DE2321355C3 - Optisches Telluritglas mit hohen Brechzahlen, extremen Dispersionen und hoher IR-Durchlässigkeit - Google Patents

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

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DE2321355C3
DE2321355C3 DE19732321355 DE2321355A DE2321355C3 DE 2321355 C3 DE2321355 C3 DE 2321355C3 DE 19732321355 DE19732321355 DE 19732321355 DE 2321355 A DE2321355 A DE 2321355A DE 2321355 C3 DE2321355 C3 DE 2321355C3
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Herbert Dipl.-Chem DDR 6900 Jena; Eckardt Peter Dipl.-Chem. Dr DDR 6532 Bad-Klosterlausnitz; Vogel Werner Prof. Dr DDR 6900 Jena Bürger
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Saale-Glas Gmbh, Ddr 6900 Jena
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Description

40
3. Optisches Telluritglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Halogenide und/oder Sulfate in Form anderer stabiler Metallverbindungen der 1. bis 5. Hauptgruppe und/oder der Nebengruppen im Gemenge enthalten sind.
Die Erfindung betrifft neue Telluritgläser mit hohen Brechzahlen und über weite Bereiche gut variierbaren Teildispersionen, die außerdem hohe IR-Durchlässigkeit bis etwa 7 μηι haben.
Es ist bekannt, daß Schmelzkombinationen von Tellurdioxid mit verschiedenen anderen Oxiden zu stabilen Gläsern führen, die sich besonders durch hohe Brechzahlen und eine IR-Durchlässigkeit bis etwa μηι auszeichnen. Nach DT-PS 9 42 945 und GB-PS 22 578 sind in Telluritgläser auch Fluorverbindungen eingeführt worden, wie das zu Eigenschaftsvariationen optischer Gläser ganz allgemein seit langem bekannt und gebräuchlich ist. Es handelt sich hierbei jedoch um rein oxidische Glassysteme, die lediglich Fluoride ι 's zusätzliche Komponente enthalten.
Alle bisher bekanntgewordenen optischen Telluritgläser erweitern den /!,/-!',/-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 Tellurilgläser 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 //,/-!'..(-Diagramm außerhalb des bisher bekannten Bereiches liegen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung das Grundglas Halogenide und/oder Sulfate bis zu folgenden Höchst mengen enthält:
F bis zu 30 Mol-%
Cl bis zu 35 Mol-%
Br bis zu 34 MoI-",',
SO1 bis zu 28 Mol-%,
daß es aus folgendem Gemenge erschmolzen ist:
48 bis 99 Mol-% TeO2
sowie mindestens eine der Komponenten enthält:
1 bis 38 Mol-% BiOCl
1 bis 40 Mol-% BiOBr
Ibis 52 Mol-% PbBr2
1 bis 51 Mol-% PbCl2
1 bis 29 Mol-% PbF,
bis 34,5 Mol-% PbSO1
und daß das Glas hohe Brechzahlen na bis zu 2,30 extreme Dispersionen n? nc von 0,05 bis 0,11 und eine nohe IR-Durchlässigkeit im Bereich von 0,4 — 7 μηι aufweist.
Während die bekannte Möglichkeit des Einbaues von Fluoriden in sauerstoffhaltige Gläser darauf beruht, daß Fluorionen die Funktionen der Sauerstoffionen übernehmen, waren bisher ein Einbau größerer Gehalte an Chloriden, Bromiden und Sulfaten unbekannt, weil damit generell eine starke Verminderung der Glasbildungstendenz zu beobachten war. Telluritgläser besitzen eine außerordentlich sperrige Struktur, se daß sich unter Beibehaltung oder sogar unter Erweiterung der Glasbildungsbereiche 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 Variierbarkeit der mittleren Dispersionen bzw. der Abbe'schen 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 μιτι eine gleichmäßig hohe Lichtdurchlässigkeit besitzen.
