RU2043979C1 - Optical glass - Google Patents

Abstract

FIELD: glass industry. SUBSTANCE: optical glass has the following composition, wt. -% barium phosphate Ba(PO₃)₂ 23-40; aluminium phosphate Al(PO₃)₃ 10-22.5; magnesium oxide MgO 1.4-5.7; zinc oxide ZnO 0.8-5; cadmium oxide CdO 1-17; barium oxide BaO 5-22; barium fluoride BaF₂ 1-20; aluminium fluoride AlF₃ 3-7.5; strontium oxide and/or strontium fluoride SrO, SrF₂ 3-9.2. Glass can contain at least two oxides from the group, wt.-% potassium oxide K₂O 0.5-1.5; cesium oxide Cs₂O 0.5-1.5; yttrium oxide Y₂O₃ 1-5; tantalum oxide Ta₂O₅ 2-10; silicon oxide SiO₂ 0.5-1.5. Transparency of glass at wavelength 400 nm is 98-99.2% Glass is used for lens making. EFFECT: enhanced quality of glass. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству стекла, конкретно к составам оптических стекол, используемых для изготовления линз фото-, кино-, астрообъективов и т.п. The invention relates to the production of glass, specifically to compositions of optical glasses used for the manufacture of photo, film, astro lenses, etc.

Разработчикам оптических приборов требуются высокопреломляющие кроновые стекла с n_e > 1,6, δ_e e > 66 и пропусканием слоя стекла толщиной 10 мм на длине волны 365 нм (t 365) не менее 95% а также стекла с n_e > 1,62 и τ 365 ≥ 90% Наиболее подходящими являются стекла на фторфосфатной основе в связи с высоким значением коэффициента дисперсии и увеличенной относительной частной дисперсией.Optical device developers require highly refractive crown glasses with n _e > 1.6, δ _e e> 66 and transmission of a glass layer with a thickness of 10 mm at a wavelength of 365 nm (t 365) of at least 95% and glass with n _e > 1.62 and τ 365 ≥ 90%. Fluorophosphate-based glasses are most suitable due to the high dispersion coefficient and increased relative partial dispersion.

Известно стекло на фторофосфатной основе [1] содержащее метафосфаты магния, кальция, бария, алюминия, иттрия, лантана, оксиды стронция, бария, свинца, элементов III-IV групп. Known fluorophosphate glass [1] containing metaphosphates of magnesium, calcium, barium, aluminum, yttrium, lanthanum, oxides of strontium, barium, lead, elements of groups III-IV.

Повышенное значение показателя преломления обеспечивается за счет повышенной концентрации ВаО и добавок PbO, GeO₂ и Nb₂O₅, что не позволяет получить УФ-прозрачное стекло.The increased value of the refractive index is provided due to the increased concentration of BaO and additives PbO, GeO ₂ and Nb ₂ O ₅ , which does not allow to obtain UV-transparent glass.

В качестве прототипа выбрано стекло [2] состав которого характеризуется следующим соотношением компонентов, мас. Mg(PO₃)₂ 12,3-19,3 Ba(PO₃)₂ 17-20 Al(PO₃)₃ 11,3-13,3 SrF₂ 2,5-3,6 AlF₃ 2,5 SrO+BaO 26,3-40,3, MgF₂,BaF₂ по 1,0 а также оксиды элементов III группы 2-19 мас. IV и V групп до 6 мас.As a prototype of the selected glass [2] the composition of which is characterized by the following ratio of components, wt. Mg (PO ₃ ) ₂ 12.3-19.3 Ba (PO ₃ ) ₂ 17-20 Al (PO ₃ ) ₃ 11.3-13.3 SrF ₂ 2.5-3.6 AlF ₃ 2.5 SrO + BaO 26.3-40.3, MgF ₂ , BaF ₂ 1.0 each and also oxides of elements of group III 2-19 wt. IV and V groups up to 6 wt.

Это стекло может иметь оптические постоянные: n_e 1,60-1,66; δ_e 55-65 и по технической сущности и составу ингридиентов наиболее близко к заявляемому.This glass may have optical constants: n _e 1.60-1.66; δ _e 55-65 and the technical nature and composition of the ingredients is closest to the claimed.

