NL1019076C2

NL1019076C2 - Werkwijze voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, alsmede een daarvoor geschikte inrichting.

Info

Publication number: NL1019076C2
Application number: NL1019076A
Authority: NL
Inventors: Mattheus Jacobus Nicol Stralen; Martinus Johannus Marin Swarts
Original assignee: Draka Fibre Technology Bv
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2003-04-02
Also published as: CN1313401C; WO2003029158A1; CN1561314A; DE60212667T2; EP1432657B1; EP1432657A1; DE60212667D1; US20040237593A1; ATE330912T1

Description

f r

Korte aanduiding: Werkwijze voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, alsmede een daarvoor geschikte inrichting.

5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, welke werkwijze de volgende stappen omvat: 10 i) het plaatsen van het vormdeel in een gesloten ruimte, ii) het creëren van een onderdruk in de gesloten ruimte, iii) het aan de gesloten ruimte toevoeren van een of meer, al of niet van doteringen voorziene reactieve gassen, iv) het in de gesloten ruimte genereren van een 15 plasmazone, en v) het uitvoeren van een depositiereactie.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, welke 20 inrichting een gesloten ruimte, middelen voor het creëren van een onderdruk, middelen voor het toevoeren van een of meer, al of met van doteringen voorziene reactieve gassen, middelen voor het fixeren van het vormdeel, middelen voor het genereren van een plasmazone en gebruikelijke toe- en afvoerlei dingen omvat.

25 De Britse octrooiaanvrage GB 2 149 779 heeft betrekking op een werkwijze ter vervaardiging van voorvormen voor optische vezels, waarbij gebruik wordt gemaakt van een zogenaamde geperforeerde binnenbuis die door een substraatbuis is omgeven. Door de geperforeerde binnenbuis wordt een reactief gasmengsel geleid, welk gasmengsel door de perforaties 30 heendringt en in de annulaire ruimte tussen de binnenbuis en de substraatbuis terechtkomt en vervolgens, ten gevolge van de plasma- λη ΛQfl 7 cm 1 r 2 omstandigheden, tot glaslagen op het inwendige van de substraatbuis wordt gevormd. Het plasma wordt opgewekt vanaf de buitenzijde van de substraatbuis door middel van twee microgolvengeneratoren die energie toevoeren aan zogenaamde "microwave cavities", gevormd uit een buitenste 5 en binnenste cilinder.

Een dergelijke werkwijze is op zich bekend uit het Amerikaans octrooischrift 6.138.478. Volgens de daaruit bekende werkwijze wordt het staafvormig vormdeel in een gesloten ruimte geplaatst waarna een reactief gas wordt toegevoerd en een plasmazone in de gesloten ruimte 10 ontwikkeld. De depositiereactie wordt zodanig uitgevoerd dat een resonator, die de plasmazone slechts lokaal op het staafvormig vormdeel genereert, over de lengte van het staafvormig vormdeel heen en weer wordt bewogen zodat op het uitwendig oppervlak van het vormdeel steeds lokaal een glaslaag wordt afgezet. Ten gevolge van een dergelijke wijze van 15 plasmavorming is het gewenst dat gedurende de depositiereactie aan de gesloten ruimte een beschermingsgas wordt toegevoerd om te voorkomen dat op de inwendige wand van de gesloten ruimte ook glaslagen worden afgezet. Als beschermingsgas wordt een uit zuurstof bestaand gas toegevoerd, waarbij de druk van het toegevoerde beschermingsgas hoger is dan de druk 20 van het reactieve gas. Een nadeel van deze methode is dat een elektromagnetisch veld met een maximum aan het oppervlak van het vormdeel wordt gecreëerd, terwijl dit veld aan het binnenoppervlak hiervan nagenoeg nul dient te blijven, hetgeen beperkingen verschaft ten aanzien van de hoeveelheid op het uitwendige van het vormdeel af te zetten 25 glasmateriaal. Als ander nadeel kan worden genoemd het in de gesloten ruimte binnentreden van mogelijke verontreinigingen via het beschermingsgas, welke verontreinigingen in de op het uitwendig oppervlak van het staafvormig vormdeel afgezette glaslagen terechtkomen en aldus voor verstoringen in de prestaties van de uit het vormdeel vervaardigde 30 optische vezels zullen zorgen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is derhalve het 1019076*1 1 f 3 verschaffen van een werkwijze en een inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel waarbij een hoog depositierendement wordt bereikt.

