RU2036173C1 - Optic glass - Google Patents

Abstract

FIELD: production of optic details and optic fibers. SUBSTANCE: proposed glass contains (mol %): aluminium fluoride having essential formula AlF₃ 32-35, yttrium fluoride having essential formula YF₃ 2.5-11.4, barium fluoride having essential formula BaF₂ 2.5-11.4, calcium fluoride having essential formula CaF₂ 13.9-21.7, strontium fluoride having essential formula SrF₂ 13.9-21.7, magnesium fluoride having essential formula MgF₂ 12.5, barium phosphite having essential formula Ba(PO₃)₂ 1-8, europium oxide having essential formula Eu₂O₃ 0.1-0.5, zerium oxide having essential formula CeO₂ 0.25-1. Maximal volume of glass sample without crystalline impurities is 90-370 cm³. EFFECT: improves quality of glass. 1 tbl

Description

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.The invention relates to the development of glasses intended for the manufacture of optical parts with low refractive power, transparent in a wide range of wavelengths (250-5000 nm), maintaining high transparency in the visible and infrared spectral regions when exposed to high (up to 10 ⁷ P) doses of ionizing radiation. These glasses can be used for the manufacture of monolithic optical parts and optical fibers.

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.Known fluoroaluminate glass activated by europium ions of the following composition, mol. [1] MgF ₂ 12.9-16.6 CaF ₂ 0.54-8.02 SrF ₂ 12.9-16.2 BaF 12.0-16.4 YF ₃ 14.6-18.7 AlF ₃ 32 7-34.8 EuF ₃ 0.215-4.55
This glass has a low refractive index (1.431-1.432), high radiation-optical resistance to ionizing radiation up to 10 ⁷ -10 ⁸ rad, transparency in the visible and IR spectral regions.

Недостатком фторалюминатных стекол является их низкая кристаллизационная устойчивость по сравнению с фторфосфатными, что сильно усложняет технологию получения стекла. A disadvantage of fluoroaluminate glasses is their low crystallization stability compared to fluorophosphate glasses, which greatly complicates the technology for producing glass.

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.Closest to the proposed glass in chemical composition and properties is glass of the following composition, mol. CaF ₂ 20-28; SrF ₂ 22-28; AlF ₃ 30-40; MgO 8-12; Ba (PO ₃ ) ₂ 6-12 [2] This glass has a high transparency in the UV region and a low refractive power.

Недостатком этого стекла является невысокая радиационно-оптическая устойчивость. The disadvantage of this glass is the low radiation-optical stability.

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⁺.The described glass has the following composition, wt. AlF ₃ 32.00-35.15 YF ₃ 2.5-11.4 BaF ₂ 2.5-11.4 CaF ₂ 13.9-21.7 MgF ₂ 10.5-12.5 SrF ₂ 13.9 -21.7 Ba (PO ₃ ) ₂ 1.0-8.0 CeO ₂ 0.25-1.0 Eu ₂ O ₃ 0.1-0.5
Glass data containing over 92 mol. fluorides are distinguished by the fact that under the action of ionizing radiation, color centers of both electronic and hole nature appear in them. Thus, if an electron acceptor of Eu ^{3+ is} used to increase the DOC of fluoroaluminate glasses, and Ce ^{3+ is} used for phosphate and fluorophosphate acceptors of holes, then to increase the radiation resistance of glasses containing over 92 mol. fluorides, Ce ³⁺ and Eu ³⁺ ions should be administered simultaneously.

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.The glasses were synthesized from industrial reagents of the OSCH brand in the atmosphere of dried argon and oxygen gases in SU-2000 glassy carbon crucibles at t 900-950 ^о С for 60 min. For cooking, furnaces with carborundum heaters were used. Annealing of glass produced in a muffle furnace at t 410-430 ^C. The resulting glass samples were obtained up to 350 cm ³ and containing no crystal inclusions and have a high optical quality.

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.Plates were made from disks, which were polished on both sides with a thickness of 0.1-1 cm. The plates were irradiated at a source of Co ⁶⁰ with a dose rate of 500 R / s.

Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблице. Specific glass compositions and their properties are shown in the table.

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.Thus, the proposed fluorophosphate glass is a radiation-optically stable material that retains transparency in the visible and IR spectral regions after exposure to high up to 10 ⁷ R for ionizing radiation. The increased crystallization stability of the glasses makes it possible to fabricate optical parts from a material having low refractive and dispersion properties. The resulting glass has low values of non-linear refractive index and chromatic aberration. The above properties of the proposed glasses allows us to find optimal solutions to a number of technical problems in the design of optical systems.

Claims (1)

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.OPTICAL GLASS, including AlF ₃ , CaF ₂ , SrF ₂ and Ba (PO ₃ ) ₂ , characterized in that, in order to increase radiation-optical stability, it additionally contains MgF ₂ , YF ₃ , BaF ₂ , Eu ₂ O ₃ and CeO ₂ in the following ratio of components, wt. 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 1,0AlF ₃ 32.00 35.15
CaF ₂ 13.9 21.7
SrF ₂ 13.9 21.7
Ba (PO ₃ ) ₂ 1.0 8.0
MgF ₂ 10.5 12.5
YF ₃ 2.5 11.4
BaF ₂ 2.5 11.4
Eu ₂ O ₃ 0.1 0.5
CeO ₂ 0.25 1.0

Images