Оно обладает большим светопропусканием в УФ-области спектра, чем промышленные стекла ТФК11, ТК14, ТК21, варится при низких температурах 1100-1150^оС, химически устойчиво и пригодно для одностадийного синтеза в платиновом тигле (в отличие, например, от ФФС типа ОК1 и ОК2, которые синтезируются в графитовых тиглях).It has a higher light transmission in the UV region of the spectrum than industrial TFK11, TK14, TK21 glasses, is brewed at low temperatures of 1100-1150 ^о С, chemically stable and suitable for single-stage synthesis in a platinum crucible (unlike, for example, from PFs of type OK1 and OK2, which are synthesized in graphite crucibles).

Однако, оно имеет следующие недостатки: светопропускание слоя 1 см на длине волны 365 нм не превышает 89% для n_e 1,6 и 84% для n_e 1,66, кроме того, оно сильно кристаллизуется, что не позволяет получать из него крупногабаритные заготовки.However, it has the following disadvantages: the transmittance of a 1 cm layer at a wavelength of 365 nm does not exceed 89% for n _e 1.6 and 84% for n _e 1.66, in addition, it crystallizes strongly, which does not allow obtaining large-sized from it blanks.

Техническим результатом изобретения является увеличение светопропускания в УФ-части спектра при сохранении величины показателя преломления на уровне 1,60-1,66 и уменьшение кристаллизационной способности. The technical result of the invention is to increase the light transmission in the UV part of the spectrum while maintaining the value of the refractive index at the level of 1.60-1.66 and a decrease in crystallization ability.

Сущность изобретения заключается в том, что стекло имеет следующий состав, мас. Ba(PO₃)₂ 23,0-40,0 Al(PO₃)₃ 10,0-22,5 MgO 1,4-5,8 ZnO 0,8-5,0 CdO 1,0-17,0 BaO 5,0-22,0 SrO и/или SrF₂ 3,0-9,2 BaF₂ 1,0-20,0 AlF₃ 3,0-7,5.The invention consists in that the glass has the following composition, wt. Ba (PO ₃ ) ₂ 23.0-40.0 Al (PO ₃ ) ₃ 10.0-22.5 MgO 1.4-5.8 ZnO 0.8-5.0 CdO 1.0-17.0 BaO 5.0-22.0 SrO and / or SrF ₂ 3.0-9.2 BaF ₂ 1.0-20.0 AlF ₃ 3.0-7.5.

С целью снижения кристаллизационной способности стекло может содержать по крайней мере 2 оксида из группы: K₂O 0,5-1,5 Cs₂O 0,5-1,5 Y₂O₃ 1,0-5,0 Ta₂O₅ 2,0-10,0 SiO₂ 0,5-1,5
Пониженное содержание ВаО, повышенное содержание фторидов, присутствие MgO, ZnO и CdO обусловили снижение до 950-1100^оС температуры варки, благодаря чему достигнута крайне малая коррозия платины варочного сосуда и, как следствие, высокое светопропускание в УФ-области спектра.In order to reduce the crystallization ability, glass may contain at least 2 oxides from the group: K ₂ O 0.5-1.5 Cs ₂ O 0.5-1.5 Y ₂ O ₃ 1.0-5.0 Ta ₂ O ₅ 2.0-10.0 SiO ₂ 0.5-1.5
Reduced BaO content, increased fluoride content, the presence of MgO, ZnO and CdO caused a decrease in the cooking temperature to 950-1100 ^о С, due to which extremely low corrosion of the cooking vessel platinum was achieved and, as a result, high light transmission in the UV region of the spectrum.

Пределы содержания основных компонентов таковы, что стекло кристаллизуется в сравнительно узком температурном интервале. The content limits of the main components are such that the glass crystallizes in a relatively narrow temperature range.

Уменьшить его кристаллизационную способность до минимума (1 степени) позволяет введение в определенных сочетаниях и концентрациях Y₂O₃, SiO₂, K₂O, Cs₂O, Ta₂O₅. Последний, кроме того, позволяет повысить n_e до 1,66 без существенного прироста поглощения ультрафиолета.To reduce its crystallization ability to a minimum (1 degree) allows the introduction of certain combinations and concentrations of Y ₂ O ₃ , SiO ₂ , K ₂ O, Cs ₂ O, Ta ₂ O ₅ . The latter, in addition, allows you to increase n _e to 1.66 without a significant increase in ultraviolet absorption.