5 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is verder het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel waarbij een zeer constante dikte en een concentrische opbouw van de op het uitwendig oppervlak van het vormdeel 10 afgezette glaslagen wordt bereikt.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel waarbij de brekingsindexwaarde van de 15 op het uitwendig oppervlak van het vormdeel afgezette glaslagen nauwkeurig kan worden gestuurd.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas 20 samengesteld staafvormig vormdeel waarbij van de toepassing van het aan de gesloten ruimte toevoeren van een beschermingsgas kan worden afgezien.

De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat stap i) wordt uitgevoerd door het vormdeel te fixeren tussen twee microgolforganen, waarbij het 25 vormdeel als diëlektrische geleider fungeert, welke microgolforganen zodanig worden aangestuurd dat op het uitwendig oppervlak van het vormdeel volgens stap v) een of meer glaslagen met een concentrische laagopbouw worden gevormd.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt aldus een uit glas 30 samengesteld staafvormig vormdeel gefixeerd tussen twee microgolforganen, welke microgolforganen een plasmazone genereren. Omdat het staafvormig 1019076· ’ r 4 vormdeel als geleider voor de microgolven fungeert, ontstaat rond het uitwendig oppervlak van het vormdeel een dun plasma waarvan de intensiteit nagenoeg over de totale lengte van het vormdeel constant is. Daarnaast is de intensiteit of indringdiepte van het plasma begrensd.

5 Omdat de plasmazone zich over het volledige vormdeel bevindt, in tegenstelling tot de uit het Amerikaans octrooischrift 6.138.478 bekende methode waarin een zich over de lengte van het vormdeel steeds verplaatsende plasmazone wordt toegepast, vindt volgens de onderhavige uitvinding een depositie ter vorming van glaslagen met een constante 10 dikte en concentrische opbouw plaats. De vorming van staande golven in het staafvormig vormdeel wordt voorkomen door gebruik te maken van twee loodrecht op elkaar staande polarisatietoestanden of twee onafhankelijke microgolforganen. Het verdient de voorkeur dat de wand van de gesloten ruimte op een afstand van ten minste 10 cm is gelegen van het staafvormig 15 vormdeel.

Het is gewenst dat de in stap iv) gegenereerde plasma-intensiteit over de totale lengte van het vormdeel nagenoeg constant is. Bovendien verdient het in bepaalde uitvoeringsvormen de voorkeur dat de twee microgolforganen afwisselend worden geactiveerd om microgolven in 20 het vormdeel te koppelen, welk vormdeel als diëlektrische geleider fungeert

Het verdient met name de voorkeur dat de onderhavige werkwijze zodanig wordt uitgevoerd dat de depositie van de glaslagen volgens stap v) onder rotatie van het staafvormig vormdeel plaatsvindt. 25 Door rotatie van het staafvormig vormdeel wordt op het uitwendig oppervlak van het vormdeel een concentrische laagopbouw tot stand gebracht.

In bepaalde uitvoeringsvormen is het daarnaast gewenst dat de depositie van de glaslagen op het uitwendig oppervlak van het vormdeel 30 onder rotatie van de polarisatiemode van de microgolven plaatsvindt om aldus een of meer glaslagen met een concentrische laagopbouw op het 1Ω19076"

1 I

5 uitwendig oppervlak van het vormdeel af te zetten.

