CS263299B1 - Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm - Google Patents

Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm Download PDF

Info

Publication number
CS263299B1
CS263299B1 CS878705A CS870587A CS263299B1 CS 263299 B1 CS263299 B1 CS 263299B1 CS 878705 A CS878705 A CS 878705A CS 870587 A CS870587 A CS 870587A CS 263299 B1 CS263299 B1 CS 263299B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
glass
infrared radiation
oxide
antimony
silicium
Prior art date
Application number
CS878705A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS870587A1 (en
Inventor
Radko Ing Baborak
Zdenek Baloun
Vaclav Ing Susser
Original Assignee
Baborak Radko
Zdenek Baloun
Vaclav Ing Susser
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 Baborak Radko, Zdenek Baloun, Vaclav Ing Susser filed Critical Baborak Radko
Priority to CS878705A priority Critical patent/CS263299B1/en
Publication of CS870587A1 publication Critical patent/CS870587A1/en
Publication of CS263299B1 publication Critical patent/CS263299B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc

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

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.Glass is designed for special production infrared-transmitting optical filters radiation in the spectral range 780 to 2500 nm. The glass contains in percent SiO2; 11-14 calcium oxide CaO, 12-20 NaO, 0.1 to 2 zinc oxide ZnO, 0.1 to 1.5 antimony Sb, 0.1 to 1 selenium Se and at most 0.02 iron oxide Fe2O3 · Easier workability of glass and improving the optical properties is achieved by introducing 0.5 to 6 percent by weight of the oxide potassium K2O.

Description

Vynález se týká složení křemičitého skla propouštějícího infračervené záření ve spektrálním 780 až 2 500 nm.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the composition of infrared transmissive silica glass at spectral 780 to 2500 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.Infrared-transmitting filters are used in the production of various optical devices, e.g. The prior art filters are made of chalcogenide glasses of various compositions, such as those disclosed in U.S. Patent Nos. 3,511,672 and 3,511,673, which are glasses of the Ge - Se - Mn and Ge - Se - Zn system in France. No. 2 027 407, the glass of the Ge - Se - As system, etc.

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.A disadvantage of hitherto known chalcogenide glasses is that they only transmit infrared radiation in regions of wavelengths above 6,000 nm, making them impossible to use for special purposes where transmittance in the lower region of the spectral range of infrared radiation is required.

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^.These disadvantages are overcome by the inventive silica glass which transmits infrared radiation in the spectral range of 780 to 2500 nm. SUMMARY OF THE INVENTION The glass composition comprises 67 to 71 SiO 2 silica, 11 to 14 CaO, 12 to 20 Na 2 O, 0.1 to 2 ZnO, 0.1 to 1 5 antimony Sb, 0.1 to 1 selenium Se, and at most 0.02 ferric oxide Fe 2 O 4.

Za účelem dosažení lepší zpracovatelnosti skla, jakož i zlepšení optických vlastností, může sklo s výhodou dále obsahovat 0,5 až 6 % hmotnosti K2O.In order to achieve better processability of the glass as well as to improve the optical properties, the glass may preferably further comprise 0.5 to 6% by weight of K 2 O.

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 %.The glass composition of the invention transmits infrared radiation in the lower region of the infrared spectral range, in the spectral range of 780 to 2500 nm, where it has a spectral transmission of 0.5 to 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.The glass, after melting and initial processing, is clear, light yellow in color and transparent. In order to achieve the required transmittance only in the infrared region, a secondary thermal exposure of the glass, the so-called start-up, during which nucleation and growth of the antimony selenide crystals SbjS ^ takes place, is necessary. The size and frequency of these crystals determine the nature and magnitude of the spectral transmission in the desired spectral range of infrared radiation. The resulting glass is black.

Příkladné provedení vynálezu je zřejmé z uvedených příkladů.An exemplary embodiment of the invention is apparent from the examples.

Příklad 1Example 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.The glass contains in weight% 68.5 SiO 2 , 11 CaO, 19.3 Na 2 O, 0.2 ZnO, 0.8 antimony Sb and 0.2 selenium Se. Ferric oxide Fe 2 O 2 is contained as an impurity in trace amounts.

Sklo bylo utaveno z kmene tvořeného mletým křemenem, uhličitanem vápentatým CaCO^ a sráženým uhličitanem sodným Na2CO3.The glass was melted from a strain consisting of ground quartz, calcium carbonate CaCO 3 and precipitated sodium carbonate Na 2 CO 3 .

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^.Furthermore, pure reducing agents, sugar, starch, dextrin and coloring raw materials of selenium Se and antimony Sb were used. Selenium Se was introduced in the elemental form, antimony Sb in the form of antimony trioxide Sb10.

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.Since it is known that the spectral transmission of glass in the infrared range adversely affects impurities constituting admixtures of the raw materials used, such as chromium chromium, copper Cu, and in particular iron Fe, it is necessary to use high purity raw materials.

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.The glass was melted in a ceramic pan at a temperature of 1380 to 1410 ° C, the glass was homogenized with a ceramic propeller stirrer. It was further processed by pressing in metal molds to produce the desired shape or by casting on a plate, rolling and cutting the shapes at 1200 ° 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.After coarse cooling, the products were subjected to secondary heat treatment - start-up - at temperatures of 580 to 620 ° C for 12 hours. The charging was carried out in an electric furnace with a minimum temperature gradient.

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;In the spectral range of infrared radiation, the glass exhibited these selected spectral progression values (in%) s at 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 - 70.500 nm-70; 2000 nm - 70; 2500 nm - 70.

Příklad 2Example 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.The glass contains 67.3% SiO 2 by weight; 14 CaO; 16,4 of sodium oxide Na 2 0; 1 zinc oxide ZnO; 1 antimony Sb and 0.3 selenium Se. Ferric oxide Fe 2 O 3 is contained as an impurity in trace amounts.

