Фторфосфатное оптическое стекло - RU2031090C1
Код документа: RU2031090C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к области производства стекла типа фторфосфатный оптический крон с высоким показателем преломления и коэффициентом дисперсии, с увеличенными относительными частными дисперсиями и близким к нулю значением термооптической постоянной W.
Известно оптическое стекло [1] следующего состава, мас.%: P 0,3-4,5, Si 0,2-3,5, Al 7-12, Ca 3,5-17, Sr 5-20, F 42-54, Y 0-8, La 0-9, As 0-3, Sb 0-6, Mg 0-4, Ba 0-24, Li 0-1,5, Na 0-5, K 0-5, W 0-7, О 0-6. Стекло имеет hd = 1,41-1,45, νd = 100-90, т.е. имеет низкий показатель преломления. Оптико-механической промышленности требуются стекла с более высоким показателем преломления при относительно большом значении коэффициента дисперсии, имеющих особый ход дисперсии и низкие значения.
Наиболее близким по составу компонентов, технической сущности и достигаемой цели является оптическое стекло [2], содержащее, мас.%: метафосфаты 31-49:Al(PO3)3 13-39, Mg(PO3)2 0-24, Ca(PO3)2 10-20, Ba(PO3)2 5-19, фториды 19-47: MgF2 2-13, SrF2 0-20, BaF2 1-33, AlF3 0-8, YF3 0-8, оксиды 20-42:BaO 10-36, Y2O3 и/или Yb2O3 1,5-12, ZnO 0-6, PbO 0-29, Nb2O5 0-22. Стекло имеет показатель преломления hd = 1,58-1,70 и число Аббе 39-70. Стекло обладает аномальной частной дисперсией на участке спектра d-c. Однако оно не достаточно устойчиво к кристаллизации. По этой причине при варке и выработке традиционными методами возникают технологические трудности.
Цель изобретения - создание фторфосфатного оптического стекла с аномальными частными дисперсиями по всему оптическому спектру при значении показателя преломления более 1,595, с низким значением термооптической постоянной, высокой химической устойчивостью и низкой склонностью к кристаллизации, позволяющей получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.
Сущность технического решения заключается в следующем. Фторфосфатное оптическое стекло включает метафосфаты Al(PO3)3, Ba(PO3)2, фториды MgF2, SrF2, BaF2 и оксиды ВаО и Al2O3. В отличие от прототипа оно дополнительно содержит SiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al(PO3)3 30-40, Ba(PO3)2 0,5-5, MgF2 5-10, SrF2 1,5-12, BaF2 0,5-15, BaO 32-50, Al2O3 0,5-2, SiO2 0,20-1,75.
Комбинация компонентов и их количественный состав подобраны экспериментально. Существенным для достижения поставленной цели оказалось как введение нового компонента, так и сочетание с известными, а также вариации предложенных компонентов в составе стекла. Именно предложенное соотношение как использовавшихся ранее компонентов, так и нового (SiO2) позволило значительно снизить склонность стекла к кристаллизации, что позволяет получать крупногабаритные заготовки традиционными методами.
Внедрение данного оптического стекла в промышленное производство позволит получать крупногабаритную оптику, используемую в оптико-механической промышленности для изготовления апохроматов-систем с исправленным вторичным спектром. По сравнению с изготовляемыми в настоящее время апохроматы на основе атермальных стекол не расстраиваются в переменных температурных полях.
Изобретение характеризуется дополнительными существенными признаками. Так, с целью повышения показателя преломления в него может быть введен Та2О5.
В качестве сырьевых компонентов использовались безводные метафосфаты квалификации ОС4 и Х4. Оксид бария вводили через карбонат квалификации ОС4, остальные компоненты - через соответствующие оксиды и фториды квалификации ОС4. Составы стекол представлены в таблице.
Все варки были проведены в платиновых сосудах емкостью 2 л в полупромышленных условиях на высокочастотной установке. На образцах варок были определены оптические и теплофизические свойства, химическая устойчивость и кристаллизационная способность.
Стекло прототип обладает повышенной склонностью к кристаллизации (III степень), что недостаточно для получения из этого стекла крупногабаритных заготовок. Изобретение позволяет получать такие заготовки благодаря низкой кристаллизационной способности.
Реферат
Использование: для оптической промышленности. Сущность изобретения: фторфосфатное оптическое стекло содержит, мас.% фосфат алюминия 30 - 45, фосфат бария 0,5 - 5, фторид магния 5 - 10, фторид стронция 0,5 - 12, фторид бария 0,5 - 15, оксид бария 32 - 50, оксид алюминия 0,5 - 2 БФ, оксид кремния 0,2 - 1,75. Стекло может содержать оксид тантала 0,5 - 5 мас.% Кристаллизационная способность за 3 ч при 300 - 800°С 1, nl 1,59548 - 1,61553. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула
Al(PO3)3 - 30 - 45
Ba(PO3)2 - 0,5 - 5
MgF2 - 5 - 10
SrF2 - 1,5 - 12
BaF2 - 0,5 - 15
BaO - 32 - 50
Al2O3 - 0,5 - 2
SiO2 - 0,20 - 1,75
2. Стекло по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Ta2O5 0,5 - 5 мас.%.
