DE2216566A1 - Optisches glas mit hoher brechzahl, grosser dispersion und hoher positiver anomaler teildispersion sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Optisches glas mit hoher brechzahl, grosser dispersion und hoher positiver anomaler teildispersion sowie verfahren zu dessen herstellungInfo
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- 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
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Description
Optisches Glas mit hoher Brechzahl, großer ■""..
Dispersion unü hoher positiver anomaler· Teildispersion sowie Verfahren zu dessen Herstellung - -
Gegenstand vorliegender Erfindung sind optische Gläser mit hoher Brechzahl, großer Dispersion und hoher positiver
anomaler Teildispersion sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. , ,
Optische Gläser gemäß der Erfindung haben für den rechnenden Optiker eine außerordentliche Bedeutung, da sie
es ermöglichen, in Kombination mit anderen hochbrechenden Gläsern in Bezug auf den sphärischen Fehler leicht
korrigierbare Achromate mit hohem Öffnungsverhältnis
herzustellen. ■
Der Grund liegt darin, daß es in der geometrischen Optik für dieses Ziel auf ein hohes Verhältnis der beiden
Abbe-Zahlen ν λ und V2 ankommt. Wenn - wie die erfindungsgemäßen
Beispiele zeigen - ein Glas mit einer Abbe-Zahl i/ =20 verwendet und das Verhältnis v\il>n = 1,6
bis 1,8 festgelegt wird, kann das zweite Glas einen Wext
zwischen 1/ = 32 und 36 haben. Letzteres kann aber bekanntlich
mit relativ geringen Mengen Lanthan- und Tantaloxid erschmolzen werden und ist dadurch erheblich billiger
als hochlanthanhaltige Gläser.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches
Glas mit den eingangs genannten optisch-physikalischen
Eigenschaften zu schaffen, zu denen noch eine hohe positive
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·. 1972
anomale Teildispersiori hinzu kommt, sowie ein Verfahren
zu dessen Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
optische Glas die folgenden Bestandteile - angegeben in.
Gewichtsprozenten - enthält; 22,2 bis 38 ,7 P ()rl 't,7 bis
19,5 Na2O, 10,0 bis 3»,0 TiO2 und 12,5 bis 30,0 WO3.
Das Glas kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich mindestens einen der folgendeu Bestandteile
- angegeben in Gewichtsprozenten - enthalten: Bis zu
5,2 Li2O, bis zu 1O,h K0O, bis zu 6,6 MgO, bis zu 11,3 OaO,
bis zu 15,6 BaO, bis zu 12,2 PbO, bis zu 7,8 Β,,Ο , bis zu
1,9 Al 0 , bis zu 21,0 Nb 0 .
Ein Glas gemäß der Erfindung kann in zweckmäßiger Weise erhalten werden, indem man ein Gemenge ersclim&lzt, das aus
den folgenden Bestandteilen - in Gewichtsprozenten - besteht: 35,0 bis 50,0 NaPO , bis zu 15,0 Na, P£0 , 2O,O bis
30,0 TiO und 20,0 bis 30,0 WO .
—*
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das zu erschmelzende Gemenge auch aus den folgenden Destand—
teilen - in Gewichtsprozenten - bestehen: 10,0 bis 5O,O
Alkalimetaphosphat und/oder Na^P0O7, wobei der Gehalt an
LiPO und/oder NaPO oder KPO zwischen 0 und 50 beträgt;
10,0 bis 30,0 TiO2; 12,5 bis 30,0 WO oder Na0WO^, wobei
der Gehalt an Na„W02 bis zu 26,3 beträgt; bis zu JfO1O Metaphosphate
des Magnesiums oder Calciums oder Bariums, wobei die Gehalte an Mg(PO ),_, bzw. Ba(PO ) je bis zu 30,0
betragen; bis zu 10,0 Al(PO ); bis zu 20,0 Pb(PO )£; bis
zu 5,0 PbO; bis zu 21,0 Nb3O5; bis zu 5,7 1VS5 b±S ZU
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A 1 4.4,1972
Gläser | e | gemäß der | e | Erfindung | bekannte | Gläser | spezifisches | |
Schmelz- | η | 1,7447 | ν | 24,9 | spezifisches „ | Gewicht (g/om ) | ||
Nummer: | 1,8012 | 20,8 | Gewicht (g/cmJ) | e | e | ^>56 | ||
382 | 1,8051 | 21,6 | 3,53 | 1,7^70 | 27,9 | , . ^,92 | ||
357 | 1,8191 | 20,4 | 3,33 | 1,7918 | 25,8 | |||
376 | 1,8640 | 19,2 | /2,87 | 1,7919 | 25,6 ·, | 5,18 | ||
366 | 1 ,8975 | 18,5 | 3,29 | 1,8126 | 25 ,2 | 5,51 | ||
323 | 3Λ3 | 1,8550 | 23,6 | 5,95 | ||||
325 | 3,72 | t,9276 | 21,3 | |||||
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Die Tabelle 1 zeigt, daß die erfindungsgemäßen Gläser
wesentlich leichter sind als die bekannten, handelsüblichen Gläser. Der Einsatz der neuen. Gläser in optischen
Systemen bringt damit aufgrund einer beträchtlichen Gewichtsersparnis weitere wirtschaftliche Vorteile.