Sklo bylo utaveno z kmene tvořeného stejnými surovinami jako v příkladu 1.The glass was melted from a batch consisting of the same raw materials as in Example 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.The glass was melted in a ceramic pan at a temperature of 1380 to 1420 ° C, the glass was homogenized with a ceramic propeller stirrer. Further, the glass was treated as in Example 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.After coarse cooling, the products were subjected to secondary heat treatment - start-up - at temperatures of 580 to 620 ° C for 10 hours. The charging was carried out in an electric furnace with a minimum temperature gradient.

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;In the spectral range of infrared radiation, the glass exhibited the following selected spectral transmittance values (δ): at 850 nm - 1.5; 900 nm-5; 950 nm-31+ 1000 nm-54; 1,100 nm -64;

500 nm - 64; 2 000 nm - 64; 2 500 nm - 64.500 nm -64; 2000 nm - 64; 2500 nm - 64.

Příklad 3Example 3

Sklo obsahuje v % hmotnosti 68,1 oxidu křemičitého SiO2; 12,2 oxidu vápenatého CaO;The glass contains in weight% 68.1 SiO 2 ; 12.2 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 3e obsažen íako nečistota ve stopovém množství.15.0 sodium oxide Na 2 O; 3.5 K 2 O; 0.3 zinc oxide ZnO; 0.2 selenium Se and 0.7 antimony Sb. Fe 2 O 3 3 is present as trace impurity.

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.The glass was melted from a batch consisting of the same raw materials as in Example 1, in addition potassium carbonate K 2 CO 3 was used. Further, the glass was treated as in Example 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.After coarse cooling, the products were subjected to secondary heat treatment - start-up - at temperatures of 580 to 640 ° C for 12 hours. The charging was carried out in an electric furnace with a minimum temperature gradient.

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.In the spectral range of infrared radiation, the glass exhibited the following selected spectral transmittance values (δ): at 850 nm - 0.5; 900 nm-35; 1000 nm - 65; 1100 nm-75; 1500 nm-75; 2000 nm - 75; 2500 nm - 75.

Claims (2)

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,An infrared transmissive silica glass in the spectral range of 780 to 2500 nm, characterized in that it contains, by weight, 67 to 71 silica, 11 to 14 calcium oxide, 12 to 20 sodium oxide, 0.1 to 1 zinc oxide, 0.1 to 1.5 antimony, 0,1 až 1 selenu a nejvýše 0,02 oxidu železitého.0.1 to 1 selenium and not more than 0.02 iron oxide. 2. Křemičité sklo podle bodu 1 vyznačující se tím, že obsahuje v procentech hmotnosti 0,5 až 6 oxidu draselného.2. The silica glass according to claim 1, characterized in that it contains 0.5 to 6% by weight of potassium oxide.
CS878705A 1987-12-01 1987-12-01 Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm CS263299B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS878705A CS263299B1 (en) 1987-12-01 1987-12-01 Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS878705A CS263299B1 (en) 1987-12-01 1987-12-01 Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS870587A1 CS870587A1 (en) 1988-09-16
CS263299B1 true CS263299B1 (en) 1989-04-14

Family

ID=5438010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS878705A CS263299B1 (en) 1987-12-01 1987-12-01 Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS263299B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302914B6 (en) * 1998-05-12 2012-01-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Blue colored glass, flat glass sheet and automotive window

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ302914B6 (en) * 1998-05-12 2012-01-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Blue colored glass, flat glass sheet and automotive window

Also Published As

Publication number Publication date
CS870587A1 (en) 1988-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4106946A (en) Steep absorption edge filter glass
TWI545097B (en) Arsenic-free spinel glass ceramic with high visible light penetration
Berezhnoi Glass-ceramics and Photo-sitalls
JP6279657B2 (en) Lithium aluminosilicate glass, β-quartz and / or β-spodumene glass-ceramic, glass and glass-ceramic article, method of obtaining the same
EP0156479B1 (en) Lithium alumino-silicate glass ceramics
US5017519A (en) Transparent and nonexpansive glass-ceramic
JP2010510952A (en) Transparent, colorless, titania-free, beta, quartz, glass and ceramic materials
JPH11228180A (en) Li2o-al2o3-sio2 based glass ceramics
JPH0696460B2 (en) Low expansion transparent crystallized glass
Al-Harbi Effect of different nucleation catalysts on the crystallization of Li2O–ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 glasses
US3746556A (en) Chemically resistant aluminophosphate glasses
JP2602871B2 (en) Low expansion transparent crystallized glass
JP2013087022A (en) Li2O-Al2O3-SiO2 CRYSTALLIZED GLASS
US4047960A (en) Refractory partially crystalline materials with good visible transparency
CS263299B1 (en) Silicium glass transmitting infrared radiation from 780 to 2500 nm
JPH04275946A (en) Blue/gray transparent glass ceramic article and method for manufacture thereof
JPH04275947A (en) Transparent blue/black glass ceramic article and method for manufacture thereof
JPH0551235A (en) Colored low expansion transparent crystallized glass
JP2013121890A (en) Li2O-Al2O3-SiO2-BASED CRYSTALLIZED GLASS
JPH10316450A (en) Batch composition for producing soda lime silica-based copper red glass and production of the glass
US2887359A (en) Method for preparing pentavalent arsenic selenides
Cole Fundamental Aspects in Research on Titania‐Opacified Enamels
Marczewska et al. Lead-gallium glasses and glass–ceramics doped with SiO2 for near infrared transmittance
JPH08310834A (en) Production of colored crystalline glass effectively utilizing incineration ash of general waste or the like
JPH02302338A (en) Bronze color transparent crystallized glass