Стекло Советский патент 1992 года по МПК C03C3/78 

Изобретение относится к области оптических оксидных стекол, активированных полупроводниковыми соединениями и предназначенных для использования в качестве фильтров.

Известно (1) стекло, содержащее (мас.%): SI02 60..,65; СаО 10...15, NaaO 18...25; S 0,1...1,5, кроме того BiaOs 1...1,5, РЬзСм 0,1...0,8; С - не более 1,0. В зависи- мости от состава стекла, комбинаций и соотношения красителей, в результате варки и повторной термической обработки (наводки) получают стекла для светофильтров с резкой границей поглощения в пределах от 900 до 1700 нм. К недостаткам этих стекол следует отнести зависимость положения полосы поглощения от температурно-времен- ных режимов термообработки, что затрудняет получение светофильтров с четко воспроизводимой границей поглощения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому стеклу является стекло, содержащее

(мас.%): 62,75...64,69 Si02: 2,0...2,90 В20з; 10,00...13,10 ZnO; 9,50...12,00 Na20; 11,00...11,20 К20; 0,15. .0,25 (2).

Длинноволновой край полосы поглощения этого стекла находится в ближнэй инфракрасной области спектра. Длина стекла находится в ближней инфракраснэй области спектра. Длина волны, соответствующая области прозрачности (Агр.1000... 1050 нм), для этого стекла не чувствительная к термообработке. Это позволяет получать светофильтры с четко воспроизводимой границей поглощения. К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие возможности сдвига длинноволнового края полосы поглощения в более длинноволновую инфракрасную область спектра, из-за фиксированного его положения, определяемого природой полупроводникового соединения.

Цель изобретения - расширение спектрального диапазона поглощения (.текла в ближней инфракрасной области спектра.

Vi

С N3

Поставленная цель достигается тем, что стекло, содержащее и масс,%:

SI0262.75...64,69

В20з2,00...2,90

ZnO10.00...1Ш

К2011.00...11.20

N3209,50..,12,00

CulnS2i дополнительно содержит CulnSe2 в виде твердого раствора состава CulnS2(i-x)Se2x, где; х изменяется от 0.1 до 1,0гфи его концентрации 0,15,..0,25 мас,%. Из литературы известно, что тройные полупроводниковые соединения Culn$2 и CulnSea образуют непрерывный ряд твердых растворов.

Известно также, что при восстановительных условиях варки, которые необходимы для синтеза стекол, активированных полупроводниковыми соединениями, улету- чиваемость селена значительно выше, чем, серы. При этом количество улетучившегося селена не зависит от того а какой форме селен был введен - в элементарном виде или в виде селенида, но зависит от состава стекла и условий синтеза (4). Очевидно, что это справедливо и для твердых растворов CulnS2(i-x)Se2x.

Для удержания в стеклах, активированных полупроводниковыми соединениями, селена в достаточных количествах, как правило, долю его в составе красящей добавки делают более высокой по сравнению с долей серы. Однако, такой способ не приемлем для твердых растворов CulnS2(i-x)Se2x. так как даже получение кристаллов тройных соединений и их стехмометрических расплавов осложнено рядом особенностей, связанных с диаграммой соответствующей системы.

Значительные потери селена при варке происходят путем непосредственной возгонки элементарного селена, вводимого в шихту. Поэтому иногда рекомендуют вводить в шихту селен в виде сульфоселенида. Образование окрашивающих центров и в этом случае идет через появлением в расплавленном стекле сульфидов, селенидов и сульфоселенидов. наиболее устойчивых при высоких температурах варки, с последующим образованием из оставшейся части серы и селена микрокристаллов красителя. Очевидно, что в этом случае положение границы поглощения будет определяться характером образовавшихся микрокристаллов, т.е. будет зависеть от температурно- временных условий термообработки.

