СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ

СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ


RU (11) 2255913 (13) C1

(51) 7 C03C3/253, C03C3/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004107988/03 
(22) Дата подачи заявки: 2004.03.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.03.18 
(45) Опубликовано: 2005.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 441246 A, 15.12.1974. SU 1058915 A, 07.12.1983. SU 1440881 A1, 30.11.1988. JP 9048634 A, 18.02.1997. US 4732875 A, 22.03.1988. 
(72) Автор(ы): Рачковская Галина Евтихиевна (BY); Захаревич Галина Борисовна (BY) 
(73) Патентообладатель(и): Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" (BY) 
Адрес для переписки: 220050, г.Минск, ул. Свердлова, 13а, Белорусский государственный технологический университет 

(54) СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ

Стекло для светофильтров используется в оптико-лазерном приборостроении в качестве светофильтров, полностью отрезающих ультрафиолетовую область спектра и прозрачных в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Техническая задача изобретения - обеспечение полного поглощения в ультрафиолетовой области спектра до 400 нм, стабильное пропускание в диапазоне длин волн 450-2500 нм в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Стекло включает компоненты при следующем их соотношении, мас.% : PbO 7,5-16,7; TeO2 59,8-64,4; GeO2 15,7-21,1; В2 O3 7,0-7,8. Показатель преломления стекла >1,9. Температурный коэффициент линейного расширения стекла (105-120)· 10-7K-1. Температура синтеза стекла 950±20° С. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к составам оптических стекол для оптико-лазерного приборостроения и предназначено для использования в качестве светофильтров, отрезающих ультрафиолетовую область и прозрачных в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Известно стекло для светофильтров, содержащее, мас.%:

ТеO2 60-80; МоО3 5-20; Li2O 10-25 [1]. Стекло прозрачно в видимой (500-800 нм) и ближней ИК областях (2,0-3,35 мкм) спектра. Однако это стекло не обеспечивает поглощения в УФ области спектра.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу для светофильтров по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее, мас.%: SiO2 99,1-99,97; Аl2О3 0,01-0,5; Еu2O3 0,01-0,3; ТiO2 0,01-0,1 [2].

Стекло обеспечивает полную непрозрачность в ультрафиолетовой области спектра в диапазоне длин волн 160-200 нм и прозрачно в диапазоне длин волн 460-700 нм в видимой области спектра.

Недостатком стекла является то, что оно не обеспечивает полного поглощения в диапазоне волн 300-400 нм (светопропускание при 300 нм составляет 15%, а при 400 нм 65%) и прозрачно в видимой области спектра до 700 нм. Поэтому указанное стекло не может быть использовано в качестве светофильтров, отрезающих ультрафиолетовую область спектра при повышенном светопропускании в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Кроме того, синтез стекла осуществляют при очень высокой температуре 1920-1940°С, что требует больших энергозатрат и специальных условий варки.

Задачей предполагаемого изобретения является обеспечение полного поглощения в УФ области спектра до 400 нм, расширение границ светопропускания в видимой области (450-750 нм) и ближней инфракрасной области спектра до 2500 нм, а также снижение температуры синтеза стекла.

Для решения поставленной задачи предлагается стекло для светофильтров, поглощающее ультрафиолетовую область спектра в диапазоне длин волн 160-400 нм и прозрачное в видимой и ближней инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм, включающее PbO, TeO2, GeO2, В2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: PbO 7,5-16,7; TeO2 59,8-64,4; GеO2 15,7-21,1; В2 O3 7,0-7,8.

Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе стекла обеспечивает полную непрозрачность в УФ области спектра до 400 нм и светопропускание в видимой и ближней ИК областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм. Кроме того, спектр оптического поглощения стекла имеет резкий край поглощения, отрезающий УФ область спектра и стабильное пропускание (80-88%) в видимой и ближней ИК областях спектра до 2500 нм. Температура синтеза предлагаемого стекла на ~1000°С ниже, чем у известного и составляет 950±20°С. 

Из источников литературы стекло для светофильтров такого химического состава для решения указанной задачи не известно и нами предлагается впервые.

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, диоксида теллура, диоксида германия и борной кислоты. Сырьевые материалы взвешивают на технических весах, тщательно перемешивают, просеивают через сито № 0,5 и засыпают в корундовые тигли, которые загружают в холодную электрическую печь. Варку стекла осуществляют при температуре 900-950±20°С с выдержкой 30-35 мин до полного провара и осветления стекломассы. Скорость подъема температуры в печи 300°С в час.

Конкретные составы и свойства предлагаемых стекол и прототипа, а также их спектральное пропускание представлены в таблицах 1 и 2.

Составы и свойства стекол

Таблица 1 
Компоненты и свойства стекол Содержание компонентов в составах, мас.% 
1 2 3 Прототип [2] 
РbО 16,7 12,5 7,5 - 
ТеO2 59,8 61,3 64,4 - 
GeO 2 15,7 18,7 21,1 - 
В2O3 7,8 7,5 7,0 - 
SiO2 - - - 99,1-99,97 
Аl2О3 - - - 0,01-0,5 
TiO2 - - - 0,01-0,1 
Еu 2O3 - - - 0,01-0,3 
Температура синтеза, °С 950±20 950±20 950±20 1920-1940 
Температура начала размягчения, °С 335 335 340 - 
Температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20-220°C, 10 7 K-1 105 110 120 - 
Показатель преломления >1,9 >1,9 >1,9 - 


Спектральное пропускание стекол

Таблица 2 
Длина волны, нм Коэффициент светопропускания, % 
1 2 3 Прототип [2] 
160 0 0 0 0 
200 0 0 0 0 
300 0 0 0 15 
400 0 0 0 65 
450 80 85 88 - 
500 80 85 88 82 
600 80 85 88 88 
700 80 85 88 - 
750-2500 80 85 88 - 


Сравнительный анализ показателей спектрального пропускания предлагаемого стекла и прототипа показал, что предлагаемое стекло не прозрачно в УФ области спектра до 400 нм и прозрачно в видимой и ближней ИК областях спектра в широком диапазоне длин волн 450-2500 нм.

Указанные преимущества предлагаемого стекла при наличии резкого края оптического поглощения позволяют изготавливать светофильтры, полностью отрезающие УФ область спектра и быть прозрачными в видимой и ближней ИК областях спектра до 2500 нм. Температура синтеза предлагаемого стекла практически в 2 раза ниже, чем у прототипа, что обеспечивает энергосберегающую технологию получения светофильтров.

Область применения предлагаемого стекла для светофильтров - оптико-лазерное приборостроение.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1440881, МПК7 С 03 С 3/12, 4/10, опубл. 30.11.88. Бюл. № 44.

2. А.с. СССР № 441246, МПК7 С 03 С 3/06, опубл. 30.08.74. Бюл. № 32 (прототип).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Стекло для светофильтров, поглощающее ультрафиолетовую область спектра в диапазоне длин волн 160-400 нм и прозрачное в видимой и ближней инфракрасной областях спектра в диапазоне длин волн 450-2500 нм, включающее PbO, TeО2, GeО2 , В2О3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbO 7,5-16,7

ТеО2 59,8-64,4

GeO2 15,7-21,1

В2О3 7,0-7,8