DE2321355A1

DE2321355A1 - Optisches telluritglas mit hohen brechzahlen, extremen dispersionen und hoher ir-durchlaessigkeit

Info

Publication number: DE2321355A1
Application number: DE19732321355
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Chem Buerger; Peter Dipl Chem Dr Eckardt; Werner Prof Dr Vogel
Original assignee: SAALE GLAS GmbH
Current assignee: SAALE GLAS GmbH
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE2321355B2; FR2187714A1; FR2187714B1; DD97188A1; SU1052480A1; CS173801B1

Description

Den ?0. 4. 1972

Optisches Telluritglas mit hohen Brechzahlen, extremen Dispersionen und hoher IR-Durchlässigkeit

Die Erfindung betrifft neue Telluritgläser mit hohen Brechzahlen und über weite Bereiche gut variierbaren Teildispersionen, die außerdem hohe IR-Durchlässigkeit bis etwa 7 Aim haben.

Es ist bekannt, daß Schmelzkombinationen von Tellurdioxid mit verschiedenen anderen Oxiden zu stabilen Gläsern

hohe

führen, die sich besonders durch Brechzahlen und eine IR-Durchlässigkeit bis etwa 5 wm auszeichnen. Neuerdings sind auch in Telluritgläser Fluorverbindungen eingeführt worden, wie das zu Eigenschaftsvariationen optischer Gläser ganz allgemein seit langem bekannt und gebräuchlich ist.

Alle bisher bekanntgewordenen optischen ielluritglaser erweitern den η ■,- V^-Bereich im Sinne einer Verlängerung der sogenannten "Eisernen Geraden" zu höheren Brechzahlen bis etwa 2,20.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung neuer Telluritgläser zu ermöglichen, deren optische Eigenschaften durch den Einbau größerer Gehalte an Halogeniden und Sulfaten ganz beträchtlich stärker variiert werden können und hinsichtlich ihrer Lage im n,-/,-Diagramm außerhalb des bisher bekannten Bereiches liegen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein Telluritgrundglas einen Zusatz von Halogeniden und/oder Sulfaten enthält, wobei die Halogen- und SuIfatkonzentrationen in folgenden Grenzen liegen:

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P bis zu 30 MolSß
. Cl bis zu 35 .Mol#

Br bis zu 34 Mol% / · SO. bis zu 28 Mol%

-Während die bekannte Möglichkeit des Einbaues von Fluoriden in sauerstoffhaltige Gläser darauf beruht, daß Fluorionen die Funktionen der Sauerstoffionen übernehmen, war bisher ein Einbau größerer Gehalte an Chloriden, Bromiden und Sulfaten unbekannt, well damit generell eine starke Verminderung der Glasbildungstendenz "zu beobachten war· Teliuritglächer besitzen eine außerordentlich sperrige Struktur, so daß sich unter Beibehaltung oder sogar unter Erweiterung der Glasbildungebereiche relativ große Mengen an Halogeniden und Sulfaten in die Hohlräume des Netzwerkes einlagern lassen. Damit wird aber unter Beibehaltung von Brechzahlen um 2,0 - 2,30 eine große Variierbarke it der mittleren Dispersionen bzw. der Abbe'sehen Zahlen möglich. Gleichzeitig wird eine beträchtliche Steigerung der IR-Durchlässigkeit erreicht, da durch Reaktion der Halogenide mit Wasser letzteres total aus der Schmelze entfernt wird. Es ist somit erstmalig möglich, Telluritgläser zu erhalten, die von etwa 0,4 bis maximal 7,0 um eine gleichmäßig hohe Lichtdurchlässigkeit besitzen. ·,-

Mit Gläsern gemäß der Erfindung sind bedeutende Fortschritte im wissenschaftlichen Gerätebau bei der Entwicklung spezieller Fotooptiken, bei der Korrektur von optischen Systemen und im Refraktometerbau möglich. Da die neuen optischen Gläser

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gleichzeitig im Bereich von 0,4 - 7,0 um eine gleichmäßige hohe Lichtdurchlässigkeit ohne durch Wasser bedingte Absorptionsbanden besitzen, ist somit grundsätzlich aucn di· Konstruktion einer Optik möglich, die im gesamten sichtbaren Hereich des Spektrums bis zu 6,0 oder sogar 7,0 um arbeitet. Alle bisher bekanntgewordenen IR-durchläseigen Telluritgläeer besitzen entweder starke Absorptionen bei 2,8 - 3,0 um oder sie sind stark gefärbt und somit im sichtbaren Bereich des spektrums ζ. Τ. undurchlässig·'

Bei der Herstellung der erfindungsgemößen Gläser kennen Halogenide und Sulfate in Form ihrer stabilen Wetallverbindungen der ersten bis fünften Hauptgruppe bzw. in Form aller stabilen NebengruppenelemenVerbindungen eingeführt werden. Das Grundglas kann dabei folgende Komponenten enthalten:

von 48 ble 99 MolSG von 1 bis 38 Mol% von 1 bis 40 Mol% von 1 bis 52 Mol* von 1 bis 51 Mol% von 1 bis 29 MoIiS

Während der Schmelze entweichen zwar gewisse Anteile an Halogeniden und Sulfaten, bei konstanten Schmelzbedingungen sind jedoch voll reproduzierbare Verhältnisse einstellbar.

