СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ

СТЕКЛО ДЛЯ СВЕТОФИЛЬТРОВ


RU (11) 2280625 (13) C1

(51) МПК
C03C 3/253 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005109112/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.03.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.03.29 
(45) Опубликовано: 2006.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1058915 A1, 07.12.1983.

SU 1440881 A1, 30.11.1988.

JP 63274638 A, 11.11.1988.

JP 6108447 A, 01.05.1986.

US 4732875 A, 22.03.1988. 
(72) Автор(ы): Рачковская Галина Евтихиевна (BY); Захаревич Галина Борисовна (BY); Кулешов Николай Васильевич (BY); Юмашев Константин Владимирович (BY); Маляревич Александр Михайлович (BY); Золотовская Светлана Анатольевна (BY) 
(73) Патентообладатель(и): Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет" (BY); Международный лазерный центр Белорусского национального технического университета (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, поглощающих в ультрафиолетовой области спектра. Технической задачей изобретения является обеспечение полной непрозрачности в УФ-области спектра до 400 нм, наличие резкого края оптического поглощения и повышение светопропускания в диапазоне длин волн 450-500 нм. Стекло включает компоненты при следующем соотношении, мас.%: PbO 63,5-78,39; TeO2 5,0-27,4; GeO2 3,0-13,0; В2О3 6,0-9,05; La2O3 0,01-0,1. Показатель преломления стекла >1,9. Температурный коэффициент линейного расширения стекла 110-115?10-7 K-1. Температура синтеза 900-950°С. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к составам оптических стекол и предназначено для изготовления светофильтров, непрозрачных в ультрафиолетовой области спектра.

Известно стекло для светофильтров, содержащее в мас.%: SiO2 99,1-99,97; Al2O3 0,01-0,5; Eu2O3 0,01-0,3; TiO2 0,01-0,1 [1]. Стекло непрозрачно в коротковолновой ультрафиолетовой области спектра в диапазоне длин волн 160-200 нм. Недостатком стекла является светопропускание в УФ-области спектра в диапазоне длин волн 200-400 нм, в связи с чем оно не может быть использовано для светофильтров, поглощающих в этом диапазоне волн.

Наиболее близким к предлагаемому стеклу для светофильтра по технической сущности и достигаемому результату является стекло, содержащее в мас.%: SiO2 99,5-99,97; Al2О3 0,01-0,1; TiO2 0,01-0,1; GeO2 0,01-0,3 [2].

Стекло обеспечивает полную непрозрачность в коротковолновой ультрафиолетовой области спектра в диапазоне длин волн 160-220 нм, обладает минимальной прозрачностью в УФ-области до 300 нм и прозрачно в видимой (400-700 нм) области спектра. Недостатком стекла является то, что оно не обеспечивает полного поглощения в диапазоне волн 220-400 нм (светопропускание при 300 нм составляет 8-15%, при 400 нм - 65-80%), что не позволяет использовать указанное стекло в качестве светофильтра, отрезающего УФ-область спектра. Кроме того, варку стекла осуществляют при очень высокой температуре - 1920-1940°С, что требует больших энергозатрат и специальных условий синтеза.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение полного поглощения в УФ-области спектра до 400 нм, повышение светопропускания в диапазоне длин волн 450-500 нм и снижение температуры синтеза стекла.

Для решения поставленной задачи предлагается стекло для светофильтра, включающее PbO, TeO2, GeO2, В2О3, La2О3, которое содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: PbO 63,5-78,39; TeO2 5,0-27,4; GeO3 3,0-13,0; В2O3 6,0-9,05; La2O3 0,01-0,1.

Количественное соотношение указанных компонентов в предлагаемом составе стекла обеспечивает полное поглощение в диапазоне длин волн до 400 нм, что позволяет создать светофильтры, отрезающие УФ-область спектра, повышает светопропускание в диапазоне длин волн 450-500 нм и снижает температуру синтеза стекла до 900-950°С.

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

Шихту для варки стекла приготавливают из следующих сырьевых материалов: свинцового сурика, диоксида теллура, диоксида германия, борной кислоты и оксида лантана. 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°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 Содержание компонентов в составах, мас.% 
стекол 1 2 3 Прототип [2] 
PbO 63,5 72,9 78,39 - 
TeO 2 27,4 5,0 9,3 - 
GeO2 3,0 13,0 5,0 - 
В2O3 6,0 9,05 7,3 - 
La 2O3 0,1 0,05 0,01 - 
SiO2 - - - 99,5-99,97 
Al2О3 - - - 0,01-0,1 
TiO2 - - - 0,01-0,1 
CeO 2 - - - 0,01-0,3 


Продолжение таблицы 1 
Температура синтеза, °С 900-950 900-950 900-950 1920-1940 
Температура начала размягчения, °С 350 345 320 - 
Температурный коэффициент линейного расширения в интервале 20-220°C, ·107 K-1 115 110 100 - 
Показатель преломления >1,9 >1,9 >1,9 - 


Таблица 2

Спектральное пропускание стекол 
Коэффициент светопропускания, % 
Длина волны, нм 1 2 3 Прототип [2] 
160 0 0 0 0 
200 0 0 0 0 
220 0 0 0 0 
300 0 0 0 8-10 
350 0 0 0 - 
400 0 0 0 73-80 
450 72 75 82 - 
500 88 90 90 83-85 


Сопоставляя показатели спектральных характеристик предлагаемого стекла и прототипа, можно заключить, что предлагаемое стекло непрозрачно в широком диапазоне длин волн УФ-области спектра (160-400 нм), обладает повышенным пропусканием в диапазоне длин волн 450-500 нм, имеет резкий край оптического поглощения и синтезируется при значительно низких температурах (900-950°С).

Полное поглощение стеклом УФ-области спектра при наличии резкого края оптического поглощения позволяет изготавливать светофильтры, отрезающие УФ-область спектра. Низкая температура варки обеспечивает энергосберегающую технологию синтеза стекла.

Предлагаемое стекло для светофильтров рекомендуется использовать в оптико-лазерном приборостроении.

Источники информации

1. А.с. СССР №441246, МПК3 С 03 С 3/06, опубл. 30.08.74. Бюл. №32.

2. А.с. СССР №923975, МПК3 С 03 С 3/06, опубл. 30.04.82. Бюл. №16 (прототип).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Стекло для светофильтров, поглощающих УФ-область спектра до 400 нм, включающее PbO, TeO2, GeO2, B 2O3, La2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbO 63,5-78,39 
TeO2 5,0-27,4 
GeO2 3,0-13,0 
В 2O3 6,0-9,05 
La2O 3 0,1-0,01