石英ガラス・とは？初心者にやさしく解説！共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

石英ガラスとは？

石英ガラスは、主に二酸化ケイ素（SiO2）から作られる高純度のガラスで、普通のガラスよりも透明度が高く、耐熱性や耐薬品性が優れています。名称としては「フュージド・シリカ」とも呼ばれ、日常で見かけるガラスと区別されることが多いです。

石英ガラスと似た名前の「石英」は鉱物の結晶を指しますが、ここで扱うのは結晶ではなく、加熱して溶かした後に固めたガラス状の材料です。石英ガラスは高い熱抵抗を持ち、急な温度変化にも耐えられる特性があるため、科学実験や産業用の高度な機器に使われます。

この材料の魅力のひとつは、透明度がとても高く、紫外線から近赤外線までの広い波長域で光を通す点です。特殊な光学部品やファイバー通信、ビームの道具として用いられることが多いです。

主な特徴

特徴1: 高い透明度と広い光の透過域。石英ガラスはほとんどの不純物が少なく、紫外線領域から近赤外領域まで光を通します。

特徴2: 高い耐熱性と低い熱膨張係数。温度変化が激しくても割れにくい性質を持ちますが、急激な衝撃には弱い点にも注意が必要です。

特徴3: 化学的安定性。多くの薬品に対して反応しにくく、洗浄や加工にも適しています。

物理的特性の目安

ここでは一般的な目安を紹介しますが、実際の数値は材料の純度や製造条件によって変わります。

性質	概算値
融点	約1650°C以上
熱膨張係数	約0.5×10^-6 /K（温度範囲にもよる）
光学純度（可視域の透過率）	非常に高い
化学安定性	酸・アルカリにも耐性がある

この表の数値は「一般的な石英ガラス」を想定したものです。実際には「フュージド・シリカ」と呼ばれる高純度の製品が使われ、用途に応じて更なる処理が施されます。

用途と例

石英ガラスは、研究機関や産業界で幅広く使用されます。代表的な用途は次の通りです。

・研究用の反応容器や温度センサー （耐熱性と清浄性が重要）

・光学部品（レンズ、プリズム、ビームラインの窓など）

・半導体製造の装置部品、ウェハの搬送部材、クリーニング容器

・ファイバ通信の部材、UVキュアリング機器など

製造方法の基本

石英ガラスは、純度の高いSiO2を溶融・成形して作られます。一般的には「ガラスの融解～成形～annealing（焼戻し）」の工程を経て、熱応力を低くします。材料学の観点からは、不純物の除去と微細な結晶欠陥の低減が品質の鍵です。

取り扱い上の注意

脆さの制御が重要です。石英ガラスは硬度が高い反面、急激な力や衝撃で割れやすい性質があります。扱い方としては、挟み方を工夫して傷をつけない、温度変化をゆっくり行う、清浄な環境で加工する、などが挙げられます。

まとめ

石英ガラスは、透明度・耐熱性・化学的安定性の三拍子がそろった非常に優れた材料です。実験室や光学機器、半導体分野など、さまざまな現場で活躍しています。初心者の方は、まず「石英ガラス・とは？」の基本を押さえ、用途ごとに必要な性質を確認することから始めてみましょう。

石英ガラスの同意語

クォーツガラス: 石英（クォーツ）を主成分とする高純度のガラス。低膨張率・耐熱性・耐薬品性に優れ、光学機器・半導体・実験器具などに用いられる。
フュージドクォーツ: 石英を融解・成形して作られた高純度のガラス素材。含水量が非常に少なく、熱膨張係数が小さいため高温環境や光学用途で安定して使用される。
フュージドクォーツガラス: フュージドクォーツと同義で、石英ガラスの一種。融解して作られるため、透明度・耐熱性が高く、光学窓や高温部品などに用いられる。
フュージドシリカ: 石英を主成分とするフュージドシリカは、含水量が極めて少なく、ガラス状の無水ケイ素材料。耐熱性・耐薬品性が高い。
フュージドシリカガラス: フュージドシリカのガラス製品を指す呼称。高純度の二酸化ケイ素から作られ、光学・炉窓・電子部品などに使われる。
シリカガラス: 二酸化ケイ素を主成分とするガラス。結晶化しにくく、熱膨張が小さいため高温・高真空下の用途に適する。
石英質ガラス: 石英由来のガラスを指す表現。高純度の二酸化ケイ素から作られ、透明度・熱的安定性に優れる。

石英ガラスの対義語・反対語

ソーダ石灰ガラス: 石英ガラスの対義語としてよく使われる、純度が高くない一般的なガラス。熱膨張係数が大きく、耐熱性・耐薬品性・UV透過性が石英ガラスほど高くありません。
普通のガラス: 家庭や建築で広く使われる標準的なガラス。石英ガラスに比べて性能は抑えめですが製造コストが低いという点が対比になります。
石英（結晶質の二酸化ケイ素）: 石英ガラスと対照的な存在。石英は結晶構造を持つ無機材料で、石英ガラスは非結晶のアモルファス材料です。
結晶性材料: 原子が規則正しく並ぶ結晶構造をもつ材料。石英ガラスの無定形（アモルファス）に対する対比として挙げられます。
天然ガラス（黒曜石・オブシディアン）: 自然にできたガラス状の物質。人工的な石英ガラスとは起源が異なる点が対比になります。
不透明ガラス: 光をあまり通さず、白濁して見えるガラス。石英ガラスの高い透明性とは反対の特性です。
金属材料: ガラスとは違う固体材料の代表例。結晶構造、加工性・耐熱性・衝撃性などが大きく異なります。
プラスチック（透明樹脂）: 透明な有機材料。加工性は高い一方、耐熱性・耐薬品性・長期的な安定性は石英ガラスと異なることが多いです。
有機透明樹脂（例：アクリル、ポリカーボネート）: 具体的な有機ガラスの代表例。石英ガラスと比べて質感や耐久性が異なる点を示します。

