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.

 

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	-
TeO2	27,4	5,0	9,3	-
GeO2	3,0	13,0	5,0	-
В2O3	6,0	9,05	7,3	-
La2O3	0,1	0,05	0,01	-
SiO2	-	-	-	99,5-99,97
Al2О3	-	-	-	0,01-0,1
TiO2	-	-	-	0,01-0,1
CeO2	-	-	-	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, α·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).

Стекло для светофильтров, поглощающих УФ-область спектра до 400 нм, включающее PbO, TeO₂, GeO₂, B₂O₃, La₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

PbO	63,5-78,39
TeO2	5,0-27,4
GeO2	3,0-13,0
В2O3	6,0-9,05
La2O3	0,1-0,01