ФТОРФОСФАТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО Российский патент 1995 года по МПК C03C3/247 C03C3/62 

Изобретение относится к области производства стекла типа фторфосфатный оптический крон с высоким показателем преломления и коэффициентом дисперсии, с увеличенными относительными частными дисперсиями и близким к нулю значением термооптической постоянной W.

Известно оптическое стекло [1] следующего состава, мас.%: P 0,3-4,5, Si 0,2-3,5, Al 7-12, Ca 3,5-17, Sr 5-20, F 42-54, Y 0-8, La 0-9, As 0-3, Sb 0-6, Mg 0-4, Ba 0-24, Li 0-1,5, Na 0-5, K 0-5, W 0-7, О 0-6. Стекло имеет h_d = 1,41-1,45, ν_d = 100-90, т.е. имеет низкий показатель преломления. Оптико-механической промышленности требуются стекла с более высоким показателем преломления при относительно большом значении коэффициента дисперсии, имеющих особый ход дисперсии и низкие значения.

Наиболее близким по составу компонентов, технической сущности и достигаемой цели является оптическое стекло [2], содержащее, мас.%: метафосфаты 31-49:Al(PO₃)₃ 13-39, Mg(PO₃)₂ 0-24, Ca(PO₃)₂ 10-20, Ba(PO₃)₂ 5-19, фториды 19-47: MgF₂ 2-13, SrF₂ 0-20, BaF₂ 1-33, AlF₃ 0-8, YF₃ 0-8, оксиды 20-42:BaO 10-36, Y₂O₃ и/или Yb₂O₃ 1,5-12, ZnO 0-6, PbO 0-29, Nb₂O₅ 0-22. Стекло имеет показатель преломления h_d = 1,58-1,70 и число Аббе 39-70. Стекло обладает аномальной частной дисперсией на участке спектра d-c. Однако оно не достаточно устойчиво к кристаллизации. По этой причине при варке и выработке традиционными методами возникают технологические трудности.

Цель изобретения - создание фторфосфатного оптического стекла с аномальными частными дисперсиями по всему оптическому спектру при значении показателя преломления более 1,595, с низким значением термооптической постоянной, высокой химической устойчивостью и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.

Сущность технического решения заключается в следующем. Фторфосфатное оптическое стекло включает метафосфаты Al(PO₃)₃, Ba(PO₃)₂, фториды MgF₂, SrF₂, BaF₂ и оксиды ВаО и Al₂O₃. В отличие от прототипа оно дополнительно содержит SiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al(PO₃)₃ 30-40, Ba(PO₃)₂ 0,5-5, MgF₂ 5-10, SrF₂ 1,5-12, BaF₂ 0,5-15, BaO 32-50, Al₂O₃ 0,5-2, SiO₂ 0,20-1,75.

Комбинация компонентов и их количественный состав подобраны экспериментально. Существенным для достижения поставленной цели оказалось как введение нового компонента, так и сочетание с известными, а также вариации предложенных компонентов в составе стекла. Именно предложенное соотношение как использовавшихся ранее компонентов, так и нового (SiO₂) позволило значительно снизить склонность стекла к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.

Внедрение данного оптического стекла в промышленное производство позволит получать крупногабаритную оптику, используемую в оптико-механической промышленности для изготовления апохроматов-систем с исправленным вторичным спектром. По сравнению с изготовляемыми в настоящее время апохроматы на основе атермальных стекол не расстраиваются в переменных температурных полях.

Изобретение характеризуется дополнительными существенными признаками. Так, с целью повышения показателя преломления в него может быть введен Та₂О₅.

В качестве сырьевых компонентов использовались безводные метафосфаты квалификации ОС4 и Х4. Оксид бария вводили через карбонат квалификации ОС4, остальные компоненты - через соответствующие оксиды и фториды квалификации ОС4. Составы стекол представлены в таблице.

Все варки были проведены в платиновых сосудах емкостью 2 л в полупромышленных условиях на высокочастотной установке. На образцах варок были определены оптические и теплофизические свойства, химическая устойчивость и кристаллизационная способность.

Стекло прототип обладает повышенной склонностью к кристаллизации (III степень), что недостаточно для получения из этого стекла крупногабаритных заготовок. Изобретение позволяет получать такие заготовки благодаря низкой кристаллизационной способности.

Использование: для оптической промышленности. Сущность изобретения: фторфосфатное оптическое стекло содержит, мас.% фосфат алюминия 30 - 45, фосфат бария 0,5 - 5, фторид магния 5 - 10, фторид стронция 0,5 - 12, фторид бария 0,5 - 15, оксид бария 32 - 50, оксид алюминия 0,5 - 2 БФ, оксид кремния 0,2 - 1,75. Стекло может содержать оксид тантала 0,5 - 5 мас.% Кристаллизационная способность за 3 ч при 300 - 800°С 1, n_l 1,59548 - 1,61553. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. ФТОРФОСФАТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, включающее Al(PO₃)₃, Ba(PO₃)₂, MgF₂, SrF₂, BaF₂, BaO и Al₂O₃, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит SiO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Al(PO₃)₃ - 30 - 45
Ba(PO₃)₂ - 0,5 - 5
MgF₂ - 5 - 10
SrF₂ - 1,5 - 12
BaF₂ - 0,5 - 15
BaO - 32 - 50
Al₂O₃ - 0,5 - 2
SiO₂ - 0,20 - 1,75
2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Ta₂O₅ 0,5 - 5 мас.%.