CN113302164B - 红外线透射玻璃 - Google Patents

红外线透射玻璃 Download PDF

Info

Publication number
CN113302164B
CN113302164B CN202080009024.7A CN202080009024A CN113302164B CN 113302164 B CN113302164 B CN 113302164B CN 202080009024 A CN202080009024 A CN 202080009024A CN 113302164 B CN113302164 B CN 113302164B
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
infrared
infrared ray
less
transmitting glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080009024.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113302164A (zh
Inventor
松下佳雅
佐藤史雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Publication of CN113302164A publication Critical patent/CN113302164A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113302164B publication Critical patent/CN113302164B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/10—Compositions for glass with special properties for infrared transmitting glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
    • C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
    • C03C3/323—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te containing halogen, e.g. chalcohalide glasses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明的目的在于：提供一种热稳定的红外线透射玻璃。该红外线透射玻璃的特征在于：以摩尔％计，含有大于15％且为40％以下的Ge、大于0且为40％以下的Ga、40％以上且小于80％的Te、0～40％的Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb和0～40％的F+Cl+Br+I。

Description

红外线透射玻璃
技术领域
本发明涉及一种红外线传感器等所使用的红外线透射玻璃。
背景技术
车载夜视仪和安全系统等中设置有用于检测夜间的生物体的红外线传感器。红外线传感器是感知从生物体发出的波长约8～14μm的红外线的装置，在传感器部之前设置有透过该波长范围的红外线的滤光器或透镜等光学元件。
目前，作为上述的光学元件用材料，能够使用Ge和ZnSe。然而，这些材料为结晶体，因此有加工性差、难以加工成非球面透镜等复杂形状这样的问题。
因此，作为透过波长约8～14μm的红外线并且加工比较容易的玻璃质的材料，提出了硫属玻璃(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：欧州专利第1642870号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所记载的玻璃的玻璃化范围窄，并且热不稳定。
鉴于以上说明，本发明的目的在于：提供一种热稳定的红外线透射玻璃。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人进行了精心研究，结果发现利用具有特性组成的玻璃能够解决上述技术问题。即，本发明的红外线透射玻璃的特征在于：以摩尔％计，含有大于15％且为40％以下的Ge、大于0且为40％以下的Ga、40％以上且小于80％的Te、0～40％的Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb和0～40％的F+Cl+Br+I。其中，在本说明书中，“○+○+···”是指所对应的各成分的含量的合计量。
本发明的光学元件的特征在于：使用上述的红外线透射玻璃。
本发明的红外线传感器的特征在于：使用上述的光学元件。
发明效果
利用本发明的红外线透射玻璃，能够提供一种热稳定的红外线透射玻璃。
具体实施方式
本发明的红外线透射玻璃的特征在于：以摩尔％计，含有大于15％且为40％以下的Ge、大于0且为40％以下的Ga、40％以上且小于80％的Te、0～40％的Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb和0～40％的F+Cl+Br+I。以下，对如此规定玻璃组成的理由进行说明。其中，在以下的各成分的含量的说明中，只要没有特别限定，“％”就是指“摩尔％”。
Ge是用于形成玻璃骨架的必须成分。Ge的含量大于15％且为40％以下，优选为18～30％，更优选为22～25％。Ge的含量过少时，不易玻璃化。另一方面，Ge的含量过多时，有Ge系结晶析出、红外线不易透过并且原料成本变高的倾向。
Ga是提高玻璃的热稳定性(玻璃化的稳定性)的必须成分。Ga的含量大约0且为40％以下，优选为1～30％，更优选为2～20％。Ga的含量过少时，不易玻璃化。另一方面，Ga的含量过多时，有Ga系结晶析出、红外线不易透过并且原料成本变高的倾向。
作为硫属元素的Te是形成玻璃骨架的必须成分。Te的含量为40％以上且小于80％，更优选为50～79％，特别优选为65～78％。Te的含量过少时，不易玻璃化。另一方面，Te的含量过多时，Te系结晶析出，红外线不易透过。
