(xì)地說明了本發(fā)明，但是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很顯然，在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的前提下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行各種變更或修正。
本申請(qǐng)基于2002年8月12日提交的日本專利申請(qǐng)(特愿2002-235274)、2002年8月12日提交的日本專利申請(qǐng)(特愿2002-234565)和2003年6月11日提交的日本專利申請(qǐng)(特愿2003-166430)，在此，將其內(nèi)容引作參考。
從上面的說明顯而易見，根據(jù)本發(fā)明能夠提供以高維度抑制玻璃體的變形并能高純度化的玻璃體的高純度化方法和高純度玻璃體，以及能夠得到高純度玻璃管的玻璃管的制造方法和裝置。
權(quán)利要求
1.一種玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體的縱向的至少一部分，從配置在外周面外側(cè)的至少1對(duì)電極，在上述玻璃體的大致徑向上施加電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃體的高純度化方法，其中上述電極是，在上述玻璃體的圓周方向上分別配置多個(gè)陽極和陰極，并分別設(shè)定各上述陽極和各上述陰極的電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述玻璃體與上述電極在上述玻璃體的圓周方向上相對(duì)地?cái)[動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中具有在施加上述電壓之后，去除從上述玻璃體的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序。
5.一種玻璃體的高純度化方法，其中使圓筒形的玻璃體以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于100rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并對(duì)上述玻璃體的縱向的至少一部分，從配置在上述玻璃體的外周面?zhèn)扰c內(nèi)周面?zhèn)鹊碾姌O，在上述玻璃體的大致徑向上施加電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述圓筒形的玻璃體以其中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，以大于等于1rpm且小于等于20rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)其施加上述電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述電壓的電壓梯度為從上述玻璃體的內(nèi)周面?zhèn)认蛲庵苊鎮(zhèn)仁秦?fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加上述電壓之后，去除從上述玻璃體的外周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述電壓的電壓梯度為從上述玻璃體的外周面?zhèn)认騼?nèi)周面?zhèn)仁秦?fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加上述電壓之后，去除從上述玻璃體的內(nèi)周面到規(guī)定深度的區(qū)域的表面去除工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體的有效部的整個(gè)縱向同時(shí)施加電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體在縱向上依次施加上述電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體在縱向上依次施加上述電壓，并對(duì)施加上述電壓的部位依次進(jìn)行冷卻。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中上述玻璃體的有效部的縱向長度為大于等于500mm。
13.一種玻璃體的高純度化方法，其中從配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體的縱向的第1端面和第2端面的外側(cè)的電極，在上述玻璃體的縱向上施加電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述電壓的電壓梯度為在從上述玻璃體的第1端面向第2端面的方向上是負(fù)的梯度，同時(shí)，具有在施加上述電壓之后，去除從上述玻璃體的第2端面到規(guī)定深度的區(qū)域的端部去除工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的玻璃體的高純度化方法，其中上述玻璃體的有效部的縱向長度為不到500mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述電極與上述玻璃體不接觸地施加電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-15中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中在使上述電極的至少一部分與上述玻璃體接觸的狀態(tài)下施加電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-4、13-15中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述圓柱形的上述玻璃體的施加上述電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度不到1450℃，并施加上述電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-17中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體的施加上述電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度不到1300℃，并施加上述電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體的施加上述電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于450℃，并施加上述電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體的施加上述電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于600℃，并施加上述電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的玻璃體的高純度化方法，其中對(duì)上述玻璃體的施加上述電壓的部分進(jìn)行加熱以使其溫度大于等于900℃，并施加上述電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法，其中使上述玻璃體的有效部中包含的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.01重量ppm。
24.一種高純度玻璃體，其中已利用權(quán)利要求1-12中的任一項(xiàng)所述的玻璃體的高純度化方法施行了高純度化處理，其外徑大于等于100mm且有效部的縱向長度為大于等于500mm。
25.一種高純度玻璃體，其特征在于，已利用權(quán)利要求13-15所述的玻璃體的高純度化方法施行了高純度化處理，其外徑大于等于100mm且有效部的縱向長度為不到500mm。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25中所述的高純度玻璃體，其特征在于，上述玻璃體的有效部中的雜質(zhì)陽離子的含有濃度為小于等于0.01重量ppm。
27.一種玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使上述穿孔鉆模與上述玻璃體接觸時(shí)，從設(shè)置在上述玻璃體外周面的外側(cè)的至少1對(duì)電極對(duì)上述玻璃管施加電壓，在上述玻璃管的大致徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
28.一種玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使上述穿孔鉆模與上述玻璃體接觸時(shí)，對(duì)上述穿孔鉆模與上述玻璃體的外周側(cè)、或者上述玻璃管的內(nèi)周側(cè)與外周側(cè)施加電壓，在上述玻璃體或上述玻璃管的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
29.一種玻璃管的制造方法，通過對(duì)圓柱形或圓筒形的玻璃體進(jìn)行加熱，使之軟化，使穿孔鉆模與上述玻璃體的上述被軟化的區(qū)域接觸，把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在使上述穿孔鉆模與上述玻璃體接觸時(shí)，從配置在上述玻璃體的縱向的第1端面和第2端面的外側(cè)的電極，對(duì)上述玻璃體施加電壓，在上述玻璃管的縱向上產(chǎn)生電壓梯度。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中的任一項(xiàng)所述的玻璃管的制造方法，其中在上述玻璃管成形之后，去除上述玻璃管上的上述電壓梯度被降低的一側(cè)的至少邊緣部。
31.一種玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、以及與由上述發(fā)熱體加熱的上述玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過上述接觸把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在上述玻璃體外周面的外側(cè)具有至少1對(duì)電極。
32.一種玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、以及與由上述發(fā)熱體加熱的上述玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過上述接觸把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中上述穿孔鉆模是電極，同時(shí)，在上述玻璃體的外周側(cè)具有電極，或者在上述玻璃管的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)具有電極。
33.一種玻璃管的制造裝置，具有配置在圓柱形或圓筒形的玻璃體周圍的發(fā)熱體、以及與由上述發(fā)熱體加熱的上述玻璃體接觸的穿孔鉆模，通過上述接觸把上述玻璃體逐漸成形為玻璃管，其中在上述玻璃體的縱向的兩端面的外側(cè)具有至少1對(duì)電極。
34.根據(jù)權(quán)利要求31-33中的任一項(xiàng)所述的玻璃管的制造裝置，其中對(duì)上述穿孔鉆模的至少與上述玻璃體接觸的部分進(jìn)行表面處理，以使其含有碳化硅、熱解碳、金屬碳化物中的任一種。
全文摘要
提供一種以高維度抑制玻璃體的變形并能高純度化的玻璃體的高純度化方法和高純度玻璃體、以及能夠得到高純度玻璃管的玻璃管的制造方法和裝置。本發(fā)明的玻璃體的高純度化方法是，把玻璃管(11)加熱到不到1300℃的溫度，并從對(duì)玻璃管(11)接觸的電極(1、2)在玻璃管(11)的大致徑向上施加電壓。此外，本發(fā)明玻璃管的制造方法是，對(duì)玻璃棒(103)進(jìn)行加熱，使之軟化，通過使穿孔鉆模(130)與玻璃(103)的被軟化的區(qū)域接觸，在把玻璃棒(103)逐漸成形為玻璃管(106)時(shí)，對(duì)玻璃管(106)的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)施加電壓，在玻璃管(106)的徑向上產(chǎn)生電壓梯度。
文檔編號(hào)C03B23/00GK1615279SQ03802069
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月12日
發(fā)明者加藤秀一郎, 守屋知巳, 大賀裕一 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社