Om het staafvormig vormdeel in de onderhavige uitvinding als diëlektrische geleider te laten fungeren verdient het de voorkeur dat de diameter van het staafvormig vormdeel voldoet aan de volgende 5 vergelijking:

Co D > _ 1.706*/%.

10 waarin geldt: C0 = lichtsnelheid (m/s), ngem = gemiddelde brekingsindex, en ƒ = frequentie van microgolven (s'1).

15 Om het staafvormig vormdeel als golfgeleider te kunnen toepassen moet er sprake zijn van een voldoende hoeveelheid glasvolume, welke hoeveelheid door de hiervoor genoemde vergelijking is gedefinieerd. Onder de gemiddelde brekingsindex moet de gemiddelde brekingsindex worden verstaan die de microgolven ervaren in het vormdeel. Indien de diameter 20 van het vormdeel kleiner dan de diameter volgens de hiervoor genoemde formule is, is geen microgolfgeleiding mogelijk en kan geen plasma zonder het vormdeel worden gevormd.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig 25 oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, welke inrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de middelen voor het genereren van een plasmazone twee microgolforganen omvatten en het staafvormig vormdeel aan elk uiteinde hiervan is ingeklemd tussen de beide microgolforganen en waarbij de microgol forganen 30 zijn voorzien van middelen die ervoor zorgen dat op het uitwendig oppervlak van het vormdeel een of meer glaslagen met een concentrische laagopbouw worden gevormd.

._ Λ A. _ _=_1 '· 6

Het is met name gewenst dat de microgolforganen zijn voorzien van middelen die de plasma-intensiteit over de totale lengte van het vormdeel op een nagenoeg constante waarde handhaven. Bovendien is het mogelijk dat de microgolforganen zijn voorzien van middelen die de 5 microgolforganen afwisselend activeren om de microgolven in het vormdeel te koppelen, welk vormdeel als diëlektrische geleider fungeert.

De onderhavige inrichting wordt verder gekenmerkt doordat de gesloten ruimte is voorzien van middelen ter rotatie van het vormdeel.

In een bijzondere uitvoeringsvorm verdient het bovendien de 10 voorkeur dat de microgolforganen zijn voorzien van middelen ter rotatie van de polarisatiemodel. Ter voorkoming van de vorming van staande golven verdient het bovendien de voorkeur dat de microgolforganen elk een afzonderlijke energiebron bezitten. Het moet duidelijk zijn dat de microgol forganen zich zowel binnen als buiten de gesloten ruimte kunnen 15 bevinden maar dat elk uiteinde van het staafvormig vormdeel microgolf-straling ontvangt.

De onderhavige uitvinding zal hierna onder toepassing van een voorbeeld worden toegelicht, waarbij echter dient te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding tot een dergelijk voorbeeld niet is 20 beperkt.

Voorbeeld.

Een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel met een uitwendige diameter van 38 mm wordt in een gesloten ruimte tussen twee microgol forganen geklemd. De polarisatietoestand van de microgolven in 25 het ene microgolforgaan is loodrecht gericht op de polarisatietoestand van het andere microgolforgaan. Beide microgol forganen zijn verbonden met dezelfde energiebron waarbij een frequentie van 2,45 GHz wordt toegepast. De gesloten ruimte wordt vervolgens onder een verlaagde druk tussen 5 en 200 mbar gebracht waarna een plasma van geringe druk rond het staafvormig 30 vormdeel wordt gecreëerd. Aan de aldus onder vacuüm gebrachte gesloten ruimte wordt een mengsel van siliciumtetrachloride met zuurstof λ A C·

' I

7 toegevoerd waarbij si 1 iciumtetrachloride reageert tot siliciumdioxide, welke verbinding als een glasachtig materiaal op het uitwendig oppervlak van het staafvormig vormdeel wordt afgezet. Na een periode van 13 uren wordt het toevoeren van het reactieve gas beëindigd, de in de gesloten 5 ruimte heersende onderdruk teruggebracht naar omgevingsdruk en het aldus behandelde staafvormig vormdeel hieruit verwijderd, welk staafvormig vormdeel een uitwendige diameter van 76 mm blijkt te bezitten, welke diameter ten opzichte van de situatie vóór de depositie is verdubbeld.