Si、Al、Ti、Cu、In、Sn、Bi、Cr、Sb、Zn、Mn、Cs、Ag、As、Pb是不降低红外线透射特性而提高玻璃的热稳定性的成分。Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb的含量为0～40％，优选为0.1～20％，特别优选为0.2～10％。Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb的含量过多时，不易玻璃化。其中，从毒性和环境负荷的观点考虑，优选实质上不含As、Pb。因此，实质上不含As和Pb时，Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag的含量优选为0～40％，更优选为0.1～20％，特别优选为0.2～10％。其中，在本说明书中，“实质上不含”是指在原料中不有意含有，并不排除杂质水平的混入。客观而言，优选各成分的含量小于0.1％。另外，Si、Al、Ti、Cu、In、Sn、Bi、Cr、Sb、Zn、Mn、Cs、Ag、As、Pb的各成分的含量分别优选为0～40％，更优选为0.1～20％，特别优选为0.2～10％。其中，就提高玻璃的热稳定性的效果特别大的方面而言，优选使用Ag和/或Sn。
F、Cl、Br、I也是提高玻璃的热稳定性的成分。F+Cl+Br+I的含量为0～40％，优选为0～20％，特别优选为0.1～10％。F+Cl+Br+I的含量过多时，不易玻璃化，并且耐候性容易下降。其中，F、Cl、Br、I的各成分的含量分别优选为0～40％，更优选为0～20％，特别优选为0.1～10％。其中，就能够使用元素原料并且提高玻璃的热稳定性的效果特别大的方面而言，优选使用I。
除了上述成分以外，本发明的红外线透射玻璃还可以含有下述的成分。
作为硫属元素的Se是扩大玻璃化范围并且提高玻璃的热稳定性的成分。其含量优选为0～40％，更优选为0.1～20％，特别优选为0.2～10％。但是，Se具有毒性，因此从降低对环境和人体的影响的观点考虑，优选为5％以下，更优选为3％以下，进一步优选为1％以下，特别优选实质上不含。
作为硫属元素的S是扩大玻璃化范围并且提高玻璃的热稳定性的成分。但是，S的含量过多时，红外线不易透过。因此，S的含量优选为0～40％、0～20％、0～10％、0～4％，特别优选实质上不含。
本发明的红外线透射玻璃优选实质上不含属于有毒物质的Cd和Tl。如此，能够将对环境方面的影响抑制至最小限度。
本发明的红外线透射玻璃优选不存在长径500μm以上的结块。即使在红外线透射玻璃中存在结块，其长度也小于500μm，优选为200μm以下、100μm以下、50μm以下，特别优选为10μm以下。如此，能够抑制红外线透射特性的下降。另外，因熔融中玻璃氧化而产生的Ga2O3容易成为结块，因此优选利用后述的方法抑制该结块的产生。其中，在本发明中，结块是存在于玻璃中的异物，表示由未熔解原料或结晶析出物形成的颗粒或颗粒的凝聚体。
本发明的红外线透射玻璃的厚度2mm时的红外吸收端波长优选为15μm以上，更优选为20μm以上，特别优选为21μm以上。其中，在本发明中，“红外吸收端波长”是指在波长8μm以上的红外区域内透光率为10％的波长。
本发明的红外线透射玻璃的在波长约8～14μm的平均红外线透射率优异。具体而言，在波长8～14μm的平均内部透射率优选为80％以上，特别优选为90％以上。内部透射率过低时，对红外线的敏感度差，红外线传感器可能无法充分发挥功能。
本发明的红外线透射玻璃例如可以按照如下方式进行制作。以上述的玻璃组成混合原料，得到原料批料。接着，将石英玻璃安瓿加热并真空排气后，加入原料批料，利用氧燃烧器对石英玻璃安瓿进行封管。其中，只要安瓿中不存在氧即可，也可以封入不活泼气体等。接着，将封管后的石英玻璃安瓿在熔融炉内以10～40℃/小时的速度升温至650～1000℃后，保持6～12小时。保持期间，根据需要将石英玻璃安瓿上下翻转，对熔融物进行搅拌。
接着，将石英玻璃安瓿从熔融炉中取出，急冷至室温，由此得到本发明的红外线透射玻璃。
将如此得到的红外线透射玻璃加工成规定形状(圆盘状、透镜状等)，由此能够制作光学元件。
以提高透射率为目的，可以在光学元件的一个面或两个面形成防反射膜。作为防反射膜的形成方法，可以列举真空蒸镀法、离子镀法、溅射法等。
另外，可以在红外线透射玻璃上形成防反射膜后，加工成规定形状。其中，由于在加工工序中容易发生防反射膜的剥离，因此只要没有特殊情况，优选在将红外线透射玻璃加工成规定形状后，形成防反射膜。
本发明的红外线透射玻璃由于红外线透射率优异，因此适合作为用于保护红外线传感器的传感器部的盖部件、用于使红外光聚光于红外线传感器部的透镜等光学元件。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
表1～3分别表示了本发明的实施例和比较例。
[表1]
[表2]
[表3]
按照如下方式制作实施例1～24、比较例25的试样。将石英玻璃安瓿加热并真空排气后，加入以表中所示的玻璃组成调配而成的原料批料。接着，利用氧燃烧器对石英玻璃安瓿进行封管。接着，将封管后的石英玻璃安瓿在熔融炉内以10～40℃/小时的速度升温至650～1000℃后，保持6～12小时。保持期间，将石英玻璃安瓿上下翻转，对熔融物进行搅拌。接着，将石英玻璃安瓿从熔融炉中取出，急冷至室温，由此得到试样。
对所得到的试样进行X射线衍射，根据其衍射谱确认是否玻璃化。在表中，玻璃化的情况标记为“○”，未玻璃化的情况标记为“×”。
另外，对于各试样，测定内部透射率。关于内部透射率，对于研磨成厚度2mm±0.1mm和10mm±0.1mm的各试样，测定包含表面反射损失的透射率，根据所得到的测定值算出在波长8～14μm的内部透射率，将其平均值为80％以上的情况标记为“○”，将80％以下的情况标记为“×”。
如表所示，确认了实施例1～24的试样已玻璃化。另外，在波长8～14μm的内部透射率高至80％以上，显示了良好的红外透射特性。
另一方面，比较例25的试样未玻璃化，无法测定在波长8～14μm的内部透射率。
产业上的可利用性
本发明的红外线透射玻璃适合作为用于保护红外线传感器的传感器部的盖部件、用于使红外光聚光于传感器部的透镜等光学元件。