Mit Gläsern gemäß der Erfindung sind bedeutende Fortschritte im wissenschaftlichen Gerätebau bei der Entwicklung spezieller Fotooptiken, bei Korrektur von optischen Systemen und im Refraktometerbau möglich. Da die neuen optischen Gläser gleichzeitig im Bereich von 0,4 — 7,0 μΐη eine gleichmäßige hohe Lichtdurchlässigkeit ohne durch Wasser bedingte Absorptionsbanden besitzen, ist somit grundsätzlich auch die Konstruktion einer Optik möglich, die im gesamten sichtbaren Bereich des Spektrums bis zu 6,0 oder sogar 7,0 μιτι arbeitet. Alle bisher bekanntgewordenen IR-durchlässigen Telluritgläser besitzen entweder starke Absorptionen bei 2,8 — 5,0 μπί oder sie sind stark gefärbt und somit im sichtbaren Bereich des Spektrums z. T. undurchlässig.
Während der Schmelze entweichen zwar gewisse Anteile an Halogeniden und Sulfate,!, bei konstanten Schmelzbedingungen sind jedoch voll reproduzierbare Verhältnisse einstellbar.
Zur lligensclial'tsvariation können dem Grundglas mindestens eine der folgenden Komponenten bis zu den angegebenen Höchstgrenzen zusätzlich zugesetzt werden:
30 Mol-",; Alkalioxide
(Li2O, Na2O, K2O, Rh-O) 23 Mol-",', Erdalkalioxide
(BeO, MgO, CaO, SrO, BaCj 26 Mol-%, Β.,Ο., 19Mo]-";', Al2O-, 33 Mol-% Tl2O 30 MoI-X WÖ;) 21 Mol-% Nb-O5 15MoI-",;, Ta2O5 9 Mol-",', La2O3 18 Mol-% TiO2
Tabelle
22 Mol-",, PbO
Ui Mo)-",, Bi2O1,
Darühei hinaus können zusätzlich Halogenide und/ oder Sulfate in Ι·Όπη anderer stabiler Metallverbindungen der I. bis 5. I lauptgmppc und/oder der Nebengruppen im Ciemenge enthalten sein.
Für die Durchführung der Schmelze eignen sich bei halogenid- und sulfathahigen Schinelzsätzen Plalintiegcl. Verwendbar sind auch Goldticgel, Quar/tiegel 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 400 bis 700 C in vorgewärmte Kohleformen. Auch vorgewärmte Mctallformen 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.
Nr. TeO2 PbF2 PbCI2 PbUr,
(Molprozcnt)
1 78,2 21,8 _
2 77,9 —
3 76,4 23,6
4 78,2
5 77,5 — 22,5
22,1 21,8
2,13382 18,0 0,0632
2,13384 17,9 0,0633
2.L7565 16,0 0,0733
2,20563 16,4 0,0735
2,22L81 14,9 0,0815
Tabelle
(Konzentrationsangaben in Mol-%)
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
TeO2
62 74 48,4 70,5 69,5 70,1 60,3 50,6 51,4 50,8 51,6 60,4 67,2 52,5 61,2 70,3 67,3 62,8 49,6 63,7 70,3 61,0 65,5 72,6 74,6 7:5,7 76,8 54,0 63,7 65,5 72,2 77,6
BiOCI
38
21,5 14,2 21,5 14,8 23,3 19,7 27,3 39,5 33,3
14,3
22,5
8,6
4,6
4,8
4,7
BiOBr
PbO
PbF.
PbUr,
— 26 —
— — 51,6
8.3 — —
8.4 - -
PbSO1 WO:,
8,0 8,0
24,9 26,1 26,6 21,9 8,9
Nh-O,
2,3
21,1 — —
11,7
24,1 -
50,4 —
1,1
3,7 8,0 7,6
9,8
- 9,9
— 10,1 16,2 —
14,7 14,6 10,4 —
3,1 4,8 5,2 5,0
6,1
8,2
8,3
3,6
7,5 3,8
— — 15,8
8,6 — —
34,5
7,8 —
Tabelle 2 (Fortsetzung)
(Konzentrationsangaben in Mol-%)
BaO
Al2O3 TI2O TlCl Na2O B2O3 Th(SO1);, Halogcngehalt
Sulfatgehalt
1
2
3
4
5 —·
6 _
7
8
9
10
11
12 6,3 —.
13
14 9,1
15
16 21,1
17 28,1
18 32,4
19
20 28,5
21 21,2
22 25,8
23 21,9
24 2,3
25
26 2,4
27 4,8
28 14,9 3,2
29 10,0 5,0
30
31
32
16,3 —
11,7 -
— 5,5 —
- 4,5
12,7 2,24314 14,9 0,0836
17,3 —. 2,11903 18,0 0,0622
34.3 —. 2,16174 15,9 0,0732
7,2 2,22545 15,6 0,0784
