[其他]主要成分为二氧化硅材料的预制多孔体的致密方法和装置

说明书

本发明是关于由主要成分为SiO₂的材料预制的多孔体致密方法，使高温区通过多孔体而成为一种透明的玻璃。

众所周知，通常将主要成分为SiO₂的多孔体在炉中加热可以提高其密度。

该方法的主要问题是在致密过程中如何防止玻璃中生成气泡，为此提出采用环形炉使软化面通过多孔体。在此情况下，致密物体不可避免地要受对流加热（例，见西德公布的专利申请DE-OS3240355）。当使用这种方法时，在致密以后仍有小气泡或空腔（空泡）存在。因此该方法中提出，确保气泡充有氦或氢气，在进一步热处理过程中，上述气体可以从玻璃中排出。而空泡则必须通过热处理排除。

采用该方法，如果主要成分是SiO₂的话，玻璃在高温下加热一段时间，有可能产生结晶。本发明的目的就是改进提高主要成分为SiO₂的预制多孔体密度的方法，采用此法生成的透明玻璃，基本上不需要加热处理。

主要成分为SiO₂的材料可以认为是包括过量SiO₂和另一些混合物（掺加物）的材料，一般因其成分百分含量不同，可以降低或提高二氧化硅玻璃的折光指数，上述玻璃通常可用于光导纤维。此外，上述材料亦可能是一种只包括SiO₂，并含有一些不可避免的杂质的物质。

本发明目的可通过下述方法达到，该方法的特点是利用波长小于透明玻璃实质吸收的波长的红外射线进行致密，辐射源和多孔体彼此相对移动，这意味着可以防止多孔体未被致密和在致密以后被对流和/或可被透明玻璃吸收波长的红外线所加热。

本发明方法的特点是使用波长小于主要成分为SiO₂的透明玻璃实质的可吸收波长（约＜3微米）的红外线辐射，本质上是在多孔体上发生反射或散射的地方被吸收。这样，当辐射源和多孔体彼此相对移动，通过急剧上升的高温区时，能够使多孔体密度提高。可以充分排除要放出的气体，因此不需要进行致密多孔体的加热后处理。本发明方法制成的透明玻璃也不需要用其它可能产生结晶的方式进行加热。

可以防止多孔体处于非致密条件和致密后被对流和/或透明玻璃可以吸收波长的红外线（λ＞3微米）所加热，其办法可以包括，例如，在辐射源和进行熔结的物体之间安装透明石英玻璃屏蔽。本发明方法的一种具体装置中，利用辐射源进行多孔体致密，辐射源在多孔体周围，使多孔体每个面都能得到致密，辐射源位于两管之间，内管为石英玻璃管，外管为冷却管。

由于内管是用石英玻璃制作，辐射源发出的波长λ＞3微米的红外线可以被吸收。在这种情况下，通过管间通入气体可以防止石英玻璃管的温度升高。因此，对流热也被消散。由于装有外管，采用如水强制冷却等方法可获得更好的效果。通入管间的气体可以用不与辐射源发生化学反应的气体，例如，氮、氦或氩气，或其混合气体。如果辐射源不发射λ＞3微米的射线，则两管间可以抽空。辐射源可以用碳、石墨、氧化锆、钼和钨等制作。辐射元件用电感加热或直流电流加热。

本发明方法特别适用于具有旋转体形外周边的多孔体的致密。这些多孔体可以是空心或实心的圆柱体等，在致密时制成相应的管或棒。

在进行具有旋转体形外周边的多孔体致密时，辐射源最好做成空心圆筒，全侧向环绕在要致密的物体周围。

尽管多孔体在圆筒形辐射源内，经过小心对准中心，实际上还发现有时致密多孔体加热不均匀。这种加热不均常使致密物体发生翘曲。但是，通过在致密过程中转动致密物体可以相当程度地避免加热不均情况。在致密过程中，调定中心可以通过反射镜直观检查，反射镜安在加热装置的外面，在延长轴线上，与致密物体的轴心成45°角。因为物体是转动的，因此，很难直观确定应如何校正与物体中心的偏差。

这个困难可以用本发明的具体办法克服，即使用空心圆筒辐射源，围绕在致密的多孔体周围，多孔体和空心圆筒的轴心彼此一致，空心圆筒围绕其轴心转动，并在与上述轴心平行的方向，作转动的多孔体与空心圆筒彼此相对移动。这个方法使用的装置中，辐射源为空心圆筒形，用射频线圈感应加热。

在致密过程中，进行致密的非转动物体对准中心可以很简便地控制和校正。