石英ガラスの共起語

フュージドクォーツ: 石英ガラスの代表的な呼称。高純度の二酸化ケイ素を高温で溶融・冷却して作る透明なガラス状材料。
フューズドシリカ: フュージドクォーツと同義の日本語表現。高純度のシリカガラス。
低鉄石英: 鉄分を極力除いた石英で、特に紫外域での透過性が高い石英種。
二酸化ケイ素: 石英ガラスの主要成分で、SiO2とも呼ばれる安定した酸化物。
SiO2: 二酸化ケイ素の化学式で、石英ガラスの成分表記として用いられる。
高純度: 不純物が少ない状態で、光学的・化学的特性が安定する特性。
熱膨張係数: 温度変化による体積変化の度合い。石英ガラスは低めで温度ショックに強い傾向。
熱衝撃性: 急温度変化に対する耐性のこと。
耐薬品性: 多くの酸・アルカリに対して化学的に安定である性質。
酸耐性: 酸に対する耐性。
アルカリ耐性: アルカリ性溶液に対する耐性。
紫外線透過: 紫外光を透過する特性。UV分析・観察に有利。
赤外透過: 赤外線を透過する特性。IR分析・観察に適する。
光透過率: 可視光をどれだけ透過するかの割合。透明度と直結。
屈折率: 光の進路を曲げる程度の指標。光学部品で重要。
透明度: 透明で視認性が高い状態。
窓・ウィンドウ: 測定窓・観察窓として使われる部品。
光学部品: レンズ・プリズム・窓など光学系の材料として使用。
実験器具: 石英ガラス製の実験用器具全般を指す。
真空機器部品: 低アウトガス性と耐熱性を活かした真空環境用部品。
耐熱性: 高温環境で形状・性能を保つ能力。
アニール: 加工後の内部応力を除く熱処理工程。
研磨加工: 表面を滑らかにする仕上げ工程。
フュージング法: 原料を高温で溶融・凝固させて作る製法。
高純度ガラス: 不純物が極めて少ないガラス。光学・半導体用途に適する。
クリーン環境向け: 清浄度が重要な環境での使用が想定される特性。
耐放射線性: 放射線下でも物性の劣化が少ない性質。
ガラス窓素材: 観察窓・測定窓など、窓材として使用される石英ガラスの総称。
石英ガラスの用途: 光学窓・実験器具・真空部品・半導体関連の部品など、広範な用途を含む。
低鉄石英ガラスの用途: 紫外透過性を活かしたUV機器・観察窓などの用途に適する。

石英ガラスの関連用語

石英ガラス: 非晶質の二酸化ケイ素ガラスで、天然の石英を融解して作る高純度な光学材料。広い透過域と安定性を活かして、光学窓・レンズ・プリズムなどの部材に使われます。
フューズドシリカ: 石英ガラスの別称。高純度で低色散・低熱膨張を特徴とし、UV〜近赤外領域の光学部品に適しています。
石英 (天然結晶): 地球上に自然に存在する二酸化ケイ素の結晶。光学用途では不純物の含有があるため、ガラス状の石英ガラスと区別して扱われます。
二酸化ケイ素 (SiO2): 石英ガラスの主成分。高純度を保つほど透明性・機械的・熱的安定性が向上します。
OH含有量: 水酸基の含有量。OHが多いと特定波長域の透過が低下するため、UV域用途には低OHグレードが選ばれます。
透過波長域: 石英ガラスはおおむね約170nm〜3μmの透過域を持ち、波長域はOH量や純度に影響されます。
屈折率と色散: 波長依存性により屈折率が変化します。可視域で約1.44〜1.46、色散も低めで設計が容易です。
熱膨張係数: 熱膨張は小さく、温度変化に対する寸法変化が少ない特性があります。代表値は約0.5×10^-6/K程度。
熱耐性と熱ショック性: 高温領域での安定性が高く、適切な設計の下で熱ショック耐性にも優れます（軟化点は約1650°C程度）。
耐薬品性: 多くの酸・アルカリに対して安定ですが、フッ化水素HFだけはガラスを溶解します。
機械的性質と加工性: 硬く脆い素材で、切断・研磨・成形は可能ですが衝撃には弱い点に注意が必要です。
表面処理とコーティング: 光学用途では反射防止コーティングやARコーティングが用いられ、透過特性を最適化します。
用途・応用例: 光学窓・レンズ・プリズム・UV・可視・近赤外領域の光学部品、レーザー窓、半導体製造装置、天文学用部品など。
製造方法: 原料SiO2を高温で融解・成形して非晶質ガラスとして製造します。アニーリングなどの熱処理を行い、純度・欠陥を抑えます。
純度とグレード: 高純度グレード（5N、6Nなど）を含む複数の純度等級があり、用途に応じて選択します。