Ein besonderer Vorteil der neuen Gläser ist die zum Teil sehr hohe positive anomale Teildispe'rsion,, Da.es seit
langem bekannt ist, daß. eine Verringerung des sogenannten "sekundären Spektrums" bei hochwertigen Objektiven
nur möglich ist, wenn mindestens eineö der verwendeten Gläser eine anomale Teildispersion aufweist, sind mit
der Verwendung des Glases gemäß der Erfindung weitere Fortschritte hinsichtlich der Korrekturmöglichkeiten
hochwertiger zusammengesetzter Optiken- möglich geworden.
In der Tabelle 2 sind Beispiele für die Gemengezusammen-Setzungen
angegeben, aus denen sich die erfindungsgemäßen
Gläser erschmelzen lassen. Neben Alkali- und Erdalkali-Metaphosphaten
sowie Natrium-Pyrophosphat werden jeweils 50 Gew.-^ Ti°2 + W03 eingesetzt. Die aufgeführten Beispiele
sind nach steigender Brechzahl geordnet»
In der Tabelle 3 sind die in Tabelle 2 aufgeführten, Schmelzbeispiele
nach Umrechnung auf oxidische Bestandteile zusammengestellt.
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P2O5 | 34,0 | 38,7 | 30,1 | 34,0 | ' 20,0 | 35.7 | 26,7; | 27,8 | 27,0 | |
Li2O | - | 5,2 | - ' | - | - | - | - | |||
Na2O | 13,8 | -■" 6,1 | 13,8 ' | 4,7 | 7,7 | 7,7 | 12,2 | 10,8 | ||
MgO | 2,2 | - | - | -'■ | 6,6 | - | - | - | ||
CaO | - | 11,3 | as | • - | - | |||||
BaO | - | - . ■ | - | 15,6 | M | |||||
PbO | - | - | 6,1 | - | - | 12,2 | ||||
Al2O3 | - | - | - | - | - | - | ||||
TiO2 | 30,0 | 30,0 | 30,0 | 30,0 | 30,0 | 30,0 | . 30,0 | |||
VO3 | 20,0 | 20,0 | ' 20,0 | 20,0 . | 20,0 | 20,0 |
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4.4.1972
In der Tabelle 4 werden Zusammensetzungen von Gemengen
angegeben, die neben Alkalimetaphosphaten und Natrium-Pyrophosphat
erhebliche Mengen an Tibandioxid, Niobpentoxid
und Wolframoxid oder Natrium-Wolframafc enthaltea,
wobei überraschend gefunden wurde, daü TiO0 ohne Schwierigkeiten
bis zu 30 Gew.-^ eingesetzt werden kann, ohne
daß Entglasung und starke Färbung eintreten.
Die Anteile an TiO0 und Nb0O7. und gegebenenfalls W0„ betragen
29 - 52 Gew„-'fi.
Es wurde festgestellt, daß sich aus diesen Ansätzen erschmolzene
Gläser noch wesentlich verbessern lassen, wenn bei einem hohen ΤχΟ,,-Gehalt gleichzeitig Wolfram-Verbindungen
— wie WO odor1 NaJiOi - oder Nb0Or dem Gemenge zugegeben
werden.
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KPO3 | - | - | - | - | - | - | - | |
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In Tabelle 5 sind die in Tabelle k aufgeführten Schmelzbeispiele
nach Umrechnung auf oxidisclie Bestandteile
angegeben.
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- 16
A 1854
4.4.1972
Den in den TabeJ leix 2 und 4 aufgeführten Gemengen können
1-2 Gew. -50 KAsO zugegeben werden. Die Beispiele in
diesen Tabellen zeigen, wie innerhalb der genannten Zusammensetzungsbereiche
eine Variation der optischen Lage erreicht werden kann.