В таблице, приведены составы и свойства предлагаемого стекла и стекла-прототипа. The table shows the compositions and properties of the proposed glass and glass prototype.

Синтез стекол проведен из шихты, составленной из особочистых реактивов Ba(PO₃)₂, Al(PO₃)₃, MgO, ZnO, CdCO₃, BaCO₃, Sr(NO₃)₂, SrF₂, BaF₂, AlF₃, KNO₃, CsNO_3, Y₂O₃, Ta₂O₅, аморфный SiO₂ (азотнокислые соли благоприятствуют
осветлению стекломассы) в электропечи с силитовыми нагревателями в платиновых тиглях емкостью 100 мл с размешиванием платиновой мешалкой в течение 1 ч при 950-1100^оС, отливом в графитовую форму и грубым отжигом в муфельной печи. Все отливки затем были подвергнуты тонкому отжигу при 500-650^оС с ответственным охлаждением по 2,5 град/ч.The glasses were synthesized from a mixture composed of especially pure reagents Ba (PO ₃ ) ₂ , Al (PO ₃ ) ₃ , MgO, ZnO, CdCO ₃ , BaCO ₃ , Sr (NO ₃ ) ₂ , SrF ₂ , BaF ₂ , AlF ₃ , KNO ₃ , CsNO _3, Y ₂ O ₃ , Ta ₂ O ₅ , amorphous SiO ₂ (nitric acid salts favor
clarification of glass) in an electric furnace with silicon heaters in platinum crucibles with a capacity of 100 ml with stirring with a platinum stirrer for 1 h at 950-1100 ^о С, casting in graphite form and coarse annealing in a muffle furnace. All castings were then subjected to thin annealed at 500-650 ^{° C} with a charge-cooled 2.5 K / h.

Таким образом, стекло по изобретению выгодно отличается от всех известных стекол с n_e > 1,59 типа ТФК и ТК по комплексу свойств. Его разработка отвечает насущным потребностям оптотехники, так как позволяет решить задачи как уменьшения числа линз в объективах и их толщины, так и увеличения светосилы объектива и улучшения цветопередачи. Кроме того, расширяется номенклатура оптических материалов, прозрачных в УФ-области спектра.Thus, the glass according to the invention compares favorably with all known glasses with n _e > 1.59 such as TFA and TK in terms of a set of properties. Its development meets the urgent needs of optical technology, as it allows to solve the problem of both reducing the number of lenses in the lenses and their thickness, and increasing the lens aperture and improving color reproduction. In addition, the range of optical materials transparent in the UV region is expanding.

Claims (1)

1. ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, включающее Ba (PO₃)₂, Al(PO₃)₃, BaO, BaF₂, AlF₃, по крайней мере один компонент из группы SrO и SrF₂, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит MgO, ZnO и CdO при следующем соотношении компонентов, мас.1. OPTICAL GLASS, including Ba (PO ₃ ) ₂ , Al (PO ₃ ) ₃ , BaO, BaF ₂ , AlF ₃ , at least one component from the group of SrO and SrF ₂ , characterized in that it additionally contains MgO, ZnO and CdO in the following ratio of components, wt. Ba(PO₃)₂ 23 40
Al(PO₃)₃ 10,0 22,5
BaO 5 22
BaF₂ 1 20
AlF₃ 3,0 7,5
По крайней мере один компонент из группы
SrO и SrF₂ 3,0 9,2
MgO 1,4 5,8
ZnO 0,8 5,0
CdO 1 17
2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере два оксида из группы, мас.Ba (PO ₃ ) ₂ 23 40
Al (PO ₃ ) ₃ 10.0 22.5
BaO 5 22
BaF ₂ 1 20
AlF ₃ 3.0 7.5
At least one component from the group
SrO and SrF ₂ 3.0 9.2
MgO 1.4 5.8
ZnO 0.8 5.0
Cdo 1 17
2. The glass according to claim 1, characterized in that it further comprises at least two oxides from the group, wt. K₂O 0,5 1,5
Cs₂O 0,5 1,5
Y₂O₃ 1 5
Ta₂O₅ 2 10
SiO₂ 0,5 1,5K ₂ O 0.5 1.5
Cs ₂ O 0.5 1.5
Y ₂ O ₃ 1 5
Ta ₂ O ₅ 2 10
SiO ₂ 0.5 1.5

Images