Оптическое стекло, устойчивое к действию гамма-излучения

 

Использование: для создания объективов оптических приборов, работающих в условиях радиации. Оптическое стекло содержит, мас. % : оксид кремния 20 - 25 БФ SiO₂ оксид бора 15 - 18 БФ B₂O₃; оксид лантана 12 - 16 БФ La₂O₃; оксид бария 40 - 45 БФ BaO; оксид церия 0,3 - 0,5 БФ CrO₂; оксид сурьмы 0,3 - 0,5 БФ Sb₂O₃, хлорид олова 0,5 - 0,7 БФ SnCl₂, причем отношение SnCl₂/Sb₂O₃ = 1,4 - 1,66. Пропускание света на λ 450 нм 77 - 79% , на l = 550 нм 94 - 96% . 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к производству оптического стекла, устойчивого к действию гамма-излучения, а именно к многокомпонентным высокопреломляющим стеклам системы В₂О₃-SiO₂-La₂O₃-BaO, обладающим повышенным светопропусканием в УФ-и видимой областях спектра, что делает возможным использование их для создания объективов оптических приборов, работающих в условиях радиации.

При воздействии ионизирующего излучения все стекла уменьшают свою прозрачность (темнеют). Потемнение оптических стекол может быть уменьшено путем введения оксидов церия и сурьмы (совместно или в отдельности) в десятки раз в зависимости от рода и концентрации вводимой добавки, состава стекла и дозы излучения. Однако при введении церия довольно сильно увеличивается светопоглощение. Как известно, церий присутствует в силикатных стеклах в двух валентных состояниях Се³⁺ и Се⁴⁺, которым соответствуют полосы поглощения, расположенные примерно около 310 и 230 нм. Полоса поглощения четырехвалентного церия ( ≈ 230 нм) очень интенсивна и заходит в видимую область, сообщая необлученным стеклам желтую окраску. В облучаемых стеклах может происходить как повышение, так и понижение уровня красящих ионов в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала стекла, определяемого его составом, условиями варки и присутствием других красящих или примесных ионов.

Известно оптическое стекло следующего состава, мас. % : SiO₂ 15-18; B₂O₃ 10-12; La₂O₃ 17-21; TiO₂ 8-13; BaO 25-32; ZrO₂ 1-5; один оксид из группы As₂O₃, CeO₂, Sb₂O₃, 0,1-0,5, по крайней мере, один оксид из группы CdO, Ma₂O₅, Nb₂O₅ 1-10 [1] . Оно имеет пропускание τ= 50% ( λ = 450 нм) и τ= 83% (λ= 530 нм), μ_A = 0,0065. Введение 0,5% СеО₂ уменьшает пропускание более чем в 2 раза.

Наиболее близким по составу ингредиентов, технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому стеклу является стекло, имеющее состав, мас. % : SiO₂ 24,08; CeO₂ 0,4; B₂O₃ 17,84; As₂O₃ 0,2; La₂O₃ 14,10; BaO 43,38 [2] .

Недостатком этого стекла является низкая категория по показателю ослабления в основном μ_A 4-5 кат. , и малое светопропускание.

Целью изобретения является повышение светопропускание в ультрафиолетовой и видимой областях спектра и категории по показателю ослабления.

Поставленная цель достигается тем, что оптическое стекло, устойчивое к действию гамма-излучения, имеет следующий состав, мас. % : SiO₂ 20-25; B₂O₃ 15-18; La₂O₃ 12-16; BaO 40-45; CeO₂ 0,3-0,5, а также SnCl₂ 0,5-0,7; Sb₂O₃ 0,3-0,5, причем SnCl₂/Sb₂O₃ = = 1,4-1,66.

В рассматриваемой системе при введении SnCl₂ при указанных соотношениях остальных компонентов и отношении SnCl₂/Sb₂O₃ создаются окислительно-восстановительные условия, переводящие церий в основном, в трехвалентное состояние, в результате чего существенно повышается пропускание в УФ- и видимой области спектра, повышается категория по показателю ослабления при сохранении гамма-устойчивости.

Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблице, а их спектральное пропускание стекол - на чертеже (1 - СТК 103М, 2 - СТК 103).

Варку стекол на основе оксидов, карбонатов, нитратов проводили в полупроизводственных и производственных условиях в платиновых тиглях емкостью 2 и 60 л при температуре 1200-1320^оС, отжиг по II режиму при температуре 650^оС. Как видно из таблицы, предлагаемое стекло имеет параметры, превышающие ранее достигнутые и зафиксированные, например, на серийное стекло СТК 103 (ОСТ 3/-4932-81), характеризуется повышенным светопропусканием, повышением категории по показателю ослабления μ_A и смещением края поглощения в УФ-область спектра на 40 нм при сохранении гамма-устойчивости.

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, УСТОЙЧИВОЕ К ДЕЙСТВИЮ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ, включающее SiO₂, B₂O₃, La₂O₃, BaO, CeO₂, отличающееся тем, что, с целью повышения светопропускания в УФ- и видимой областях спектра и категории по показателю ослабления, оно дополнительно содержит Sb₂O₃ и SnCl₂ при следующем соотношении компонентов, мас. % : SiO₂ 20 - 25 B₂O₃ 15 - 18 La₂O₃ 12 - 16 BaO 40 - 45 CeO₂ 0,3 - 0,5 Sb₂O₃ 0,3 - 0,5 SnCl₂ 0,5 - 0,7 причем соотношение SnCl₂/Sb₂O₃ = 1,4 - 1,66.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2