ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО Российский патент 1995 года по МПК C03C3/247 

Изобретение относится к разработке стекол, предназначенных для изготовления оптических деталей, обладающих пониженной преломляющей способностью, прозрачных в широком диапазоне длин волн (250-5000 нм), сохраняющих высокую прозрачность в видимой и инфракрасной области спектра при воздействии высоких (до 10⁷Р) доз ионизирующего излучения. Данные стекла могут быть использованы для изготовления монолитных оптических деталей и оптических волокон.

Известно фторалюминатное стекло, активированное ионами европия следующего состава, мол. [1] MgF₂ 12,9-16,6 CaF₂ 0,54-8,02 SrF₂ 12,9-16,2 BaF 12,0-16,4 YF₃ 14,6-18,7 AlF₃ 32,7-34,8 EuF₃ 0,215-4,55
Это стекло обладает низким значением показателя преломления (1,431-1,432), высокой радиационно-оптической устойчивостью к воздействию ионизирующего излучения до 10⁷-10⁸ рад, прозрачностью в видимой и ИК областях спектра.

Недостатком фторалюминатных стекол является их низкая кристаллизационная устойчивость по сравнению с фторфосфатными, что сильно усложняет технологию получения стекла.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу по химическому составу и свойствам является стекло следующего состава, мол. CaF₂ 20-28; SrF₂22-28; AlF₃ 30-40; MgO 8-12; Ba(PO₃)₂ 6-12 [2] Данное стекло обладает повышенной прозрачностью в УФ-области и пониженной преломляющей способностью.

Недостатком этого стекла является невысокая радиационно-оптическая устойчивость.

Описываемое стекло имеет следующий состав, мас. AlF₃ 32,00-35,15 YF₃ 2,5-11,4 BaF₂ 2,5-11,4 CaF₂ 13,9-21,7 MgF₂ 10,5-12,5 SrF₂ 13,9-21,7 Ba(PO₃)₂ 1,0-8,0 CeO₂ 0,25-1,0 Eu₂O₃ 0,1-0,5
Данные стекла, содержащие свыше 92 мол. фторидов отличаются тем, что под действием ионизирующего излучения в них возникают центры окраски как электронной, так и дырочной природы. Таким образом, если для повышения РОУ фторалюминатных стекол используется акцептор электронов Eu³⁺, а для фосфатных и фторфосфатных акцептор дырок Се³⁺, то для повышения радиационной устойчивости стекол, содержащих свыше 92 мол. фторидов, следует вводить одновременно ионы Се³⁺ и Еu³⁺.

Синтез стекол производился из промышленных реактивов марки ОСЧ в атмосфере осушенных газов аргона и кислорода в стеклоуглеродных тиглях СУ-2000 при t 900-950^оС в течение 60 мин. Для варки применялись печи с карборундовыми нагревателями. Отжиг стекол производился в муфельной печи при t 410-430^оС. В результате были получены образцы стекол объемом до 350 см³, не содержащие кристаллических включений и обладающие высоким оптическим качеством.

Из дисков изготовляли пластины, которые были отполированы с двух сторон, толщиной 0,1-1 см. Пластины были подвергнуты облучению на источнике Со⁶⁰ мощность дозы 500 Р/с.

Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемое фторфосфатное стекло является радиационно-оптически устойчивым материалом, сохраняет прозрачность в видимой и ИК области спектра после воздействия высоких до 10⁷Р для ионизирующего излучения. Повышенная кристаллизационная устойчивость стекол обеспечивает возможность изготовления оптических деталей из материала, обладающего низкими преломляющими и дисперсионными свойствами. Полученное стекло имеет низкие значения нелинейного показателя преломления и хроматических аберраций. Приведенные свойства предлагаемых стекол позволяет найти оптимальные решения ряда технических задач при конструировании оптических систем.

Использование: для изготовления монолитных оптических деталей и оптических волокон. Сущность изобретения: оптическое стекло содержит, мол.%: фторид алюминия 32-35,15 БФ AlF₃; фторид иттрия 2,5-11,4 БФ YF₃ ; фторид бария 2,5-11,4 БФ BaF₂ ; фторид кальция 13,9-21,7 БФ CaF₂ ; фторид стронция 13,9-21,7 БФ SrF₂ ; фторид магния 10,5-12,5 БФ MgF₂ ; фосфит бария 1-8 БФ Ba(PO₃)₂ ; оксид европия 0,1-0,5 БФ Eu₂O₃ ; оксид церия 0,25-1 БФ CeO₂ . Максимальный объем образцов стекол без кристаллических включений 90-370 см³ . 1 табл.

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, включающее AlF₃, CaF₂, SrF₂ и Ba(PO₃)₂, отличающееся тем, что, с целью повышения радиационно-оптической устойчивости, оно дополнительно содержит MgF₂, YF₃, BaF₂, Eu₂O₃ и CeO₂ при следующем соотношении компонентов, мас.

AlF₃ 32,00 35,15
CaF₂ 13,9 21,7
SrF₂ 13,9 21,7
Ba(PO₃)₂ 1,0 8,0
MgF₂ 10,5 12,5
YF₃ 2,5 11,4
BaF₂ 2,5 11,4
Eu₂O₃ 0,1 0,5
CeO₂ 0,25 1,0