СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ Российский патент 2005 года по МПК C03C3/253 C03C3/14 

Изобретение относится к составам оптических стекол для оптико-лазерного приборостроения и предназначено для использования в качестве светофильтров, отрезающих ультрафиолетовую область и прозрачных в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Известно стекло для светофильтров, содержащее, мас.%:

ТеO₂ 60-80; МоО₃ 5-20; Li₂O 10-25 [1]. Стекло прозрачно в видимой (500-800 нм) и ближней ИК областях (2,0-3,35 мкм) спектра. Однако это стекло не обеспечивает поглощения в УФ области спектра.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу для светофильтров по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: SiO₂ 99,1-99,97; Аl₂О₃ 0,01-0,5; Еu₂O₃ 0,01-0,3; ТiO₂ 0,01-0,1 [2].

Стекло обеспечивает полную непрозрачность в ультрафиолетовой области спектра в диапазоне длин волн 160-200 нм и прозрачно в диапазоне длин волн 460-700 нм в видимой области спектра.

Недостатком стекла является то, что оно не обеспечивает полного поглощения в диапазоне волн 300-400 нм (светопропускание при 300 нм составляет 15%, а при 400 нм 65%) и прозрачно в видимой области спектра до 700 нм. Поэтому указанное стекло не может быть использовано в качестве светофильтров, отрезающих ультрафиолетовую область спектра при повышенном светопропускании в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Кроме того, синтез стекла осуществляют при очень высокой температуре 1920-1940°С, что требует больших энергозатрат и специальных условий варки.

Задачей предполагаемого изобретения является обеспечение полного поглощения в УФ области спектра до 400 нм, расширение границ светопропускания в видимой области (450-750 нм) и ближней инфракрасной области спектра до 2500 нм, а также снижение температуры синтеза стекла.

Для решения поставленной задачи предлагается стекло для светофильтров, поглощающее ультрафиолетовую область спектра в диапазоне длин волн 160-400 нм и прозрачное в видимой и ближней инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм, включающее PbO, TeO₂, GeO₂, В₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbO 7,5-16,7; TeO₂ 59,8-64,4; GеO₂ 15,7-21,1; В₂O₃ 7,0-7,8.

Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе стекла обеспечивает полную непрозрачность в УФ области спектра до 400 нм и светопропускание в видимой и ближней ИК областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм. Кроме того, спектр оптического поглощения стекла имеет резкий край поглощения, отрезающий УФ область спектра и стабильное пропускание (80-88%) в видимой и ближней ИК областях спектра до 2500 нм. Температура синтеза предлагаемого стекла на ~1000°С ниже, чем у известного и составляет 950±20°С.

Из источников литературы стекло для светофильтров такого химического состава для решения указанной задачи не известно и нами предлагается впервые.

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, диоксида теллура, диоксида германия и борной кислоты. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах, тщательно перемешивают, просеивают через сито № 0,5 и засыпают в корундовые тигли, которые загружают в холодную электрическую печь. Варку стекла осуществляют при температуре 900-950±20°С с выдержкой 30-35 мин до полного провара и осветления стекломассы. Скорость подъема температуры в печи 300°С в час.

Конкретные составы и свойства предлагаемых стекол и прототипа, а также их спектральное пропускание представлены в таблицах 1 и 2.

Составы и свойства стекол
Таблица 1Компоненты и свойства стеколСодержание компонентов в составах, мас.%123Прототип [2]РbО16,712,57,5-ТеO₂59,861,364,4-GeO₂15,718,721,1-В₂O₃7,87,57,0-SiO₂---99,1-99,97Аl₂О₃---0,01-0,5TiO₂---0,01-0,1Еu₂O₃---0,01-0,3Температура синтеза, °С950±20950±20950±201920-1940Температура начала размягчения, °С335335340-Температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20-220°C, α10⁷ K^-1105110120-Показатель преломления>1,9>1,9>1,9-

Спектральное пропускание стекол
Таблица 2Длина волны, нмКоэффициент светопропускания, %123Прототип [2]160000020000003000001540000065450808588-5008085888260080858888700808588-750-2500808588-

Сравнительный анализ показателей спектрального пропускания предлагаемого стекла и прототипа показал, что предлагаемое стекло не прозрачно в УФ области спектра до 400 нм и прозрачно в видимой и ближней ИК областях спектра в широком диапазоне длин волн 450-2500 нм.

Указанные преимущества предлагаемого стекла при наличии резкого края оптического поглощения позволяют изготавливать светофильтры, полностью отрезающие УФ область спектра и быть прозрачными в видимой и ближней ИК областях спектра до 2500 нм. Температура синтеза предлагаемого стекла практически в 2 раза ниже, чем у прототипа, что обеспечивает энергосберегающую технологию получения светофильтров.

Область применения предлагаемого стекла для светофильтров - оптико-лазерное приборостроение.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1440881, МПК⁷ С 03 С 3/12, 4/10, опубл. 30.11.88. Бюл. № 44.

2. А.с. СССР № 441246, МПК⁷ С 03 С 3/06, опубл. 30.08.74. Бюл. № 32 (прототип).

Стекло для светофильтров используется в оптико-лазерном приборостроении в качестве светофильтров, полностью отрезающих ультрафиолетовую область спектра и прозрачных в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Техническая задача изобретения - обеспечение полного поглощения в ультрафиолетовой области спектра до 400 нм, стабильное пропускание в диапазоне длин волн 450-2500 нм в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Стекло включает компоненты при следующем их соотношении, мас.% : PbO 7,5-16,7; TeO₂ 59,8-64,4; GeO₂ 15,7-21,1; В₂O₃ 7,0-7,8. Показатель преломления стекла >1,9. Температурный коэффициент линейного расширения стекла (105-120)· 10^-7K^-1. Температура синтеза стекла 950±20° С. 2 табл.

Стекло для светофильтров, поглощающее ультрафиолетовую область спектра в диапазоне длин волн 160-400 нм и прозрачное в видимой и ближней инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм, включающее PbO, TeО₂, GeО₂, В₂О₃, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbO 7,5-16,7

ТеО₂ 59,8-64,4

GeO₂ 15,7-21,1

В₂О₃ 7,0-7,8