In der Figur ist ein Ausschnitt aus dom τι -ν -Diagramm
dargestellt. Die in der Tabelle 2 angegebenen Sehmelz-Beispiele
sind jeweils mit einem Kreis-Symbol und die in Tabelle 4 angegebenen Schmelz-Beispiele jeweils mit
einem Dreiecks-Symbol gekennzeichnet. Wie ersichtlich,
liegen alle angegebenen Bei'spiele in dem Bereich der sogenannten
»Tiefflinte" (TiF).
Die Gemengezusammensetzungen werden wie folgt erschmolzen:
Die Phosphorsäure wird vorzugsweise in Form von Meta- bzw. Pyrophosphat in den Schmelzeinsatz gebracht;
die Wolfram-Anteile werden als Oxid oder Wolframat eingesetzt
und die Bor-Anteile als Borsäure oder Metaborat hinzugegeben.
Die so eingewogenen chemischen Substanzen - Summe beispielsweise 1 kg - werden nach sorgfältigem Mischen
portionsweise in einen Platintiegel eingelegt, der vorzugsweise induktiv geheizt wird.·
Es ist selbstverständlich, bei derartigen Schmelzeinsätzen auf das optimale Verhältnis von Schmelzgut-Volumeti
zu Schmelzgut-Oberflache zu achten, um den Abbrand in geringen
Grenzen zu halten. Des weiteren ist eine reduzierende Atmosphäre zu vermeiden.
Das geschmolzene Gemenge wird dtircb kurze Temperaturerhöhung
auf 1300 C geläutert und anschließend bei einer
Temperatur von 1200 C unter ständigem Rühren bei nicht
309841/0723
- 17 -
A 1 854 h.h.1972
zu hoher Geschwindigkeit homogenisiert. Nach einer Schinelzzeit.von
ungefähr 2 Stunden wird die Temperatur vermindert bis zur Abguß temperatür von 800 C.
Die Schmelze wird dann in vorgewärmte Kohleformen abgegossen
und in entsprechenden Öfen auf Raumtemperatur
abgekühlt.
- 18 -
309841/07
Claims (1)
- Optisches Glas niLt hoher Di'echzahi ti zwischen 1,7'* und '»90» großer Dispersion ν zwischen 2j und 17 und hoher positiver anomaler Teildispersion, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Lies taridtei Ln enthält:22,2 bis 3B,7 Gew.-?J P.,0h, 7 bis 10,5 Gew.-1^ 1Va3 0 ΙΟ,.Ο bis ;}0,0 Gew.-^ -TiO,., 12,5 bis 30,0 Gew.-> W0„.Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß es zusätzlich mindestens einen der folgenden lies tand teile onthäl t:
O bis 1 5 ,2 Gew. -'; Ü LL0O O η O Il K0O O It 1 6 ,0 It MgO O Il 1 1 »3 Il GaO O Il 1 5 ,6 Il BaO O it 2 ,2 Il PhO O Il 7 ,8 Il B2O3 O Il 2 1 ,9 Il Al0O O It 1 ,0 tt Verfahren vsur Herstellung eitles Glases nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemenge erschmolzen wird, das aus den folgenden Bestandteilen besteht: 35,O bis 50,0 Gew.-^ NaPO0 " 15,0 V XV 20,0 "30,0 " . TiO0 20,0 " 30,02OVO ,30 9841/0723- 10 -k.h.1972 .H. Verfahren zur Herstellung eines Glases nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemenge erschmolzen wird, das aus den folgenden Bestandteilen besteht;10,0 bis 5°»ü Gew.-^i Alkalimetaplio spliat und/oder Na. P „Ο-,wobei der Gehalt an LiPO„ und/oder NaPO,, oder KPO_■zwischen 0 und 50 Gew.-^b beti'ägt, -10,0 bis 30,0 GeWc-^o TiO012,5 " 30,0 " ¥0 oder Na2WO^, wobei der Gehaltan Na VO, bis zu 26,3 Gew. -$> beträgt ,bis 40,0 Gew.-^o Metaphosphate" des Magnesiums oderCalciums oder Bariums, wobei die Gehalte an Mg(PO3)g' bzw. Ba(PO )? je bis zu 30 Gew. ~°ß> betragen,O bis 10,0 Gew.-'/o Al (PO )O " 20,0 " Pb(PO,) O " 5,0 ." PbO 0 »21 ,0 » Nb0O1,0 » 5,7 " B2O3 0 ", 12,0 " NaBOLeerseite
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