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; В₂O₃ 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.

 

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; В₂O₃ 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	-
GeO2	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
Еu2O3	-	-	-	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, α107 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).

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