Светотехническое стекло

 

Изобретение относится к составам светотехнических стекол, обладающих селективным светопропусканием в области 300 - 680 нм и может быть использовано при производстве стекла, предназначенного для коммерческой селекции растений, а также для покрытия теплиц, оранжерей, в строительной индустрии и для флуоресцентных ламп. Техническая задача изобретения - увеличение коэффициента светопропускания в синей и зеленой областях спектра с дополнительным высвечиванием световых лучей в оранжево-красной области спектра. Светотехническое стекло имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 62 - 76; Al₂O₃ 0,5 - 5; Na₂O 7 - 16; K₂O 0,1 - 6; CaO 1 - 8; MgO 1 - 8; Fe₂O₃ 0,01 - 0,4; CeO₂ 0,01 - 3; B₂O₃ 1 - 6; ZnO 0,8 - 5; BaO 0,1 - 4; Sm₂O₃ 0,01 - 0,6; Eu₂O₃ 0,01 - 0,6. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к составам светотехническим стекол, обладающих селективным светопропусканием в области 300 - 680 нм и может быть использовано при производстве стекла, предназначенного для коммерческой селекции растений и фитотронов, а также для покрытия теплиц, оранжерей и флуоресцентных ламп.

Наиболее близким к предложенному стеклу по технической сущности и достигаемому результату является светотехническое стекло следующего состава, мас. %: SiO₂ - 63 - 73 Al₂O₃ - 1 - 2 Na₂O - 11 - 15 K₂O - 2 - 4 CaO - 3 - 6 MgO - 1 - 4 Nd₂O₃ - 0,1 - 3 CeO₂ - 0,35 - 10,5 Pr₂O₃ - 0,03 - 1
La₂O₃ - 0,18 - 5,5
Mn₂O₃ - 0,5 - 3,5
NiO - 0,0001 - 0,2
Fe₂O₃ - 0,01 - 0,2
S - 0,001 - 0,05
Светопропускание известного стекла на длине волны λ = 620 нм 44 - 57%, 680 нм - 650 нм - 50 - 60% (SU N 1655925, кл. C 03 C 3/095, 1989 г.).

Технической задачей изобретения является увеличение коэффициента светопропускания в синей и зеленой областях спектра с дополнительным высвечиванием световых лучей в оранжево-красной областях спектра (590 - 680 нм). Технология получения стекла не отличается от обычной стекольной технологии и включает варку, выработку и отжиг.

Согласно изобретению светотехническое стекло имеет следующий состав, мас.%:
SiO₂ - 62 - 76
Al₂O₃ - 0,5 - 5
Na₂O - 7 - 16
K₂O - 0,1 - 6
CaO - 1 - 8
MgO - 1 - 8
Fe₂O₃ - 0,01 - 0,4
CeO₂ - 0,01 - 3
B₂O₃ - 1 - 6
ZnO - 0,8 - 5
BaO - 1 - 4
Sm₂O₃ - 0,01 - 0,6
Eu₂O₃ - 0,01 - 6
В качестве сырья используют кварцевый песок, соду, поташ, доломит, полирит, оксиды самария и европия.

Шихту загружают в печь для варки при 1000 - 1100^oC. Максимальная температура варки - 1450 - 1550^oC. Варку следует вести в слабоокислительной или нейтральной среде, выработку - при 1200 - 1300^oC, отжиг при 500 - 600^oC в течение часа.

Стекла, активированные трехвалентным европием, бесцветны.

Условия варки сильно влияют на свойства таких стекол. У стекол, сваренных в жестких восстановительных условиях, возникают широкая полоса поглощения в области длин волн 300 - 400 нм и полоса излучения, на максимум положения которой оказывают большое влияние состав стекла и концентрация европия.

Конкретные составы стекол приведены в табл. 1
Оптические свойства приведены в табл. 2 (при толщине листа стекла 3 мм).

Светопропускание стеклом оранжево-красных лучей ( λ = 590 - 680 нм) составляет 78 - 85%, что значительно выше, чем у известного стекла.

Спектры возбуждения и люминесценции описываемого светотехнического стекла представлены на фиг. 1 -3.

На фиг. 1 представлены спектры для образца N 1, на фиг. 2 - для образца N 2 и на фиг. 3 - для образца N 3.

Светотехническое стекло на фиг. 1 поглощает УФ-излучение в диапазоне 200 - 280 нм с максимумом поглощения 213 нм и в диапазоне 380 - 430 нм с максимумом поглощения 397 нм - /кривая 1/ и преобразует УФ-излучение в красно-оранжевое и красное излучение с максимумыми излучениями 563, 603 и 648 нм /кривая 2/ - спектр люминесценции снят при длине волны возбуждения λ = 397 нм.

Светотехническое стекло на фиг. 2 поглощает УФ-излучение в диапазоне 190 - 280 нм с максимумом 220 нм и в диапазоне 380 - 420 нм с максимумом 393 нм и преобразует УФ-излучение в оранжево-красное и красное с максимумами 590 нм и 610 нм, причем кривая 2 - спектр люминесценции при λ = 220 нм, а кривая 3 - спектр люминесценции при λ = 293 нм.

Светотехническое стекло на фиг. 3 поглощает УФ-излучение в диапазоне 200 - 280 нм, и 320 - 440 нм с максимумами 210, 370, 402 нм и преобразует УФ-излучение в оранжево-красное и красное излучение в диапазоне 570 - 575 нм, 580 - 620 нм, 625 - 655 нм с максимумами 570 нм, 603 нм, 647 нм, где кривая 1 - спектр возбуждения, а кривая 2 - спектр люминесценции при возбуждения λ = 402 нм.

Исследование селективного поглощения активированных стекол в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра производилось на спектрофлуориметрах фирмы "HITACHI". При этом использовались отполированные образцы размерами 30х15х3 мм.

Определение светопропускания в видимой области спектра образцов активированных стекол производилось на спектрофлуориметре с последующим пересчетом на 1 мм толщины. Эталоном служил образец из бесцветного стекла. При определении светопропускания в диапазоне длин волн 200 - 700 нм учитывалось отражение лучистой энергии от поверхностей образцов.

Таким образом, описываемое светотехническое стекло может обеспечить значительное повышение продуктивности растений.

Кроме того, это дешевое стекло, не содержащее дорогостоящих компонентов, что позволяет его также рекомендовать в качестве строительного стекла.

Формула изобретения

Светотехническое стекло, включающее SiO₂, Al₂O₃, Na₂O, K₂O, CaO, MgO, Fe₂O₃, CeO₂, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит B₂O₃, ZnO, BaO, Sm₂O₃, Eu₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ - 62 - 76
Al₂O₃ - 0,5 - 5
Na₂O - 7 - 16
K₂O - 0,1 - 6
CaO - 1 - 8
MgO - 1 - 8
Fe₂O₃ - 0,01 - 0,4
CeO₂ - 0,01 - 3
B₂O₃ - 1 - 6
ZnO - 0,8 - 5
BaO - 0,1 - 4
Sm₂O₃ - 0,01 - 0,6
Eu₂O₃ - 0,01 - 0,6

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5