ЦВЕТОКОНТРАСТНОЕ СТЕКЛО Российский патент 1994 года по МПК C03C3/95 

Изобретение относится к светотехническим стеклам и может использоваться в качестве стекла для кинескопов цветного изображения и светофильтров в шкалах приборов. Целевое назначение заявляемого стекла - усиление контрастности изображения, получаемого с помощью люминофоров, и понижение общего светопропускания (с учетом чувствительности человеческого глаза).

Для этой цели необходимо, чтобы светофильтр, изготовленный из такого стекла, имел пониженное пропускание в сине-зеленой (480-490 нм) и желто-оранжевой (470-490 нм) частях спектра и при этом высокое относительное зональное пропускание в синей (400-470 нм), зеленой (500-540 нм) и красной (600-660 нм) частях, где находятся максимумы интенсивности излучений люминофоров: синего ВКТЦ450, зеленого GКТЦ525 и красного РКТЦ626 (цифры в обозначении люминофора соответствуют длине волны максимума в нм). Последнее определяется отношением τ_B/τ, τ_G/τ, τ_R/τ , где τ - интегральное пропускание светофильтра в видимом диапазоне спектра (400-660 нм) для одного из стандартных источников света, а τ_B, τ_Gи τ_R - величины интегрального пропускания фильтра для излучений соответственно синего, зеленого и красного люминофоров. Эти отношения должны быть больше единицы, чем больше значения τ_B(G,R)/τ , тем лучше светофильтр отвечает указанному целевому назначению. Кроме того, в зависимости от рода эксплуатации требуются фильтры с различными величинами интегрального пропускания τ : для высоких уровней внешнего освещения нужны стекла с интегральным пропусканием не выше 20%, при нормальной освещенности необходимо более высокое пропускание (до 50%). Вообще же ослабление восприятия наблюдателем внешнего освещения усиливает цветоконтрастные свойства светофильтра, т.к. приводит к росту указанных отношений τ . Таким образом, чем ниже интегральное пропускание, тем лучше выражены цветоконтрастные свойства стекла.

Известно стекло аналогичного предназначения, имеющее следующий состав, мас. % : SiO₂ 60-80 Al₂O₃ 1-7 Na₂O 2-15 K₂O 1-10 Fe₂O₃ 0,05-0,5 Nd₂O₃ 0,5-8 NiO 0,0001-0,01 и, кроме того, BaO 2-12 SrO 1-12 Li₂O 0,1-2 Co₂O₃ 0,0001-0,01 [1].

Основными недостатками этого стекла являются: нежелательный пик поглощения при 433 нм; относительно высокое пропускание на участке спектра 480-490 нм, что понижает относительные величины пропускания в зеленой и особенно красной областях спектра ( τ_G/τ и τ_R/τ ).

Наиболее близким по составу к описываемому является стекло, имеющее следующий состав, мас.%: SiO₂ 50-55 B₂O₃ 5,2-6,0 Al₂O₃ 0,1-0,2 BaO 2,0-3,5 ZnO 2,5-3,3 Na₂O 10,0-12,0 TiO₂ 0,5-1,2 Nd₂O₃ 3,4-5,5 CeO₂ 15,0-16,0 Pr₂O₃ 1,0-1,5 La₂O₃ 4,0-7,0 Fe₂O₃ 0,1-0,5 CaO 0,1-0,5 [2].

Это стекло также предназначено для фильтров в шкалах приборов и электронно-лучевых трубках цветного изображения, однако также имеет существенные недостатки: слишком высокое общее светопропускание во всем видимом диапазоне спектра даже при максимальном содержании красящих компонентов; низкое относительное пропускание в синей части спектра.

Свойства этого стекла приведены в табл. 1.

Целью изобретения является усиление контраста изображения.

Поставленная цель достигается тем, что стекло имеет следующий состав, мол. % : SiO₂ 54,2-62,8 B₂O₃ 17,7-21,5 по крайней мере один из: K₂O или Na₂O 17,7-21,5 Nd₂O₃ 0,61-1,81 Pr₂O₃ 0,80-1,27 CoO 0,006-0,018 Mn₂O₃ 0,044-0,081
Конкретные составы стекол и их характеристики приведены в табл.2. Стекло синтезируется в пламенной или электропечи в кварцевом сосуде при температуре 1350-1400^оС традиционным путем.

Для стекла [2] отношение τ₄₄₅/τ₄₉₀ меньше (0,53), чем для стекол всех предлагаемых составов (0,73-0,97). Следовательно, можно сделать вывод о значительном возрастании относительного зонального светопропускания в синей области спектра для предлагаемых стекол по сравнению с прототипом. Последнее можно считать характеристикой усиления цветоконтрастных свойств стекла в сине-зеленой части спектра. Сопоставление величин спектральных и интегральных τ в табл. 2 для предлагаемых стекол с величинами спектральных τ в табл. 1 для прототипа показывает возможность понижения общего светопропускания заявляемого стекла по требуемому уровня в широких пределах (13-40%).

Использование: для светофильтров, усиливающих контрастность изображения, получаемого с помощью люминофоров в цветных электронно-лучевых трубках и шкалах приборов. Цветоконтрастное стекло содержит, мол.%: оксид кремния 54,2 - 62,8, БФ SiO₂ ; оксид бора 17,7 - 21,5, БФ B₂O₃ ; оксид калия и/или натрия 17,7 - 21,5, БФ K₂O,Na₂O ; оксид неодима 0,61 - 1,81, БФ Nd₂O₃ ; оксид празеодима 0,80 - 1,27, БФ Pr₂O₃ ; оксид кобальта 0,006 - 0,018, БФ CoO; оксид марганца 0,044 - 0,081, БФ Mn₂O₃ . Контрастность изображения τ₄₄₅/τ₄₉₀ 0,73 - 0,97. 2 табл.

ЦВЕТОКОНТРАСТНОЕ СТЕКЛО, включающее SiO₂, B₂O₃, Nd₂O₃, Pr₂O₃ по крайней мере один оксид из группы K₂O и Na₂O, отличающееся тем, что, с целью усиления контраста изображения, оно дополнительно содержит CoO и Mn₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мол.%:
SiO₂ 54,2 - 62,8
B₂O₃ 17,7 - 21,5
Nd₂O₃ 0,61 - 1,81
Pr₂O₃ 0,80 - 1,27
По крайней мере один оксид из группы K₂O и Na₂O 17,7 - 21,5
CoO 0,006 - 0,018
Mn₂O₃ 0,044 - 0,081