DD287934A5

DD287934A5 - Athermale silicatglaeser

Info

Publication number: DD287934A5
Application number: DD33290689A
Authority: DD
Inventors: Ramona Eberhardt; Wolfgang Goetz; Rika Schneider; Doerte Stachel; Guenther Ellguth
Original assignee: Friedrich-Schiller-Universitaet,De; Veb Jenaer Glaswerk Jena,De
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1991-03-14

Abstract

Athermale Silicatglaeser im Bereich der Krone und Kronflinte mit Brechzahlen * und Abbe-Zahlen * und geringen Thermooptischen Konstanten OG2410 7 K 1, geeignet zur Kombination mit athermalen Schwerkron- bzw. Flintglaesern zwecks Herstellung optischer Bauelemente mit geringer thermischer Wellenaberration, vorzugsweise zum Einsatz im Wissenschaftlichen Geraetebau. Auf der Basis des Systems K2O-SiO2 ist es moeglich, durch Variation und Kombination bzw. Zusatz mit stabilisierenden Oxiden optisch klare Glaeser zu erschmelzen, die sich neben den genannten Eigenschaften z. B. durch geringe Kristallisationsneigung, gute Schmelzbarkeit und hohe Lichttransmission auszeichnen.{athermale Silicatglaeser; niedrige Thermooptische Konstanten; Kron- und Kronflintbereich; geringe Kristallisationsneigung; optische Bauelemente; wissenschaftlicher Geraetebau}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Bereich der Kronen und Kronflinte mit Brechzahlen n, = 1,496 bis 1,541 und Abbe-Zahlen v, von 52,1... 60,3 sind bisher keine kommerziellen Gläser mit Thermooptischer Konstante G S' +24· 10"⁷K"¹ bekannt. Eine geringe Überschneidung der Bereiche von v, =50 bis 60 zeigen die Gläser der EB DDC03c3/16156476, welche aber auf dem Glasbildner P₂O₉ basieren. Andere bekannte Lösungen

DE C 03 c 3/10 243553

JP C 03 c 3/10 81 104854

DE C 03 c 3/08 2802223

JP C 03 c 3/18 59-137344

gehen davon aus, daß Insbesondere in Phosphatgläsern Zugaben von Fluoriden dieThermooptische Konstante minimieren. Alle dargestellten Varianten liegen nicht im bezeichneten Gebiet der optischen Lage n, - v, bzw. existieren dazu keine Angaben.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Synthese neuartiger optischer Gläser mit n, 1,496 bis 1,541 und v, 51,8 bis 60,3 mit niedriger Thermooptischer Konstante G

G = a(n - 1) + dn/dT

α = linearethermischeAusdehnung

dn/dT = Temperaturkoeffizient der

η = Brechzahl

die vorwiegend im optischen Gerätebau unter den Bedingungen örtlich und zeitlich inhomogener Temperaturfelder eingesetzt werden können, ohne daß eine Defokussierung auf Grund thermischer Wellenaberration eintritt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, optische Gläser mit niedrigen T.'iftrmooptischen Kons.j tten in neuen optischen Lagen des Abbe-Diagramms herzustellen, die auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung folgende Eigenschaften besitzen:

- niedrige Thermooptische Konstunte

- n, 1,496 bis 1,541 und /,51,8 bis 60,3 zur Schließung einer Lücke im n_e/v„-Diagramm von Gläsern mit niedrigen Thermooptischen Konstanten

- gute Schmelzbarkeit nach üblichen Verfahren

- gute Verarbeitungseigenschaften

- geringe Kristallisation'neigung

- hohe Lichttransmission im sichtbaren und nahen UV-Spektralgebiet

- hohe linearethermischeAusdehnung (α δ 133 · 10"⁷K"¹)

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gläser folgende Zusammensetzungen haben:

