ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО


RU (11) 2077513 (13) C1

(51) 6 C03C3/064 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.04.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 93039372/03 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.02 
(45) Опубликовано: 1997.04.20 
(56) Аналоги изобретения: 1. Бесцветное оптическое стекло СССР. Каталог.- М.: 1990, с.78 и 79. 2. Авторское свидетельство N 389039, кл. C 03 C 3/091, 1973. 
(71) Имя заявителя: Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" 
(72) Имя изобретателя: Щавелев О.С.; Головина О.А.; Петровский Г.Т.; Глебов Л.Б. 
(73) Имя патентообладателя: Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" 

(54) ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО 
Использование: для электронной и оптиэлектронной техники, в частности фотолитографии. Сущность изобретения: оптическое стекло содержит в мас.%: оксид кремния 20 - 40 БФ SiO2, оксид бора 25 - 40 БФ B2O3, оксид алюминия 13 - 22 БФ Al2O3, оксид магния 1-4 БФ MgO, оксид кальция 7 - 15 БФ СаО, по крайней мере один оксид из группы: оксид титана, оксид циркония, оксид олова, оксид гафния 1 - 6 БФ ТiO2, ZrO2, SnО2, НfO2. ТКЛР стекла (28 - 35) 107 1/град.с, группа химической устойчивости по ГОСТ 101.34.0-82 - 2. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Настоящее изобретение относится к составам стекол на основе оксидов кремния, алюминия, бора, несодержащих щелочные компоненты.
В последнее время для решения задач электронной и оптиэлектронной техники, в частности фотолитографии, требуются стекла высокого оптического качества, имеющие:

небольшой (4010-7К-1) термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР),

высокие термомеханические и прочностные характеристики (термостойкость , предельная упругая деформация sp/E

где p предел прочности на разрыв

Е модуль Юнга,

высокую химическую устойчивость.
Для указанных целей используется оптическое стекло ЛК 5, относящееся к пирексам [1]

Это стекло обладает самым малым для оптических стекол (за исключением кварцевого стекла) значением ТКЛР и самым большим значением термостойкости. Однако оно имеет очень высокую температуру в области вязкости 100 пуаз, при которой происходит осветление стекломассы, т.е. очень высокую температуру варки. Это делает стекло ЛК 5 очень "трудным" с технологической точки зрения и не позволяет получить из этого стекла изделий высокого качества по бессвильности, пузырям и включениям.
Наиболее близким по составу к заявляемому стеклу является стекло [2] которое содержит в мас.
SiO2 50 62

B2O3 15 25

Al2O3 12 22

SnO2 5 8

по крайней мере один оксид из группы PbО, BaO 0,5 5. Это стекло разработано на основе старых, традиционных принципов выбора состава стекла с повышенной термической и химической прочностью. Это стекла обладает более высокой термической стойкостью, чем многие промышленные силикатные стекла, однако его термостойкость в два раза меньше, чем у пирекса. По методике, принятой в оптикомеханической промышленности для образцов, размером 60 х 9 х 9 мм, термостойкость стекла [2] cоставляет 100 К. Предельная упругая деформация у этого стекла того же порядка sp/E(5 6)10-4) или несколько меньше, чем у пирекса. Коэффициент термического расширения =50-6010-7, т.е. больше чем у последнего. Весьма существенным недостатком стекла прототипа является весьма высокая температура варки, которая выше 1500oC, но даже при таких высоких температурах стекломасса остается достаточно вязкой, что не дает возможность хорошо ее вымешивать и следовательно получать оптические изделия с высокой однородностью и малой пузырностью. Трудности получения высокооднородных изделий усугубляются еще и тем, что при температурах варки выше 1500oC исключена возможность использования платиновых огнеупоров, а керамические огнеупоры интенсивно разъедаются расплавленной стекломассой.
При создании изобретения решалась задача создания стекла, обладающего следующим комплексом параметров: хорошими технологическими свойствами, высокими термомеханическими параметрами (dT,, p/E), низким на уровне пирекса ТКЛР, повышенной химической устойчивостью.
Предлагается стекло, содержащее как и стекло по [2] SiO2, B2O3, Al2O3, оксид щелочно-земельного металла, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере один оксид из группы: ТiO2, ZrO2, SnO2, НfO2, а в качестве оксида щелочно-земельного металла СаО и MgO при следующем соотношении компонентов, в мас.
SiO2 20 40