Claims (3)

1.一种红外线透射玻璃，其特征在于：
以摩尔％计，含有大于15％且为40％以下的Ge、大于0且为40％以下的Ga、40％以上且小于80％的Te、0～40％的Si+Al+Ti+Cu+In+Sn+Bi+Cr+Sb+Zn+Mn+Cs+Ag+As+Pb和0～40％的F+Cl+Br+I，所述红外线透射玻璃含有Ag和/或Sn，所述红外线透射玻璃实质上不含S。
2.一种光学元件，其特征在于：
使用权利要求1所述的红外线透射玻璃。
3.一种红外线传感器，其特征在于：
使用权利要求2所述的光学元件。
CN202080009024.7A 2019-02-28 2020-02-21 红外线透射玻璃 Active CN113302164B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-035815 2019-02-28
JP2019035815 2019-02-28
PCT/JP2020/007218 WO2020175403A1 (ja) 2019-02-28 2020-02-21 赤外線透過ガラス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113302164A CN113302164A (zh) 2021-08-24
CN113302164B true CN113302164B (zh) 2023-08-01

Family

ID=72239987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080009024.7A Active CN113302164B (zh) 2019-02-28 2020-02-21 红外线透射玻璃

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220144687A1 (zh)
EP (1) EP3932883B1 (zh)
JP (1) JPWO2020175403A1 (zh)
CN (1) CN113302164B (zh)
WO (1) WO2020175403A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7058825B2 (ja) * 2018-02-28 2022-04-25 日本電気硝子株式会社 赤外線透過ガラス
WO2023095900A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 日本電気硝子株式会社 赤外線透過ガラス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104402220A (zh) * 2014-11-10 2015-03-11 湖北新华光信息材料有限公司 一种硫系光学玻璃

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6015765A (en) * 1997-12-24 2000-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Rare earth soluble telluride glasses
ATE390390T1 (de) 2004-09-09 2008-04-15 Umicore Nv Chalcogenidgläser auf basis von tellur zur transmission von licht im mittleren und fernen infrarotbereich
JP6269075B2 (ja) * 2014-01-09 2018-01-31 日本電気硝子株式会社 赤外線透過ガラス
EP3378844B1 (en) * 2015-11-20 2020-01-15 AGC Inc. Optical glass
JP6804030B2 (ja) * 2015-12-25 2020-12-23 日本電気硝子株式会社 赤外線透過ガラス
JP6819920B2 (ja) * 2016-01-14 2021-01-27 日本電気硝子株式会社 カルコゲナイドガラス
WO2017168939A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 富士フイルム株式会社 ガラス及びガラスの製造方法並びに光学素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104402220A (zh) * 2014-11-10 2015-03-11 湖北新华光信息材料有限公司 一种硫系光学玻璃

Also Published As

Publication number Publication date
EP3932883A4 (en) 2022-12-07
EP3932883B1 (en) 2024-04-10
WO2020175403A1 (ja) 2020-09-03
US20220144687A1 (en) 2022-05-12
CN113302164A (zh) 2021-08-24
EP3932883A1 (en) 2022-01-05
JPWO2020175403A1 (zh) 2020-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6804030B2 (ja) 赤外線透過ガラス
EP3093275B1 (en) Infrared transmission glass
CN113302164B (zh) 红外线透射玻璃
JP2023059941A (ja) カルコゲナイドガラス材
JP6709499B2 (ja) 赤外線透過ガラス
CN113302165B (zh) 红外线透射玻璃
JP6819920B2 (ja) カルコゲナイドガラス
JP7472793B2 (ja) 赤外線透過ガラス
JP7290022B2 (ja) カルコゲナイドガラス材
US11919806B2 (en) Infrared transmitting glass
JP6788816B2 (ja) 赤外線透過ガラス
JP7026892B2 (ja) 赤外線透過ガラス
JP2022169294A (ja) 赤外線透過ガラス
JP2024074945A (ja) 赤外線透過ガラス
WO2023243407A1 (ja) 赤外線透過ガラス
JP2023000285A (ja) 赤外線透過ガラス
JP2020045265A (ja) 赤外線透過ガラス

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant