CS263299B1

CS263299B1 - Křemičité sklo propouštějíc!infračervené zářeni ve spektrálním rozsahu 780 až 2 600 nm

Info

Publication number: CS263299B1
Application number: CS878705A
Authority: CS
Inventors: Radko Ing Baborak; Zdenek Baloun; Vaclav Ing Susser
Original assignee: Baborak Radko; Zdenek Baloun; Vaclav Ing Susser
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1987-12-01
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS870587A1

Abstract

Sklo je určeno pro výrobu speciálních optických filtrů, propouštějících infračervené záření ve spektrálním rozsahu 780 až 2 500 nm. Sklo obsahuje v procentech hmotnosti 67 až 71 oxidu křemičitého SiO,, 11 až 14 oxidu vápenatého CaO, 12 až 20 oxidu sodného NaO, 0,1 až 2 oxidu zinečnatého ZnO, 0,1 až 1,5 antimonu Sb, 0,1 až 1 selenu Se a nejvýše 0,02 oxidu železitého Fe2O3· Snadnější zpracovatelnost skla a zlepšení optických vlastností se dosáhne vnesením 0,5 až 6 procent hmotnosti oxidu draselného K2O.

Description

Vynález se týká složení křemičitého skla propouštějícího infračervené záření ve spektrálním 780 až 2 500 nm.

Pro výrobu různých optických zařízení, např. detekčních systémů, se používají filtry propouštějící infračervené záření v určité oblasti spektra. Dosud známé filtry jsou vyrobeny z chalkogenidových skel různého složení, uvedeného např. v patentech USA č. 3 511 672 a č. 3 511 673, kde se jedná o skla soustavy Ge - Se - Mn a Ge - Se - Zn, v patentu Francie č. 2 027 407 se uvádí sklo soustavy Ge - Se - As apod.

Nevýhodou dosud známých chalkogenidových skel je skutečnost, že propouštějí infračervené zářeni pouze v oblastech vlnových délek nad 6 000 nm, což znemožňuje jejich použití pro speciální účely, kde je vyžadována propustnost v dolní oblasti spektrálního rozsahu infračerveného zářeni.

Uvedené nevýhody odstraňuje křemičité sklo podle vynálezu, propouštějící infračervené záření ve spektrálním rozsahu 780 až 2 500 nm. Podstata vynálezu spočívá v tom, že sklo obsahuje v % hmotnosti 67 až 71 oxidu křemičitého SiO₂, 11 až 14 oxidu vápenatého CaO, 12 až 20 oxidu sodného Na^O, 0,1 až 2 oxidu zinečnatého ZnO, 0,1 až 1,5 antimonu Sb, 0,1 až 1 selenu Se a nejvýše 0,02 oxidu železitého FejO^.

Za účelem dosažení lepší zpracovatelnosti skla, jakož i zlepšení optických vlastností, může sklo s výhodou dále obsahovat 0,5 až 6 % hmotnosti K₂O.

Sklo složení podle vynálezu propouští infračervené záření v dolní oblasti spektrálního rozsahu infračerveného záření, ve spektrálním rozsahu 780 až 2 500 nm, kde vykazuje spektrální prostup 0,5 až 75 %.

Sklo po utaveni a prvotním zpracování je čiré, světle žluté barvy a je průhledné. Pro dosažení požadované propustnosti pouze v oblastí infračerveného záření je nezbytná druhotná teplotní expozice skla, tzv. nabíhání, při kterém dochází k nukleaci a růstu krystalů selenidu antimonitého SbjS^. Velikost a četnost těchto krystalů určují charakter a velikost spektrálního prostupu v požadovaném spektrálním rozsahu infračerveného záření. Výsledné sklo má černou barvu.

Příkladné provedení vynálezu je zřejmé z uvedených příkladů.

Příklad 1

Sklo obsahuje v % hmotnosti 68,5 oxidu křemičitého SiO₂, 11 oxidu vápenatého CaO, 19,3 oxidu sodného Na₂O, 0,2 oxidu zinečnatého ZnO, 0,8 antimonu Sb a 0,2 selenu Se. Oxid železitý Fe₂O₂ je obsažen jako nečistota ve stopovém množství.

Sklo bylo utaveno z kmene tvořeného mletým křemenem, uhličitanem vápentatým CaCO^ a sráženým uhličitanem sodným Na₂CO₃.

Dále bylo použito čistých redukujících látek, cukru, škrobu, dextrinu a barvicích surovinu selenu Se a antimonu Sb. Selen Se byl vnesen v elementrání podobě, antimon Sb ve formě oxidu antimonitého SbjO^.

Jelikož je známo, že spektrální prostup skla v infračervené oblasti nepříznivě ovlivňují nečistoty, tvořící příměsi použitých výchozích surovin, jako jsou barvicí ionty chrómu Cr, mědi Cu a zejména železa Fe, je nutno použít suroviny vysoké čistoty.

Sklo bylo taveno v keramické pánvi při teplotě 1 380 až 1 410 °C, sklovina byla homogenizována keramickým vrtulovým míchadlem. Dále bylo zpracováno lisováním v kovových formách na výrobky požadovaného tvaru nebo litím na desku, válcováním a vykrajováním tvarů při teplotě 1 200 °C.

Po hrubém vychlazení byly výrobky podrobeny druhotnému tepelnému zpracování - nabíhání - při teplotách 580 až 620 °C po dobu 12 hodin. Nabíhání bylo provedeno v elektrické peci s minimálním teplotním gradientem.

Sklo vykazovalo ve spektrálním rozsahu infračerveného záření tyto vybrané hodnoty spektrál ního postupu (v %)s při 850 nm - 1; 900 nm - 6; 950 nm - 32; 1 000 nm - 60; 1 100 nm - 70;

500 nm - 70; 2 000 nm - 70; 2 500 nm - 70.

Příklad 2

Sklo obsahuje v % hmotnosti 67,3 oxidu křemičitého SiO₂; 14 oxidu vápenatého CaO; 16,4 oxidu sodného Na₂0; 1 oxidu zinečnatého ZnO; 1 antimonu Sb a 0,3 selenu Se. Oxid železitý Fe₂O₃ je obsažen jako nečistota ve stopovém množství.

Sklo bylo utaveno z kmene tvořeného stejnými surovinami jako v příkladu 1.

Sklo bylo taveno v keramické pánvi pří teplotě 1 380 až 1 420 °C, sklovina byla homogenizována keramickými vrtulovým michadlem. Dále bylo sklo zpracováno jako v příkladu 1.

Po hrubém vychlazení byly výrobky podrobeny druhotnému tepelnému zpracování - nabíhání - při teplotách 580 až 620 °C po dobu 10 hodin. Nabíhání bylo provedeno v elektrické peci s minimálním teplotním gradientem.

Sklo vykazovalo ve spektrálním rozsahu infračerveného záření tyto vybrané hodnoty spektrál ního prostupu (v 8): při 850 nm - 1,5; 900 nm - 5; 950 nm - 31+ 1 000 nm - 54; 1 100 nm - 64;

500 nm - 64; 2 000 nm - 64; 2 500 nm - 64.

Příklad 3

Sklo obsahuje v % hmotnosti 68,1 oxidu křemičitého SiO₂; 12,2 oxidu vápenatého CaO;

15,0 oxidu sodného Na₂O; 3,5 oxidu draselného K₂O; 0,3 oxidu zinečnatého ZnO; 0,2 selenu Se a 0,7 antimonu Sb. Oxid železitý Fe₂°3 3^{e obsažen} í^ako nečistota ve stopovém množství.

Sklo bylo utaveno z kmene tvořeného stejnými surovinami jako v příkladu 1, navíc byl použit uhličitan draselný K₂CO₃Sklo bylo taveno v keramické pánvi při teplotě 1 3.80 až 1 430 °C, sklovina byla homogenizována keramickým vrtulovým míchaldem. Dále bylo sklo zpracováno jako v příkladu 1.

Po hrubém vychlazeni byly výrobky podrobeny druhotnému tepelnému zpracování - nabíhání - při teplotách 580 až 640 °C po dobu 12 hodin. Nabíhání bylo provedeno v elektrické peci s minimálním teplotním gradientem.

Sklo vykazovalo ve spektrálním rozsahu infračerveného záření tyto vybrané hodnoty spektrál ního prostupu (v 8): při 850 nm - 0,5; 900 nm - 35; 1 000 nm - 65; 1 100 nm - 75; 1 500 nm - 75; 2 000 nm - 75; 2 500 nm - 75.

Claims

1. Křemičité sklo propouštějící infračervené záření ve spektrálním rozsahu 780 až 2 500 nm, vyznačující se tím, že obsahuje v procentech hmotnosti 67 až 71 oxidu křemičitého, 11 až 14 oxidu vápenatého 12 až 20 oxidu sodného, 0,1 až 1 oxidu zinečnatého, 0,1 až 1,5 antimonu,

0,1 až 1 selenu a nejvýše 0,02 oxidu železitého.

2. Křemičité sklo podle bodu 1 vyznačující se tím, že obsahuje v procentech hmotnosti 0,5 až 6 oxidu draselného.