В нашем случае соответствующее фиксированное положение границы nos-лоще- ния будет определяться характером образовавшихся микрокристаллов, т.е. гудет зависеть от температурно-временных условий термообработки,

В нашем случае соответствующее фиксированное положение границы поглощеимя достигается введением в шихту сульфоселенида, ответственного за поглощение а данной области спектра, и его сохранением в процессе варки и выработки за счет подбора состава стекла, соогветст&ую0 щего полупроводникового соединения и его содержания, а также условий синтеза.

Из советской и зарубежной литературы авторам не известны стекла, в которых бы расширение спектрального диапазона по5 глощения стекла при четко фиксированном положении границы поглощения достигалось путем сохранения в количествах, достаточных для проявления в спектре стекла сульфоселенида, введенного в шихту. Это

0 позволяет сделать вывод, что техническое решение обладает существенными отличиями,

Синтез стекла происходит следующим образом.

5 Предварительно синтезированное полупроводниковое соединение CulnS2(i-x)Se2x, где: х изменяется от 0,1 до 1.0, растирают в яшмовой ступке и смешивают с шихтой, Для увеличения доли сохранившегося Б стекле

0 после варки полупроводникового соединения Culn$2(i-x)Se2x в состав шихты вводится уголь в количестве 0,05...0,06 сверх 100 мас.%. Стекло варя в мазутной печи в восстановительной среде с выдержкой в тече5 мне 4 часов при максимальной температуре варки 1400°С и обжигают при Т 540°С в течение 4 часов. Из стекла вырезали плоскопараллельные пластинки толщиной 2 мм, поверхности которых полировали, и кото0 рых использовали в дальнейшем для снятия спектров пропускания.

Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблицах 1 и 2 соответственно. У всех стекол с указанным выше

5 соотношением компонентов, активированных полупроводниковыми соединениями CulnS2(i-x)Se2x, где: х измеряется от 0,1 до 1.0, коротковолновая полоса поглощения смещена в более длинноволновую инфрак0 распую область спектра, чем у прототипа. Причем, с увеличением значения х это смещение значительнее.

Положение полосы поглощения у заявляемых стекол, а также характер ее смеще5 ния с увеличением х свидетельствуют о том, что она может быть связана только с наличием в конечном продукте полупроводниковых соединений CuinS2(i-x)Se2x. Следует отметить, что при значениях ,5 крутизна коротковолновой границы уменьшается и

достигает своего минимального значения у стекол, активированных CulnSe2.

Как и у стекол системы S 02-B20a-ZnO- NazO-UO, активированных CulnS2. длина волны, соответствующая области прозрачности, для стекол этой системы, активированных CuinS2(i-x)Se2x. не чувствительна к термообработке. Стекла, активированные CulnS2(i-x)Se2x, получены без повторной термообработки,

Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет по сравнению с прототипом сместить край полосы поглощения в длинноволновую ИК-область спектра,

0

расширив диапазон его спектральных

СВОЙСТВ,

Формула изобретем и л Стекло, содержащее, мас.% Si02 - 62,75-64,69; В20з - 2,00-2,90; ZnO - 10,0- 13,10; Na20-9,50-12,00; teO - 11,00-11,20 и добавку твердого раствора, включающего Си и In, от л ичающеесятем.что, с целью расширения спектрального диапазона поглощения в ближней ИК-области спектра, оно в качестве твердого раствора содержит Си1п32(1-х)5е2хгдеО,1 х , 1,0, в количестве 0, мзс.%.

Использование: в качестве светофильтров. Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 82,75-64,69% БФ S102, оксид бора 2,00-2,90% БФ ВаОз, оксид цинка 10,00-13,10% БФ 2пО. оксид натрия 9,50-12,00% БФ NaaO, оксид калия 11,00- 11,20% БФ К20, твердый раствор 0,15- 0,25% БФ CuJ.iS 2(i-x)Se2x, где 0,1 X 1. Длинноволновый край полосы поглощения 1,1-1,4 мкм. 1 табл.

Таблица 1

Т а б л и ц а г