セリウムドープ石英管はどの有害な紫外線波長を主にフィルターするのか？

医療機器や滅菌機器を開発する際、エンジニアは医療用光源からの有害な被ばくに対する安全対策を優先することが多い。これは、製品開発においてコンプライアンス上重要な問題とされています。

しかし、紫外線を遮断する封止材料の選択肢は限られている。この材料は、治療用レーザーの性能を妨げることなく高い可視光透過率を可能にし、同時に有害な紫外線をフィルタリングする必要があります。例えば、腫瘍切除や瘢痕除去に使用されるCO₂レーザー（波長10,600nm）やEr:YAGレーザー（波長2940nm）は、通常100～300℃で作動し、水分子による強い吸収によって組織を蒸発させる。

市販されている材料で最も優れているのは、totalquartzworks.comがUVブロック石英管シリーズで提供しているような、セリウムドープ石英管です。これらの石英管は、セリウムイオン（Ce³⁺/Ce⁴⁺）を利用して有害な紫外線帯を強く吸収します。

1.フィルターにかけられる紫外線波長

UVタイプ	波長範囲	関連リスク	濾過効果
UVC	100-280 nm	皮膚や目に深刻な損傷を与える。	特に200-280 nmで高い吸収を示し、ほぼ完全に遮断される。
紫外線	280-315 nm	日焼けを引き起こし、皮膚がんのリスクを高める。	部分吸収；280～300 nmで強い効果、300 nm以上では弱い効果
ユーバ	315-400 nm	深部まで浸透し、皮膚の老化と色素沈着を引き起こす	吸収力が弱い。多くの場合、TiO₂などのコーティングで補う。

2.主な用途

医療・滅菌機器
殺菌ランプ（254nmなど）の観察窓として使用され、利用者を保護するためにUVCを遮断しながら可視光の透過を可能にする。

半導体リソグラフィ：
エキシマランプや水銀ランプ（193nm、248nmなど）からの短波長の紫外線をフィルターし、迷光によるダメージを軽減。

航空宇宙産業と原子力産業：
光学的透明性を維持しながら、高放射線環境で有害な紫外線を遮蔽する。

3.利点と限界

メリット

• 高い可視光透過率（400～700nm）
• 優れた耐熱性と耐放射線性
• PMMAのような有機UVフィルターに比べて寿命が長い

制限：

• 弱いUVA遮蔽性。多くの場合、共ドーピングや表面コーティングが必要。
• ろ過性能はドーピングの均一性に左右されるため、精密な製造が必要となる

4.他のUVフィルター素材との比較

素材	有効フィルター範囲	制限事項
セリウム添加石英管	100-300 nm	UVAには弱い
標準石英ガラス	200nm以下	UVC/UVBには効果なし
ホウケイ酸ガラス	300nm以下	吸収率が低く、厚みが必要
有機UVフィルター	計算式で調整可能	急速に老化する、低温耐性

概要

セリウム添加石英管は、特に高温・高放射線環境下での短波長紫外線（UVCおよびUVBの一部）の遮蔽に最適です。パーソナルケアやコンシューマー用途でのフルレンジのUV遮蔽など、より広範囲な保護には、他の素材との組み合わせが推奨されます。