4,7 —. 2,21919 15,8 0,0774
7,2 —. 2,21152 15,7 0,0772
4,9 2,22261 15,7 0,0787
7,8 2,24197 15,2 0,0813
6,6 2,23152 15,7 0,0785
9,1 2,24141 14,5 0,8560
13,2 2,22971 15,3 0,0806
11,1 —. 2,18544 15,4 0,0771
14,8 2,24530 13,9 0,0096
4,8 2,09889 18,2 0,0601
15,7 —. 2,19804 15,7 0,0763
2,9 2,21777 14,4 0,0847
1,5 2,23073 13,1 0,0939
1,6 2,24886 12,3 0,1016
33,6 2,29531 12,0 0,1080
1,6 2,22882 13,1 0,0940
1,2 2,20849 14,2 0,0858
2,7 2,23074 13,3 0,1060
2,5 2,22919 13,4 0,0867
10,6 2,18827 15,7 0,0758
8,7 2,21774 15,7 0,0775
8,8 2,22173 14,5 0,0840
8,9 2,21682 15,8 0,0770
5,4 2,00413 19,9 0,0504
10,5 2,00714 19,3 0,0521
28,8 2,11664 18,0 0,0619
4,9 4,1 2,21919 17,6 0,0649
8,5 2,21344 15,3 0,0794
Ein Einbau von Chlor- und Bromionen in Telluritgläscr beeinflußt nicht nur Brechwert und Dispersion, sondern in besonderem Maße auch die Glasbildung.
So ergibt z. B. eine Schmelze von TeO2 und CaO oder Bi2O3 kein Glas. Wird jedoch TcO2 "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 Brcchwcrtcigcnschaftcn.
Bei der Herstellung hoch halogenidhaltiger Telluritgläscr ist zu beuchten, daß die Einführung stark oxidierender Komponenten, wie Nitrate u. a. möglichst vermieden wird, da sonst ein zu großer Halogcnidantcil oxidiert würde.
Tabelle 3 und die Figuren geben zwei Musterbeispiele halogenidhaltiger Telluritgläser wieder, die gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik erhöhte IR-Durchlässigkcit im gesamten Spektral· bereich von etwa 0,4 — 6 oder 7,0 μπι besitzen.
Tabelle 3 (Konzentrationsangaben in Mol-%)
Nr. ToO.,
PbCI3
PbO
Al1O1
BaO
55 2
62,7 79,4
28,3
5,6
3,4
20,6
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Optisches Telluritglas, dadurch gekennzeichnet, daß es Halogenide und/oder Sulfate bis zu folgenden Höchi>tmengen enthält:
F bis zu 3OMoI-",,
Cl bis zu 35 Mol-%
Br bis zu 34 Mol-",,
SO1 bis zu 28 Mol-1;,,,
daß es aus folgendem Gemenge erschmolzen ist: lu
48 bis 99 Mol-% TeO2
sowie mindestens eine der Komponenten:
I bis 38 Mol-1,1;, BiOCl
1 bis 40 Mol-% BiOBr
1 bis 52 Mol-% PbBrn
1 bis 51 Mol-% PbCU
1 bis 29 Mol-% PbF,
bis 34,5 Mol-% PbSO1
und daß das Glas hohe Brechzahlen na bis zu 2,30, extreme Dispersionen ///.· — /i,r von 0,05 bis 0,11 und eine hohe IR-Durchlässigkeit im Bereich von 0,4 — 7 μιτι aufweist.
2. Optisches Telluritglas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Eigenschaftsvariation mindestens eine der folgenden Komponenten bis zu den angegebenen Höchstgrenzen zusätzlich enthält:
30 Mol-% Alkalioxide
(Li.O, NaX), KX), RbX))
23 Mol-% Erd'alkalioxide
(BeO, MgO, CaO, SrO, BaO)
26 Mol-1;;, BX)3
19 Mol-% AUO3
33 Mol-% TLO
30 Mol-% WO3
21 Mol-% Nb2O5
15 Mol-% Ta2O5
9 Mol-% La2O3
18 Mol-% TiO2
22 Mol-% PbO
18 Mol-% Bi2O3
35
DE19732321355 1972-06-06 1973-04-27 Optisches Telluritglas mit hohen Brechzahlen, extremen Dispersionen und hoher IR-Durchlässigkeit Expired DE2321355C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD16363372A DD97188A1 (de) 1972-06-06 1972-06-06
DD16363372 1972-06-06

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2321355A1 DE2321355A1 (de) 1974-02-21
DE2321355B2 DE2321355B2 (de) 1977-02-17
DE2321355C3 true DE2321355C3 (de) 1977-10-06

Family

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