[发明专利]用于生产石英玻璃圆柱体的方法以及用于实施该方法的支撑物

说明书

本发明涉及一种用于生产石英玻璃圆柱体的方法，其中通过在一个支撑物的圆柱形罩面上沉积SiO₂颗粒来生产一个多孔的灰料管（Sootrohr）并且将该灰料管烧结成该石英玻璃圆柱体，该支撑物围绕该圆柱形罩面的纵轴旋转并且具有一个由碳化硅制成的层（SiC层）。

此外，本发明涉及一种适合用于实施该方法的支撑物，该支撑物具有一个由碳化硅制成的层（SiC层）。

技术背景

在“OVD过程”（外部气相沉积）之后制造管状SiO₂灰料体时，通过火焰水解或者热解将含硅的起始化合物转化为细的SiO₂颗粒，使这些颗粒沉积在一个支撑物的圆柱形罩面上，该支撑物围绕该圆柱形罩面的纵轴旋转。

如此获得的管状灰料体（以下也称为“灰料管”）一般含有大量的羟基、并且在烧结之前经受一种脱水处理。通过烧结该灰料管，获得了一种石英玻璃空心管，或者在烧结时灰料管的内孔坍塌的情况下获得了一种石英玻璃的实心圆柱体。

由合成石英玻璃制成的空心和实心的圆柱体被用作多种光学部件和化工部件的中间产品，尤其是用于在微缩平板印刷技术中生产投影系统和照明系统的透镜以及用于光纤的预成型件。

以上所述类别的用于生产石英玻璃圆柱体的OVD方法和支撑物是从DE 23 13 249 B2中获知的。其中为了生产缺乏羟基的石英玻璃管，提出了通过将SiO₂颗粒沉积在由Al₂O₃、莫来石、氮化硼、SiC、玻璃或玻璃陶瓷制成的一个支撑物上来生产SiO₂灰料管，并且接着使其在该支撑物上、在惰性气体氛围下通过局部烧结而玻璃化。

特别困难的是，在烧结该灰料管之前或之后，将该支撑物从内孔中移出。移出一个固定的支撑物可能导致灰料管内壁受损，或者该支撑物必须通过钻孔（Ausbohren）而移出。无论哪种情况都需要进行昂贵的内孔加工。

已知有不同的手段来简化支撑物的移出。例如提出了使用圆锥形的支撑物、采用由石墨制成的支撑物、以石墨粉末进行Al₂O₃支撑物的预涂覆（US 4,233,052 A）、或者以BN粉末进行玻璃或SiC支撑物的预涂覆（JP 61168544A (1985)）。

但是，这些手段伴随有其他的缺点。使用石墨导致了反应室中的氧化还原条件的改变、并且在氧化性条件下导致了燃渣（Abbrand）。像采用其他支撑物材料（如石英玻璃）一样，支撑物上的BN涂层可以类似地在石英玻璃坯中留下由于SiO₂灰料层中的扩散、摩擦或腐蚀而产生的杂质。由Al₂O₃制成的支撑管具有相对较小的断裂强度。

采用通过使用玻璃而制成的支撑物可能避免了灰料体的污染；然而这些石英玻璃支撑物也（与由Al₂O₃制成的支撑物类似）不具有尤其对于生产具有相对小内径的大灰料体而言必需的断裂强度。此外，在石英玻璃支撑物的情况下存在以上所讨论的困难，即由于在灰料体材料与支撑物材料之间缺少膨胀率差异，相对较难将石英玻璃支撑物移出。

技术目的

本发明的基本目的在于，提出一种用于在OVD过程之后、在采用一种具有高断裂强度的支撑物的情况下生产石英玻璃圆柱体的方法，一方面该支撑物能够容易地移出而另一方面对该灰料体形成了低污染危险。

本发明的基本目的还在于，提供一种用于实施该方法的支撑物，该支撑物的突出之处为高的机械稳定性并且还使得能够以小内孔来生产体积大且壁厚的灰料体。

在该方法的方面，这个目的是从上述类别的一种方法出发根据本发明按以下方式实现的：在沉积SiO₂颗粒之前，将SiC层在高温下于含氧的气氛中进行如下的处理，即通过氧化来形成一个具有至少0.1 μm厚度的SiO₂保护层。

在所述类别方法的根据本发明的修改中，在一个支撑物上形成该灰体管，该支撑物完全或至少在其朝向该灰体管的表面的区域中由SiC组成。在开始沉积工艺之前，这个SiC层的表面通过氧化而转化为SiO₂，这样获得了具有至少0.1 μm厚度的、由SiO₂制成的薄保护层。在理想状况下，这个SiO₂保护层是封闭的，并且完全覆盖了SiC表面。