Zusätzlich kann das Grundglas folgende Komponenten enthalten:

Alkalioxide (M-.O, Na,O, κ_/\ Rb.O) bis ?u IQ und/oder Erdalkalioxide (Be^, MgO, "a^!·, -r'», BaO) bis zu ?3Mol£

Sch 448 '

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	TeO₂
	BiOCl
und/oder	BiOBr
und/oder	PbBr₂
und/oder	PbCl₂
und/oder	PbP₂

und/oder	B₂O₃
und/oder	Al₂O₃
und/oder	Tl₂O
und/oder	WO₃
und/oder
und/oder	Ta₂O₅
und/oder	ThO₂
und/oder	La₂O₃
und/oder	TiO₂
und/oder	PbO
und/oder	Bi₂O₃

bis zu 26 MölSß'

bis zu 19.Mol#

bis zu 33 Mo1%

bis zu 30 Mol%

bis zu 21 Mo1%

bis zu 15 Mo 136 '

bis zu 10 Mol%

bis zu 9 MoI^

bis zu 18 Mol%

bis zu 22 Mol#

bis zu 18 Mol%.,

Für die Durchführung der 3_chmelze eignen sich, bei halogenid· und sulfathaltigen öchmelzsätzen Platintiegel. Verwendbar sind auch Goldtiegel, Quarztiegel und Korundtiegel,

Die Schmelztemperatur liegt je nach eingesetzten Metalloxiden, -halogeniden und -sulfaten im Bereich zwischen 800° und 1200° C. Das Gießen der Schmelzen.erfolgt nach Abkühlen auf bis 700° C in vorgewärmte Kohleformen« Auch vorgewärmte Metallformen können verwendet werden.

Der besondere Einfluß verschiedener Halogenide und von Sulfat gleicher Konzentration auf die optischen Eigenschaften eines Telluritglases wird durch die Tabelle 1 gezeigt.

Sch

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Tabelle 1

Nr. TeO₂ PbP₂ PbCl₂ PbBr₂ PbSO₄ PbO n_d

1 78,2 21,8 - - - 2,13382 18,0 0,0632

2 77,9 - - - ' 22,1 - - 2,13384 17,9 0,0633

3 76,4 - 23,6 - - - - 2,17565 16,0 0,0733

4 78,2 - - - ■ - 21,8 2,20563 16,4 0,0735

5 77,5 - .- 22,5 - - 2,22181 14,9 0,0815

Ein Einbau von"Chlor- und Bromionen in Telluritgläser· beeinflußt nicht nur Brechwert und Dispersion, sondern in besonderem Maße auch die Glasbildung.

So ergibt 2· 3,"eine Schmelze von TeO₂ und CaO oder Bi₂O^ kein Glas. Wird jedoch TeO₂ mit CaCl₂, CaBr₂, BiOCl oder BiOBr kombiniert, so wird in weiten Bereichen Glasbildung erreicht.

Die Tabelle 2 enthält eine Auswahl von Beispielen für gemäß der Erfindung erschmolzene Gläser mit ihren Brechwerteigenschaften,

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Bei der Herstellung hoch halogenidhaltiger Telluritgläser

ist zu beachten, daß die Einführung stark oxidierender Komponenten,

do wie Nitrate u. a. möglichst vermieden wird, sonst ein zu großer Halogenidanteil oxidiert würde.

Tabelle 3 und Fig. T gegen zv/ei Musterbeispiele halogenidhaltiger Telluritgläser wieder, die gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik erhöhte IR-Durchlässigkeit im gesamten Spektralbereich von etwa 0,4 - 6 oder 7,0 um besitzen. Tabelle 3 (Konzentrationsangaben in Mol%>)

Nr. TeO₂ PbCl₂ PbO Al₃O₃ BaO

1 . 62,7 28,3 5,6 3,4
-2 79,4 - - - 20,6

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Claims

Patentansprüche

1. Optisches Telluritglas mit hohen Brechzahlen

(n_d bis zu 2,30), extremen Dispersionen (n^-n von 0,05 - 0,11) und hoher IR-Durchlässigkeit im Bereich von 0,4 - 7 vim , dadurch gekennzeichnet, daß ein Telluritgrundglas einen Zusatz von Halogeniden und/oder Sulfaten enthält, wobei die Halogen- und Sulfatkonzentrationen in folgenden Grenzen liegen:

P bis zu 30

Cl bis zu 35

Br bis zu 34 Mol%

SO. bis zu 28 Mol%

2. Optisches Telluritglas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenide und Sulfate in.Form ihrer stabilen Metallverbindungen der ersten bis fünften Hauptgruppe bzw. in Form aller stabilen Nebengruppeneleraentverbindungen eingeführt werden.

3. Optisches Telluritglas gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundglas folgende Komponenten enthält:

TeO₂ von 48 bis 99 Mol% BiOCl von 1 bis 38 Mo 1% und/oder BiOBr von 1 bis 40 Mo 1% und/oder PbBr₂ von 1 bis 52 ■Mo 196 und/oder PbCl₂ von ,1 bis 51 Mo 1% und/oder PbP₀ von 1 bis 29

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4. Optisches Telluritglas gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich folgende Komponenten enthält:

Alkalioxide (Li₃O, Ha₉O, K₃O, Rb₂O) bis zu 30 Mol% und/oder Erdalkalioxide (BeO, MgO, C₈O, SrO, BaO) bis zu 23 Mol% und/oder B₂O₃ bis zu 26 M0IS6 und/oder Al₂O₃ bis zu 19 Mol% und/oder Tl₂O bis zu 33 Mol% und/oder WO₃ bis zu 30 Mol% und/oder Nb₃O₅ bis zu 21 Mol% und/oder Ta₃O₅ bis zu 15 Mol% und/oder ThO₂ bis zu 10 Uol% und/oder ^2°3 ^{bis zu} ^

und/oder TiO₂ bis zu 18 Mol% und/oder PbO bis zu 22 Mol% und/oder Bi₃O₃ bis zu 18 Mol%

Sch

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L e e r s e i t e