1019076«

Claims

1. Werkwijze voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig 5 vormdeel, welke werkwijze de volgende stappen omvat: i) het plaatsen van het vormdeel in een gesloten ruimte, ii) het creëren van een onderdruk in de gesloten ruimte, iii) het aan de gesloten ruimte toevoeren van een of meer, al of niet van doteringen voorziene reactieve gassen, 10 iv) het in een gesloten ruimte genereren van een plasmazone, en v) het uitvoeren van een depositiereactie, met het kenmerk, dat stap i) wordt uitgevoerd door het vormdeel te fixeren 15 tussen twee microgolforganen, waarbij het vormdeel als diëlektrische geleider fungeert, welke microgolforganen zodanig worden aangestuurd dat op het uitwendig oppervlak van het vormdeel volgens stap v) een of meer glaslagen met een concentrische laagopbouw worden gevormd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in 20 stap iv) gegenereerde plasma-intensiteit over de totale lengte van het vormdeel nagenoeg constant is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de twee microgolforganen afwisselend worden geactiveerd om microgolven in het vormdeel te koppelen, welk vormdeel als diëlektrische geleider fungeert.

4. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de depositie van de glaslagen volgens stap v) onder rotatie van het vormdeel plaatsvindt.

5. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de depositie van de glaslagen volgens 30 stap v) onder rotatie van de polarisatiemode van de microgolven plaatsvindt. 1019076· »

5, Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de microgolforganen elk met een afzonderlijke energiebron zijn verbonden. j t Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande 5 conclusies, met het kenmerk, dat de diameter van het uit glas samengestelde, staafvormig vormdeel voldoet aan de vergelijking: Co D > _ 10 l,706*/*ngen) waarin geldt: C0 = lichtsnelheid (m/s), rigem = gemiddelde brekingsindex, en 15 ƒ frequentie van microgolven (s'1).

8. Inrichting voor het aanbrengen van een of meer glaslagen op het uitwendig oppervlak van een uit glas samengesteld staafvormig vormdeel, welke inrichting een gesloten ruimte, middelen voor het creëren van een onderdruk, middelen voor het toevoeren van een of meer, al of 20 niet van doteringen voorziene reactieve gassen, middelen voor het fixeren van het vormdeel, middelen voor het genereren van een plasmazone en de gebruikelijke toe- en afvoerleidingen omvat, met het kenmerk, dat de middelen voor het genereren van een plasmazone twee microgolforganen omvatten waarbij het staafvormige vormdeel aan elk uiteinde hiervan is 25 geklemd tussen de beide microgolforganen en waarbij de microgolforganen zijn voorzien van middelen die ervoor zorgen dat op het uitwendig oppervlak van het vormdeel een of meer glaslagen met een concentrische laagopbouw worden gevormd. gt Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de 30 microgolforganen zijn voorzien van middelen die de plasma-intensiteit over de totale lengte van het vormdeel op een nagenoeg constante waarde handhaven. 1 .Ai Λβί ' t

10. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de microgolforganen zijn voorzien van middelen die de microgolforganen afwisselend activeren om de microgolven in het vormdeel te koppelen, welk vormdeel als diëlektrische geleider fungeert.

11. Inrichting volgens een of meer van de conclusie 8-10, met het kenmerk, dat de gesloten ruimte is voorzien van middelen ter rotatie van het vormdeel.

12. Inrichting volgens een of meer van de conclusie 8-11, met het kenmerk, dat de microgolforganen zijn voorzien van middelen ter 10 rotatie van de polarisatiemode van de microgolven.

13. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de microgolforganen elk een afzonderlijke energiebron bezitten. . ^ · Λ A