石英ガラスとは？特徴や用途を詳しく解説！

石英ガラスは、高い純度、耐熱性、透過率を持つガラスで、特殊な用途に広く使用されています。この記事では、石英ガラスの基本的な特徴や種類、具体的な用途について詳しく解説しています。溶融石英と合成石英の違いに加えて、透過率や耐薬品性の高さが特徴で、科学的な用途や光学機器などに使用される点をまとめました。石英ガラスの特性や用途を理解し、適切な選択ができるよう参考にしてください。

石英ガラスとは？

石英ガラスは、高い純度と耐熱性、透過率を持つ特殊なガラスであり、さまざまな産業で重要な役割を果たしています。特に半導体や光学機器、化学実験装置など、高精度な用途に広く利用されています。

通常ガラスとの違い

石英ガラスは、一般的なガラスと比較すると純度の高さや透過性、耐熱性において大きな違いがあります。通常のガラスはケイ砂などから作られ、不純物を含むため透過性や耐熱性が制限されます。

 

一方で、石英ガラスはほぼ純粋な二酸化ケイ素から作られ、紫外線や赤外線の透過率が非常に高く、極めて透明です。また、熱膨張がほとんどないため、急激な温度変化にも強く、精密な用途に適しています。

 

これらの特性により、石英ガラスは通常のガラスでは実現できない高精度な環境で使用可能であり、特に光学機器や半導体製造において重宝されているのです。

石英ガラスの種類

石英ガラスは、大きく分けて「溶融石英」と「合成石英」の2つの種類があります。それぞれの製法や特性により、用途が異なります。以下では、それぞれの特性と用途について詳しく解説します。

溶融石英

溶融石英は、天然の水晶を高温で溶かして作られる石英ガラスです。製造過程で不純物が少し残るものの、精製技術の向上により現在では比較的高純度の石英ガラスの製造が可能です。耐熱性や耐薬品性に優れ、半導体製造装置やランプ部材として広く使用されています。そのコストパフォーマンスの良さから、産業用材料としても広く活用されている点が特徴です。

合成石英

合成石英は、化学的に合成された超高純度の二酸化ケイ素を原料にして製造されます。溶融石英に比べさらに高い純度を持ち、不純物の含有量が非常に少ないのが特徴です。

 

このため、光学材料として非常に優れた特性を持ち、特に紫外線領域での透過率が高いため、レンズやプリズム、フォトマスクなど精密機器に使用されています。

 

製法上、内部に泡がないため光学的な均質性も高く、高度な精度が求められる分野での利用に適しています。

石英ガラスの特徴

石英ガラスは、他のガラスに比べて極めて高い純度と優れた特性を持つガラスです。主に光学的・化学的な用途において高く評価されています。

純度が高い

石英ガラスは非常に高純度で、ほぼ100％が二酸化ケイ素（SiO₂）で構成されています。金属不純物の含有率が極めて低く、特に合成石英では99.99％以上の純度が実現。この純度の高さにより、光学性能や耐薬品性が向上します。

透過率が高い

石英ガラスは、可視光だけでなく赤外線や紫外線に対しても非常に高い透過率を持っています。不純物が少ないためクリアな光学性能を発揮し、光学機器や精密機器に適した材料とされているのです。また、数ミリメートルもの厚さのガラスでも透明性を保てるのが特徴です。

耐薬品性が高い

石英ガラスは化学的に安定しており、酸やアルカリに対しても高い耐性を持ちます。溶解速度が極めて遅いため腐食されにくく、化学実験装置や工業用途での使用に適しています。ただし、アルカリ性の環境下では他のガラスと同様に侵食のリスクがあるため注意が必要です。

耐熱性が高い

石英ガラスは高い耐熱性を持ち、約1,000℃を超える温度にも耐えられるため、通常のガラスでは耐えられない高温環境での使用に向いています。

 

また、熱膨張率が非常に低く、急激な温度変化に対しても割れることなく対応できるため、極端な温度条件下でも使用が可能です。このため、半導体製造プロセスや高精度の光学機器にも使用される重要な材料となっています。

石英ガラスの用途

石英ガラスは、高い耐熱性や透過率、耐薬品性などの特性を活かし、さまざまな分野で使用されています。以下の表に、主な用途をまとめました。

用途	詳細
半導体製造プロセス	高温やクリーン環境下で使用される半導体製造装置の重要な材料として利用される
光学機器	レンズやプリズム、フォトマスクなど、正確な光学性能を必要とする機器に使われる
化学実験装置	耐薬品性が高く、化学薬品に対しても安定しているため、実験装置で使用される
通信機器	光ファイバーや他の通信機器において、光を透過させる素材として不可欠
レーザー機器	高エネルギーのレーザー光を制御・伝達する機器に使用され、精密な操作が可能
工業用耐熱窓	高温環境での耐久性が求められる工業機器の耐熱窓に使用される

工業分野では、焼却炉や溶鉱炉の耐熱窓として利用され、高温環境でも安定性を保ちます。また、光学分野ではレンズやプリズム、レーザー用機器に使用され、精度の高い光学機器の製造に欠かせません。さらに、半導体製造プロセスでも重要な役割を果たし、高純度なシリコンウエハーなどの製造に利用されます。

石英ガラスの特徴を理解して導入しよう

石英ガラスは、高い純度や透過率、耐薬品性、耐熱性を持つため、さまざまな用途で活用されています。また、溶融石英と合成石英という2つの種類があり、それぞれの特性により適切な用途が異なります。石英ガラスの導入を検討する際には、ぜひこの記事を参考にしてください。

 

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