Оптическое стекло Советский патент 1992 года по МПК C03C3/21 

Изобретениа относится к оптическому стеклу, которое может быть использовано в оптическом приборостроении для создания апохроматов - систем линз, позволяющих исправить вторичный спектр, не расстраивающихся при работе в градиентном температурном поле.

Известное стекло содержит в своем составе, мас.%: Р205 27-55: КаОе 6-26; ВаО 10-50: А120з 2-15: TI02 0-14: NbaOs 0-20: TaaOs0-7: причем TI02+ Nb205+ Та205 4-20. Стекло имеет значение термооптической постоянной W от -21 до + 15 при 20-40°С. Существенными недостатками являются сравнительно высокое значение коэффициента дисперсии Ve 35 и низкие значения пе (до 1,68) и недостаточно большие величины отклонений коэффициента дисперсии Ave , неудовлетворительная химическая устойчивость (группы Д/3-4 по ГОСТ 13917-82).

Наиболее близким по составу компонентов является оптическое стекло, содержащее следующие компоненты, мас.%: Р205 20-50: В20з 1-25: Nb205 22-70. Кроме этого, оно может дополнительно содержать R20 1-31 (1(20, К20, Na20: RO 1-33 (MgO, CaO. ZnO, ВаО, SrO, PbO): Ti02 1-18, GeOz 1-19: WOa 1-21. Стекло имеет nd от 1,57 до 1,98 и Id от 46 до 18. По сравнению с промышленными имеет улучшенное пропускание о УФ-области спектра. Достоинством стекла-прототипа являются низкая кристаллизационная способность, высокая химическая устойчивость. Основным недостатком является повышенное значение W.

Цель изобретения - получение с термооптической постоянной стекла менее 10-10 °С

Указанная цель достигается тем, что оптическое стекло, включающее . Na20,

К20, CaO, S20. BaO, ZnO. В20з. TI02, Nb205 имеет следующее соотношение компонентов, мас,%: Р205 27--35, К20 8-26; ВаО 2-36,5; ТЮа 6,5-13; Nb205 13-21; NazO 0,5-5, Кроме того, стекло может содержать СаО 1-10; S201 1--13; ZnO 0,5-3; 820з 0,5-1,5 и технологические добавки Аз20з, Sb205, Се02 в количестве не более 1%, Причем сумма Nb205 22-33%, а отношение

Q -

О + Na2 О + СаО +$20+ ВаО 4- ZnO Р2 05 + 82 Оз-Ь Nb2 Об

находится в пределах 1,25-1,39, где в числителем и знаменателе суммы числа молей компонентов, определенных как отношение весового содержания оксида к его молекулярной массе. При этом учтено, что в числителе - оксиды-модификаторы, а в знаменателе - стеклообразователи.

Для создания окислительной атмосферы варки во избежание окрашивания стекла восстановленными формами титана и ниобия, а также для осветления стекломассы в составе стекла вводят, по крайней мере, один из оксидов А820з, 5Ь20з, Се02 в количестве 0,3-1 %. Се02 служит также для придания стеклу гамма-устойчивости.

Составы стекол приведены в табл, 1.

В качестве сырьевых материалов для синтеза стекол использовали метафосфаты калия, натрия, бария, стронция, кальция, карбонаты калия и бария, оксиды титана, ниобия, цинка, мышьяка, сурьмы, церия, борную кислоту.

Варку стекол производили в платиновых тиглях емкостью 2л с размешиванием платиновой мешалкой и выработкой через донный патрубок в предварительно подогретую до температуры отжига графитовую форму.

На фиг. 1 приведен температурно-временной режим варки оптического стекла,

Отливки стекол подвергали отжигу в шахтной электропечи при температуре -ЧбО550 0 и скорости ответственного охлаждения 2,5°С/ч,

Свойства стекол приведены в таблице 2. Как видно из таблицы, получены стекла с

величиной W 1010 °С с увеличенными ОЧД. Стекла отличаются малой склонностью к кристаллизации и высокой химической устойчивостью (высшие группы по

ГОСТ 13917-82), т, е. достигнут положительный эффект.

На диаграмме W f( Аv egp) (см. фиг, 2) заявляемое стекло сопоставляется с известными. Следует отметить, что заявляемое

стекло превосходит известные как по величине отклонения коэффициента дисперсии от нормальной прямой, так и низкими значениями термооптической постоянной W при условиях 1,68 Пе 1,72 и 28 Ve 32,

Поэтому заявляемое стекло можно рекомендовать для изготовления деталей обьективов-апохроматов, работающих в переменных температурных полях,

Формула изобретения

Оптическое стекло, включающее Р205, К20, ВаО, ТЮ2, NbaO, Na20, по крайней мере один оксид из группы СаО, SrO, ZnO, В20з, отличающееся тем, что, с целью получения термооптической постоянной стекла менее 1010 °С оно дополнительно содержит по крайней мере один оксид из группы Аз20з, 5Ь20з, Се02 при следующем соотношении компонентов, мас.%; PaOs27-35

К208-26

ВаО2-35,5

11026,5-13

Nb20513-21

N3200,5-5

по крайней мере один оксид из группы СаО, SrO, ZnO, В20з:

СаО1-6

SrO1-12

ZnO0.5-3

В20з0,5-1,5

по крайней мере один оксид из группы

AS203, ЗЬ20з, Се02 - 0,2-1,

причем Nb205--Ti02 22-33 мас,%, при молярном соотношении

(К20 Na20-f- СаО+ SrO+ BaOi+ ZnO)/(P205-t-B203+Nb205) 1.25Таблица 1

Использование: в оптическом приборостроении для создания апохроматов. Сущ-нос^'ь изоОретения: оптическое стекло имеет следуюи(ий состав, мас.%: оксид фосфора 27-35: оксид калия 8-26: оксид бария 2-35,: оксид титана 6,5-13: оксид ниобия 13-21: оксид натрия 0,5-5: по крайней мере, один оксид из группы: оксид кальция, оксид стронция, оксид цинка, оксид бора, мас.%: оксид кальция 1-6: оксид стронция 1-12: оксид цинка 0,5-3: оксид бора 0,5-1,5, по крайней мере, один оксид из группы: оксид мышьяка, оксид сурьмы, оксид церия 0,2-1 мас.%, причем, сумма оксидов ниобия и титана 22-33 мас.%, при мольном.отношении суммы оксидов щелочных и щелочноземельных металлов к сумме оксидов фосфора, бора и ниобия, равном 1,25-1,35.2 табл., 2 ил.

СЫП1И шихты I etkeTnruun

I «юегЛСИЧСrOMOteHMHlVU

Темпврлтурно-еременной «хим МРКИ.

Таблица 2

л