СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ Российский патент 1995 года по МПК C03C3/19 C03C4/02 

Изобретение относится к составам цветных оптических стекол для изготовления светофильтров для колориметров с различными фотоприемниками.

Разработка некоторых типов колориметров, в частности телевизионных, поставило задачу создания светофильтров, спектральные кривые пропускания которых максимально близко воспроизводили бы стандартные кривые сложения МКО (с учетом спектральной чувствительности фотоприемника).

Предлагаемое секло обладает спектром светопропускания, имитирующим длинноволновую ветвь стандартной кривой сложения . Данный ход спектральной кривой пропускания обеспечивается двумя полосами поглощения в синей и красной областях спектра и глубоким минимумом поглощения (максимумом пропускания) в области 590- 630 нм. Такое стекло имеет красно-оранжевую окраску. Точный выбор местоположения максимума пропускания диктуется спектральной кривой чувствительности фотоприемника колориметра, с учетом которой корригируется кривая светофильтра для получения результирующей спектральной кривой, максимально приближенной к длинноволновой (основной) компоненте кривой сложения . Таким образом, в зависимости от состава заявляемого стекла можно получить светофильтры для колориметров с различными фотоприемниками (ФЭУ, фотодиоды и др.).

Наиболее близким по целевому назначению к предлагаемому является стекло [1] содержащее никель в виде [Ni⁺²]₆ (двухвалентный шестикоординированный), имеющий таким образом расположенные полосы поглощения, что профиль кривой пропускания наиболее близок к требуемому (максимум пропускания в пределах 590-640 нм). Стекло имеет следующий состав, мас. P₂O₅ 52-56 Na₂O 1-3 BaO 15-27 K₂O 4-4,5 CaO 10-11 NiO 4-6 и кроме того, B₂O₃ 3-3,5 ZnO 0,5-8
К недостаткам этого стекла можно отнести высокую кристаллизационную способность, которая делает необходимой выработку стекла вычерпыванием в плитку, и таким образом снижает выход годного продукта; необходимость комплектации фильтра, изготовленного из данного стекла, стеклом типа C3C21-23 (см. ГОСТ 9411-81), содержащим ионы меди Cu²⁺, с целью увеличения крутизны длинноволновой границы спектра пропускания фильтра и смещения максимума в коротковолновую область, что необходимо для максимального приближения кривой пропускания светофильтра к кривой сложения , скорригированной к одному из фотоприемников.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является стекло [2] имеющее следующий состав, мас. P₂O₅ 68-75 Al₂O₃ 3-6 B₂O₃ 0,5-5 La₂O₃ 1-3 As₂O₃ 0,5-6 K₂O 8-12 CaO 0,1-2 MgO 0,2-2,5 SrO 0,2-2 CuO 1-9 Li₂O 0,5-1,5
Это стекло обладает пониженной кристаллизационной способностью и также предназначено для светофильтров. Однако оно имеет по сравнению с предлагаемым совершенно иную спектральную характеристику, голубую окраску и для указанной цели не пригодно.

Предлагается стекло с кривой спектрального пропускания, достаточно близко воспроизводящей длинноволновую ветвь стандартной кривой сложения , скорригированную к различным фотоприемникам, при сохранении пониженной кристаллизационной способности, что облегчает промышленный синтез стекла и повышает выход годного продукта.

Указанные технические свойства достигаются тем, что стекло, включающее P₂O₅, Al₂O₃, B₂O₃, La₂O₃, CaO, MgO, SrO, Li₂O, K₂O, дополнительно содержит NiO и по крайней мере один оксид из группы: Sb₂O₃ или As₂O₃ при следующем содержании компонентов, мас. P₂O₅ 62-72 Al₂O₃ 4,1-9,3 B₂O₃ 0,5-6,2 La₂O₃ 1-3 CaO 0,1-3,6 MgO 0,1-4 SrO 0,1-3,6 Li₂O 0,5-1,5 K₂O 7,2-12,2 NiO 1-6,4 по крайней мере один из группы: Sb₂O₃, As₂O₃ 0,1-2
Для коррекции спектральной кривой пропускания к длинноволновой ветви кривой сложения светофильтр, изготовленный из стекла такого состава необходимо дополнить другим светофильтром, из стекла типа С3С23. В некоторых случаях целесообразно не конструировать комплексный светофильтр, а ввести в состав стекла, содержащего [Ni²⁺] ₆ добавки меди Cu²⁺. Таким образом, для приближения спектра к кривой стекло дополнительно содержит CuO при следующем соотношении компонентов, мас. P₂O₅ 62-72 Al₂O₃ 4,1-9,3 B₂O₃ 0,5-6,2 La₂O₃ 1-3 CaO 0,1-3,6 MgO 0,1-4 SrO 0,1-3,6 Li₂O 0,5-1,5 K₂O 7,2-12,2 NiO 1-6,4 CuO 0,1-2,7
по крайней мере один из группы: Sb₂O₃, As₂O₃ 0,1-2
Окись сурьмы Sb₂O₃ является аналогом окиси мышьяка As₂O₃ и вводится в состав стекла в качестве осветлителя. Эти окислы являются также стабилизаторами двухвалентного состояния меди. Следует отметить предпочтительное введение Sb₂O₃ как менее токсичного вещества.

Составы и свойства стекол приведены в таблице.

На фиг. 1, 2 приведены кривые пропускания светофильтров из стекол конкретных составов с учетом спектральной чувствительности фотоприемника (ФЭУ84-6, разные экземпляры фотоумножителя одной марки) в сравнении со стандартной кривой сложения (длинноволновая ветвь) в спектральном интервале 500-750 нм.

На фиг. 1 комплексный светофильтр: стекло N 2(2,5 мм)+ C3C23 (2,5 мм): 1 стандартная кривая сложения ; 2 кривая "светофильтр+ФЭУ"; фиг. 2 стекло N 5 (2,5 мм): 3 кривая спектральной чувствительности ФЭУ84-6 для двух различных экземпляров ФЭУ.

Стекло синтезируется традиционным способом в пламенной или электропечи в кварцевых емкостях при температуре 1000^оС. Методы выработки также не вызывают затруднений (отлив в блок, студка в горшке и др.). Температура отжига 400^оС.

Использование: для светофильтров, используемых в колориметрах. Сущность изобретения: стекло для светофильтров содержит, мас. P₂O₅ 62-72; Al₂O₃ 4,1-9,3; B₂O₃ 0,5-6,2; La₂O₃ 1-3; CaO 0,1-3,6; MgO 0,1-4; SrO 0,1-3,6; Li₂O 0,5-1,5; K₂O 7,2-12,2; NiO 1-6,4; по крайней мере, один оксид из группы: Sb₂O₃, As₂O₃ 0,1-2. Стекло может дополнительно содержать CuO 0,1-2,7 мас. Стекло обладает пониженной кристаллизационной способностью. 1 табл. 2 ил.

1. СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ, включающее P₂O₅, Al₂O₃, B₂O₃, La₂O₃, CaO, MgO, SrO, Li₂O, K₂O и обесцвечиватель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит NiO, а в качестве обесцвечивателя по крайней мере один оксид из группы Sb₂O₃, As₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.

P₂O₅ 62 72
Al₂O₃ 4,1 9,3
B₂O₃ 0,5 6,2
La₂O₃ 1 3
CaO 0,1 3,6
MgO 0,1 4
SrO 0,1 3,6
Li₂O 0,5 1,5
K₂O 7,2 12,2
NiO 1 6,4
по крайней мере один оксид из группы
Sb₂O₃, As₂O₃ 0,1 2,0
2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит CuO в количестве 0,1 2,7 мас.