SiO,	0,321...0,850kg/kg
K₂O	0,011... 0,435 kg/kg
Na₂O	0,001. ..0,252kg/kg
CaO	0,002... 0,078 kg/kg
BaO	0,002... 0,080 kg/kg
MgO	0,002... 0,059 kg/kg
SrO	0,002... 0,138 kg/kg
GeO₂	0,001... 0,025 kg/kg
B₂O₃	0,002. ..0,007kg/kg
AI₂O₃	0,002... 0,005kg/kg

wobei das Verhältnis der molaren Mengen K₂O:SiO> 1:2 betragen muß, um diese Eigenschaften zu erreichen. Die erfindungsgemäßen athermaien Gläser auf silicatischer Basis mit SiO₂ als Grundglaöbildner müsssn mit genügend hohen Mengen an Alkalloxid sowie anderer, höhergeladenar Kationen, wie z. B. Mg²⁺, Ca²⁺, Sr⁵⁺, Ba²⁺, Ge⁴⁺, B³⁺ in der Hauptsache der Stabilisierung und Modifizierung der Giäser bezüglich chemischer Beständigkeit, Kristallisationsneigung und Viskositäts-Temperatur-Verlauf dienen. Die Zusätze dieser stabilisierenden bzw. modifizierenden Ionen (als Oxide bzw. Carbonate und Nitrate) dürfen dabei die Thermooptische Konstante und optische Lage nur unwesentlich verändern. Die einsetzbaren Grenzmengen werden durch das Verhältnis R]OiSiO₂SI :2 sowie die Art der eingesetzten Alkalioxide bzw. das Verhältnis untereinander bestimmt. Der Einsatz von toxischen Läutermitteln (As₂O₃/Sb₂O₃) entfällt bei einem optimierten Verhältnis zwischen Carbonat und Nitraten im Gemenge.

Zur Erreichung hoher Lichttransmissionen im sichtbaren und hohen UV-Gebiet ist es notwendig, reine Substanzen zu verwenden. Substitution von Na₂CO₃ durch NaOH ist auf Grund von Fe"/Fe'"-Verunreinigungen nicht möglich, vor allem bei Anwendung der Platin-Schmelztechnolugie.

AusfQhrungsbelsplele

Am zweckmäßigsten wird Quarzmehl mit wasserfreien Carbonaten und Nitraten betreffender Komponenten im induktiv beheizten Ofen und Verwendung von Platintiegeln bei Temperaturen von 1473 K bis 1673 K eingeschmolzen, bei ca. 1573 K bis 1773K geläutert und unter zusätzlicher Homogenisierung bis zur Gießzähigkeit im Ofen abgekühlt, anschließend bei ca. 50...100K > Tg zur Vorkühlung gebracht. Eine nachfolgende Feinkühlung mit 2,5K · h"¹ wird empfohlen.

Zusammensetzung	1	2	3	4	5	6	7
kg/kg
SiO₂	0,850	0,510	0,472	0,503	0,513	0,500	0,562
K₂O	0,111	0,393	0,372	0,402	0,413	0,218	0,435
Na₂O	0,021	0,002	0,004	0,004	0,002	0,252	0,001
CaO	0,003	0,003	0,003	0,078	0,002	0,002	0,002
BaO	0,002	0,080	0,002	0,002	0,003	0,002	0,002
MgO	0,002	0,002	0,002	0,002	0,059	0,002	0,002
SrO	0,004	0,002	0,138	0,002	0,002	0,002	0,002
GeO₂	0,002	0,002	0,001	0,002	0,001	0,014	0.02E
B₂O₃	0,003	0,004	0,002	0,002	0,003	0,005	0,007
AI₂O₃	0,002	0,003	0,004	0,002	0,002	0,002	0,005
Glasparameter
n.	1,496	1,532	1,541	1,533	1,511	1,522	1,512
v.	60,3	55,4	55,1	55,2	56,2	52,1	57,4
α (293-393K)IO-⁷K"¹	140	166	166	133	147	207	170
G₂₉₃IO^⁷K-¹	24	7	12	13	19	21	0

Claims

Athermale Silicatgläser im Bereich der Krone und Kronflinte mit niedriger Thermooptischer Konstante G S f 24 10"⁷K^-1, gekennzeichnet dadurch, daß sie folgende Zusammensetzung aufweisen:

wobei das Verhalte's der molaren Menjen K₂O:SiO₂ 1= 1:2 betragen muß, um eine niedrige Thermocptische Konstante innerhalb dieser optischen Lage zu bewirken.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft athermale Silicatgläser im Bereich der Krone und Kronflinte mit niedrigen Thermooptischen Konstanter G ä 24 10~⁷K~¹,welchezurHerstellungoptischerBauelemente,vorzugsweisezumEinsdtzinörtlichundzeitlichinhomogenen Temperaturfoldern dienen.