B2O3 25 40

Al2O3 13 22

MgO 1 4

СаО 7 15

причем суммарное содержание RO2 1-6, где R элемент из группы Тi, Zr, Sn, Нf.
Заявляемое стекло относится к другой области составов базовой системы SiO2 B2O3 Al2O3. Оно содержит значительно меньше SiO2 и существенно больше B2O3. Т.е. является не боросиликатным, а силикоборатным, что является основной причиной высокой предельной упругой деформации, т.к. при высоком содержании оксидов бора и алюминия ионы бора строят полимерную структуру из треугольников (ВО3), в которых ион бора трехкоординирован. Предлагаемое стекло содержит меньше оксидов четвертой группы, что также принципиально важно, т. к. при введении больших количеств этих компонентов, в наибольшей степени повышающих модуль упругости, при относительно мало изменяющемся пределе прочности величина предельной упругой деформации p/E будет лишь сначала немного возрастать, а затем снижаться. А это приводит к снижению термостойкости и к повышению хрупкости. Существенно и то, что предлагаемое стекло вместо двух оксидов тяжелых щелочно-земельных компонентов BаO, PbO содержит MgO и СаО. Такая замена в группе RO на более легкие элементы приводит к повышению предела прочности, при мало изменяющемся модуле упругости ведет к повышению предельной упругой деформации.
Заявляемое стекло имеет малую температуру в области вязкости, отвечающей 100 пуаз 1300 1400oC (cм. таблицу 1), что определяет малую летучесть стекла в процессе варки, малую коррозию керамического огнеупора и возможность использования для варки стекол платиновых сосудов. Последнее предопределяет высокое качество изделий по однородности, пузырям и включениям.
Обычно введение в состав стекол тугоплавких оксидов элементов IV группы приводит к существенному увеличению варочной вязкости. Однако в нашем случае введение ТiO2, ZrO2, SnO2, НfO2 очень мало увеличило вязкость. В качестве иллюстрации в табл.3 приведено сопоставление вязкостей заявляемого стекла, содержащего 2,65oC/ ZrO2 и стекла, отличающегося только тем, что в его состав не входит ни один оксид из группы RО2.
Заявляемое стекло имеет небольшое, на уровне пирексов, значение ТКЛР. Термостойкость и термомеханические параметры такие же или выше, чем у ЛК 5 (см. таблицу).
Заявляемое стекло имеет высокую химическую устойчивость к растворам кислот и щелочей (см. таблицу). Это позволяет существенно расширить область применения заявляемого стекла в различных областях техники.
В отличие от стекла [2] предлагаемое стекло имеет высокое светопропускание по всему спектральному диапазону особенно в ближней ультрафиолетовой области. Это позволяет применять заявляемые стекла и в фотолитографии и в тех областях техники, где требуется высокое пропускание в ближнем ультрафиолете. При этом максимально высокое пропускание имеют стекла с оксидами циркония и гафния.
Стекло варится в платиновом тигле при температуре 1350oC. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1 Оптическое стекло, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, оксид щелочноземельного металла, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по крайней мере один оксид из группы TiO2, ZrO2, SnO2, HfO2, а в качестве оксида щелочноземельного металла CaO, MgO при следующем содержании компонентов, мас.3 SiO27 20 403 В2О37 25 403 Al2O37 13 223 MgO7 1 43 СаО7 7 153 По крайней мере один оксид из группы TiO2, ZrO2, SnO2, HfO27 1 6


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru