DE2363747A1 - Vorrichtung zum bewirken eines magnetooptischen effektes, welche lithiumsilikat-glasgegenstaende mit tb tief 2 0 tief 3 -gehalt eineschliesst, und verfahren zur anwendung derselben - Google Patents

Vorrichtung zum bewirken eines magnetooptischen effektes, welche lithiumsilikat-glasgegenstaende mit tb tief 2 0 tief 3 -gehalt eineschliesst, und verfahren zur anwendung derselben

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DE2363747A1
DE2363747A1 DE19732363747 DE2363747A DE2363747A1 DE 2363747 A1 DE2363747 A1 DE 2363747A1 DE 19732363747 DE19732363747 DE 19732363747 DE 2363747 A DE2363747 A DE 2363747A DE 2363747 A1 DE2363747 A1 DE 2363747A1
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sio
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Description

PATENTANWALT?«
DH. ing. H. NEGE]VDA]VK · dipl.-ing. H. HAU CK · dipl.-phys. W. SCHMITZ dipping. E. GRAALFS · dipi,.-ing. W. WEHISTERT
HAMBURG-MÜNCHEN ZTJSTEI1IiTJNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NETTER WALL 41
TEL. 86 74 28 UND 86 41 IG TELEGR. NEGBDAPATENT HAItBTTRG
MÜNCHEN IS · MOZARTSTR. 23 OWENS-ILLINOIS, INC. tel. oasosse
TELEGH. NEGEDAPATBNT MÜNCHEN Toledo. Ohio/USA
Hamburg, d«m 20. Dezember 1973
Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes, welche Lithiumsilikat-Glasgegenstände mit 1Tb^O3-Gehalt einschließt, und Verfahren zur Anwendung derselben
Die Erfindung bezieht sich auf optische Einrichtungen, welche einen großen magnetooptischen Effekt (Faraday rotation) bewirken können, wie Isolatoren und Verschlüsse (shutters), die in den sichtbaren und Infrarotbereichen des elektromagnetischen Spektrums operieren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes, welche Mittel zum Liefern einer polarisierten dekttomagnetischen Strahlung, einen Glasgegenstand aus Lithiumsilikat-Terbiumoxid, der in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, und magnetische Mittel zum Induzieren eines Magnetfeldes im Glasgegenstand zum Drehen der polarisierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Glasgegenstandes einschließt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes vorzusehen,
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die Mittel zum Liefern einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung, einen Glasgegenstand, der in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, magnetische Mittel zum Induzieren eines Magnetfeldes im Glasgegenstand zum Drehen der polarisierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Glases, wobei der Glasgegenstand eine ungewöhnliche Ausgewogenheit von wünschenswerten Eigenschaften einschließlich einer hohen Verdet'schen Konstante aufweist, einen guten Lichtdurchgang, gute Schmeleigenschaften, geringe Anfälligkeit, gute Formeigenschaften einschließlich eines relativ breiten Bearbeitungstemperaturbereiches bei annähernd einer Viskosität von log 4 einschließt, der relativ kristallfrei und einfach homogenisiert ist, wobei das Glas allgemein die folgende angenäherte Zusammensetzung auf v/eist:
Mol-% 61-80 · 15-27,5
0-10 0-5
0-5
0-3
0-3
0-3
3-9,
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Bestandteil 3
SiO2
Li2O 3
Na2O 3
K2O
CaO
Al2O
B2°3
La2O
Tb2O
wobei die Summe von Li2 0 + Na2O + K3O + CaO niiit größer ist als" etwa 32,5 Mol-%.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes vorzusehen, die einen Glasgegenstand einschließt, der einen magnetooptischen Effekt bewirken kann, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wobei das Glas folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist: Bestandteil " Mol-%
SiO2 61
Li2O 27,5
Al2O3 2,5
Tb2O3 9
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes vorzusehen, die einen Glasgegenstand einschließt, der in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt ist, wobei das Glas die folgerife angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteil MqL-%
SiO2 63,5
Li2O 27,5
Tb2O3 9
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-4 - · 2383747
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung in einem Glasgegenstand vorzusehen^ welche folgende Schritte einschließt!
ο Vorsehen einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung; und
2«, Induzieren eines Magnetfeldes innehalb eines Glasgegenstandes zum Bewirken eines magnetooptischen . Effektes in Verbindung mit der polarisierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Glasgegenstandes, wobei dieser die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist: ·
Bestandteil Mol.-%-
SiO2 61-80
Li2O 15-27,5
Na2O 0-10
K2O O-5
CaO 0-5
Al2O3 0-3
B2O3 0-3
La2O3 0-3
Tb2O3 3-9,
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O + CaO im wesent größer als etwa 32,5 Mol.-% ist.
wobei die Summe Li2 0 + Na9° + K2° + Ca0 im wesentlichen nicht
Es ist Aufgabe' der "vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung in einem Glasgegenstand vorzusäien, welche die folgenden Schritte einschließt:
1. Vorsehen einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung; und
2. Induzieren eines Magnetfeldes innerhalb des Glasgegenstandes zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit der polarisierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Glasgegenstandes, wobei der Glasgegenstand die folgende angenäherte Zusammensetzung auf v/eist:
Bestandteil Mol.-%
SiO2 61
Li2O 27,5
Al2O3 2,5
Tb2O3 9
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewirken eines magnetooptischen Effekte einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung in einem Glasgegenstand vorzu-
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sehen, welches die folgenden Schritte einschließt:
1. Vorsehen einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung; und
2. Induzieren eines Magnetfeldes innerhalb eines Glas gegenstandes zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des Glasgegenstandes, wobei dieser die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteil Mol-%
SiO2 63,5
Li2O 27,5
Tb2O 9
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen Anwendungszweck für einen Glasgegenstand zu schaffen, welcher die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Mol-%
Bestandteil 3
SiO2
Li2O 3
Na2O 3
K2°
CaO
Al2O
B2°3
La2O
Tb2O
61-8Ο 15-27,5
O-1O
0-5
0-5
0-3
0-3
0-3
3-9,
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wobei die Summe Li2O + Na2O + K.,0 + CaO nicht größer ist
als etwa 32,5 Mo 1.-% und der neue Verwendungszweck die folgenden
Schritte einschließt:
1. Einbringen des Glasgegenstandes in ein Magnetfeld; und
2. Richten einer polarisierten elektromagnetischen Strahltmg auf den Glasgegenstand zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit der Strahlung.
Es ist,Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Anwendungszweck für einen Glasgegenstand zu schaffen, welcher die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteil Mol.-%
SiO2 61
Li2O 27,5 Al2O3 2,5
Tb2O3 9 ,
wobei der neuartige Anwendungszweck die folgenden Schritte einschließt:
1. Einbringen des Glasgegenstandes in ein 'Magnetfeld; und
2. Richten einer polarisierten elektrosaagnetisiien Strahlung auf den Glasgegenstand zum Bewirken eines xnagBetooptischen Effektes in Verbindung mit der Strahlung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Anwendungszweck für einen Glasgegenstand vorzusehen, der die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteil Mol-%
SiO2 63,5
Li 0 27,5
2
Tb2O3 9 ,
wobei der neuartige Anwendungsweck die folgenden Schritte einschließt:
1. Einbringen des Glasgegenstandes in ein Magnetfeld,und
2. Richten einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung auf den Glasgegenstand zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung nLt der Strahlung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes vorzusehen, die eine Lichtquelle zum Erzeugen eines monochromatischen Lichtstrahles, Polarisationsmittel zum Polarisieren des monochromatischen Lichtstrahles, so daß ein polarisierter monochromatischer Lichtstrahl entsteht, einen Glasgegenstand, der in der Lageist, einen magnetooptischen Effekt (Faraday rotation), d.h. eine Drehung des polarisierten monochromatischen Lichtstrahles zu bewirken, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt ist, und magnetische Mittel zum Induzieren eines Magnetfeldes für die Drehung des polarisierten mono ehr oma=1- £09827/0749 - 9 -
tischen Lichtstrahles innerhalb des Glasgegenstandes anschließt, wobei dieser eine hohe Verdetsche Konstante, einen guten Lichtdurchgang, gute Schmelzeigenschaften, eine geringe Anfälligkeit, gute Formeigenschaften einschließlich eines relativ breiten /axbeiizstemperaturbereiches bei einer Viskosität von schätzungsweise log aufweist, relativ kristallfrei und in einfacher Weise homogenisiert ist und die folgende angenäherte Zusammen setzung aufweist:
Mol-% 61 -80 15-27,5
0-10
0-5
0-5
0-3
0-3
0-3
3-9
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Glasgegenstand für eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes vorzusehen, dessen Glas, dem Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System angehört und allgemein etwa 61 bis 80 Mol-% SiO2, 15 bis 27,5Mol-% Li2O, 3 bis 9 Mol-% Tb3O3 sowie wahlweise bis zu etwa 3 Mol-% R2°3/ wie A12°3 oder B2O.,, und wahlweise geringere Mengen an Na2O, KO oder CaO aufweist, vorausgesetzt, die Summe Li2O + Na2O + K2O + CaO ist im wesentlichen nicht größer als etwa 32,5 Mol-%,
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Bestandteile 3
SiO2
Na2O 3
κ2ο 3
CaO
Al2O
B2O3
La2O
Tb2O
wobei das Glas eine ungewöhnliche Auswogenheit an wünschenswerten Eigensdaften einschließlich einer hohen Verdet'schen
Konstante, einer geringen Anfälligkeit und eines relativ Bearb-
breiten ^Ltungstemperaturbereiches bei einer Viskosität von schätzungsweise log 4 aufweist.
Diese und andere Aufgaben werden durch die folgende Beschreibung, die dazugehörigen Ansprüche sowie Zeichnungen verdatlicht, von denen
Fig. 1 eine diagrammartige Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes ist, welche Mittel zum Liefern einer polari sierten eleknagnetischen Strahlung, beispielsweise eines polarisierten Laserstrahles, und einen Glasgegenstand einschließt, der aus einer Glas-Zusammensetzung hergestellt ist, die allgemein einem Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System angehört, das in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, wenn es magnetischen Mitteln ausgesetzt wird; und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes ist, welche den Glasgegenstand, der einen magnetooptischen Effekt bewirken kann, in einem im Vergleich zu Fig. 1 vergrößerten Ilaßstab zeigt, sowie eine monochromatische Lichtquelle, einen Polarisator
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für das monochromatische Licht und magnetische Mittel zum Induzieren eines Magnetfeldes im Glas für die Drehung des pdarisierten monochromatischen Lichtes, das den Glasgegenstand durchdringt.
Die vorliegende Erfindung schafft eine ausgezeichnete Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes, die einen Glasgegensland mit einer Zusammensetzung im Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System einschließt, wobei der Glasgegenstand eine ungewöhnliche Ausge-iwogenheit an
so Eigenschaften aufweist,/daß er in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, wenn er einem Ilagnetfeld ausgesetzt ist, eine hohe Verdeifsche Konstante, eine geringe Anfälligkeit sowie gute Pormeigenschaften ein-
Bear-
schließlich eines relativ breitenyfoeituncf^emperaturbereiches bei einer angenäherte Viskosität von log 4 aufweist, wobei das Glas die folgende angenäherte Zusammensetzung besitzt:
Bestandteile Mol-%
SiO2 . 61-80
Li2O 15-27,5 Na2O 0-10
K2O ■ 0-5
CaO 0-5
Al2O3 0-3
B2O3 . 0-3
La3O3 0-3
Tb2O3 3-9.
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Die vorliegende Erfindung sieht ebenfalls ein Verfahren zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung in einem Glasgegenstand vor, das die folgenden Schritte einschließt:
1. Vorsehen einer pdarisierten elektromagnetischen Strahlung,
2. Induzieren eines Magnetfeldes in einem Glasgegenstand, der eine im vorigen Abschnitt angeführte GlasZusammensetzung aufweist, und
3. Drehen der polarisierten elektromagnetischen Strahlung, wenn sie den Glasgegenstand durchdringt.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls einen neuartigen und ausgezeichneten Anwendungszweck für einen Glasgegenstand, der die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Mol-% 61-80 15-27,5 0-10 0-5 0-5 0-3 0-3 0-3 3-9,
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Bestandteile 3
SiO2
Li2O 3
Na2O 3
K2O
CaO
Al2O
B2°3
La2O
Tb2O
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wobei der neuartige Anwendungszweck die folgenden Schritte einschliefet: '
1. Einbringen des Glasgegenstandes in ein Magnetfeld; und
2. Richten einer pdarisierten elektromagnetischen Strahlung gegen den Glasgegenstand zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes in Verbindung mit der Strahlung, wenn sie den Glasgegenstand durchdringt.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls einen Glasgegensland, der für eine Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes geeignet ist, dessen Glas eine ungewöhnliche Kombination an wünschenswerten Eigenschaften einschließlich einer hohen Verdet'schen Konstante, einer guten Lichtdurchlässigkeit und einer geringen Anfälligkeit aufweist, wobei das Glas allgemein einem Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System angehört, das zu etwa 61 bis 80 Mol-% aus Siliziumdioxid, etwa 15 bis 27,5 Mol-% Lithiumoxid und etwa 3 oder 5 Mol-% bis hinauf auf etwa 9 Mol-% aus Terbiumoxid besteht.
Wie man den Seichnungen uiö insbesondere Fig. 1 entnehmen kann, ist dort eine Faradaysche Isolatorenmontageeinheit gezeigt, welche einen Laser von schädlichen Reflektionen isoliert, die von der Aufprallfläche zurückkommen und zu einer Zerstörung des Lasers führen können. Bei der besonderen, in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wird eine monochromatische Licht-
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quelle 10, beispielsweise ein Laserstrahl, vorgesehen. Von der Lichtquelle 10 geht ein monochromatischer Lichtstrahl aus, der auf einen Polarisator 14 gerichtet ist, an dem der
in der
Strahl/durch den PFEIL 15 angezeigten Richtung polarisiert wird. Der Strahl dringt durch den Polarisator und wird zu einem polarisierten monochromatischen Lichtstrahl 16, der gegen eine Haupteinheit 18 gerichtet ist, welche einai allgemein zylindrischen Glasstab 2O, der in der Lage ist, einen magnetooptischen Effekt zu bewirken, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt wird, beherberg. In dem Glasstab 20 wird mittels der Wicklungen 26 eines Solenoids, das allgemein gewickelt oder um den Gegenstand 2O herum angeordnet ist, so daß ein Magnetfeld im Gegenstand induziert wird, ein Magnetfeld im Glasstab 20 vorgesehen. Eine Reihe von Kondensatoren (nicht gezeigt) werden in einer Steuereinheit 22 beherbergt. Die Kondensatoren werden in bekannter Weise durch geeignete Mittel-geladen und, wenn sie einen vorgegebenen Wert erreicht haben, entladen, so daß ein Strom.durch die elektrischen Leitungen 24 und 25, die die Steuereinheit 22 mit den Wicklungen 26 des Solenoids verbinden, zum Solenoid fließt. Auf diese Weise wird durch das Entladen der Kondensatoren das Solenoid aktiviert und ein Magnetfeld im Gegenstand 20 erzeugt. Der durch den Glasgegenstand 20 dringende Strahl 16 wird durch das induzierte Magnetfeld um 45 ° gedreht, wie durch den Pfeil 30 angezeigt wird. Aus ctm Gläsgegenstand 20 ddngt ein gedrehter polarisierter Strahl 31, der auf den
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Polarisator 32 gerichtet ist, welcher als Analysator arbeitet. Der durch den Analysator dringende Strahl ist noch polarisiert und in der durch den Pfeil 33 angegebenen Richtung mit 45° orientiert, wobei es sich dabei um die gleiche Richtung handelt, wie durch den Pfeil 30 angezeigt wird. Der resultierende analysierte Strahl 34 in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist auf eine Aufprallfläche oder ein Objekt 36 gerichtet. Irgendeine vom Objekt 36 kommende Reflektion, bei der es sich um einen' in der Richtung des Pfeiles 33 orientierten polarisierten Strahl handelt, dringt von der Aufprallfläche oder dem Objöt durch den Polarisator Wenn der reflektierte Strahl vom Polarisator 32 in den Glasgegenstand 20 eindringt, wird der Strahl um weitere gedreht, so daß der aus dem Glasgegenstand 20 herausdringende Strahl nun 90° außerhalb der Phase in bezug auf den Polarisator 14 liegt. Der reflektierte Strahl kann nicht durch den Polarisator 14 dringen, so daß auf diese Weise verhindert wird, daß ein schädlicher reflektierter Strahl zur Laserquelle zurückkehrt.
Wie in Fig. 2, in der der Glasgegenstand im Verhältnis zur Fig. 1 im vergößeften Haßstab gezeigt ist, zu erkennen ist, wird ein Strahl 4O monochromatischen Lichtes, angedeutet durch die Pfeile 4O, auf einen Polarisator 42 gerichtet, dessen Drehebene durch dan Pfeil 43 angezeigt wird. Der durch
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den Polarisator 42 dringende Strahl wird bei der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform linear polarisiert und schwingt in der durch den Pfeil 44 angedeuteten Richtung. Der polarisierte Strahl 46 wird auf einen allgemein zylindrischen Stab 50 gerichtet, der erfindungsgatäß aus einem Glas hergestellt ist, das eine hervorragende Ausgewogenheit seiner Eigenschaften aifweist und in der Lage ist, einen magneto-, optischen Effekt in Verbindung mit dem polarisierten monochromatischen Lichtstrahl 46 zu bewirken. Die ausgezeichneten Glaszusammensetzungen liegen allgemein im Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System, wobei wahlweise geringere Mengen an R2°3i w:""e A^2°3 °&er E^O-jjUnd wahlweise geringere Mengen an Na2O , K2O oder CaO vorhanden sein können.
über die Wicklungen 56 eines Solenoids wird im Glasgegenstand 50 ein Magnetfeld induziert, wodurch der in das Glas eindringende Lichtstrahl 46 gedreht wird und am rückwärtigen Ende des Glasgegenstandes 50 als gedrehter polarisierter monochromatischer Lichtstrahl 58 heraus±ritt. Die Orientierung des gedrehten Strahles 58 wird in Fig. 2 durch den Pfeil 59 angedeutet, und der Betrag der Drehung wird durch den Winkel ■ Q (theta) angezeigt.
Der ausgezeichnete Glasgegeniäand„ die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung sind in Verbindung mit -vielen Vorrichtungen zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes verwendbar. In diesem Zusammenhang waden die
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Vorrichtungen, Strukturen und verwendeten Materialien der US-Patente 3411840, 3420 601 und 3 484 152 bezugnehmend eingearbeitet.
Die für die erfindungsgemäßen Glasgegenstände verwendete Glaszusammensetzung kann auf leichte Weise erschmolzen werden, vorteilhafterweise wie im US-Patent 3 656 924 von Chapman und LeSueur beschrieben, auf das hiermit ebenfalls Bezug genommen wird.
Besonders hervorragende Glasgegenstände werden aus dsn bevorzugten Zusammensetzungen hergestellt, welche die folgenden Bestandteile aufweisen:
Mo 1-% 61-71 20-27,5
0-5 0-3 0-3 0-3 0-3 7-9,
wobei die Summe L12O + Na2O + K2O + CaO nicht größer als etwa 32,5 Mol-% ist.
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Bestandteile 2
SiO 0
Li2 0
Na2
K2O
CaO °3
Al2 3
B2O °3
Tb2
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Allgemein sind die Glasgegenstände, die den magnetooptischen Effekt bewirken, in ein Lithiümsilikat-TerbiumoxidrSystem
-inen
mit den folgenden allgeme/ und bevorzugten Bereichen einzuordnen: -
Mol-% Bestandteile ALLGEMEINER BEREICH BEVORZUGTER
63,5 -80 BEREICH 71
SiO2 15 - 27,5 63,5 - /5
Li2O 5-9 20 - 27
Tb2O3 , 7-9
Für die meisten Verwendungszwecke, beispielsweise wie in einer Faradayschen Isolatorenvorrichtung, liegt die optimale Zusammensetzung im ternären Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System bei etwa 63,5 bis 64 Mol-% SiO2, 27-27,5 Mol-% Li2O und etwa 9 Mol-% Tb2O3. Das Lithiumsilikat-System, das eine wirksame Menge an Tb2O3 enthält, welche den magnetooptischen Effekt bewirkt, wird zum großen Teil eine-m Srystem vorgezogen, das vermischte Alkalimetalloxide, beispielsweise sogar geringe Mengen an Na2O oder K3O oder sogar ein Erdalkalimetalloxfi, wie CaO, verwendet. Aus thermodynamisehen Erwägungen wird Lithiumoxid benötigt, da es sich am beständigsten unter Schmelzbedingungen in einem mit Platin ausgekleideten Schmelztigel oder Schmelzofen zeigt. Lithiumoxid tritt nicht so leicht wie Na2O oder K3O in eine reduzierende Reaktion ein. Daher läuft Lithiumoxid am wenigsten Gefahr reduziert zu werden, so daß es die aus Platin oder einem anderen Edelmetall bestehende
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Auskleidung nicht angreift» Obgleich geringere Mengen an Na2O und K2O oder CaO für einige Anwendungzwecke toleriert werden können, werden die Oxide K2O und Na-O viel leichter als Li3O reduziert. Während Na2O dwas besser als K~0 ist, gibt es nur sehr wenige und vorzugsweise kein anderes Alkaliraetalloxid, das einen wünschenswerten Ersatz für das Li0O im grundl-egenden Lithiumsilikat-Terbiumoxid-System darstellt.
Wie vorher bereits angedeutet, können wahlweise geringere Mengen an R2°3' w^e A^2°3' B2°3 vai^L La2°3' verwen<^et werden, um geringe Mengen an SiO2 für bestimmte VortäLle an chemischer Beständigkeit, etc. zu ersetzen, wobei bevorzugt wird, daß derartige Mengen auf einem Minimum gehalten werden. Wie angegeben, kann normalerweise ein Maximum von etwa 3 Mol-% Al3O3 und B2O- und La3O3 toleriert werden, ohne ernsthaft von der ausgezeichneten Ausgewogenheit der Eigenschaften der verwendeten Glaszusammensetzungen, aus denen die erfindungsgemäßen Glasgegenstände hergestellt werden, abzuweichen.
Wie bereits vorher angedeutet, sind die Glasgegenstände stab- oder scheibenförmig ausgebildet und werden infolge ihrer guten Schmelzeigenschaften und ihres relativ breiten Bearbeitungstemperaturbereiches mit einer Viskosität in der Nachbarschaft von etwa log 4 in einfacher Weise hergestellt. Des v/eiteren be·
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steht eine ausgezeichnete Ausgewogenheit der Eigenschaften, einschließlich einer niedrigen Schadensanfälligkeit, wenn sie· beispielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Bewirken eines magnetooptischen Effektes verwendet werden. Die für die Herstellung der erfindungsgeräßen Gegenstände verwendeten Glaszusammensetzungen haben relativ niedrige Schmelztemperaturen (die Sdmelzpunkte liegen allgemein im Bereich von etwa 2450 bis 2600 0F) und weisen einen viel besseren (breiteren) Bearbeitungstemperaturbereich auf als beispielsweise alkalifreie mit Terbiumoxid dotierte Aluminiumsilikate, welche eine wesentliche Menge an Aluminiumoxid, beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis 20 Gew.-% aufweisen. Allgemein weisen die in den Beispielen verwendete Glaszusammensetzungen eine log-Viskosität im Bereich von etwa 1200 bis 122O°C auf und die log-4-Viskosität liegt in der Nachbarschaft von etwa 1GO bis 10300C.
Die nachstehend gebrachten Beispiele dienen lediglich zur Verdeutlichung der Erfindung und stellen in keiner Weise ehe Begrenzung dar.
Beispiel 1
Sieben Glasgegenstände zur Bewirkung von magnetooptischen Effekten wurden aus geeigneten Chargenbestanclteilen, wie siejedem Fachmann bekannt sind, hergestellt. ie Chargensubstanzen, bei denen es sich vorzugsweise um Oxide handelt, waren alle
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in relativ fein verteilter Form vorhanden. Die fein verteilten Partikel wurden gründlich vermischt und in einen Schmelztiegel aus 100% Platin oder einen Behälter zum Brennen in einem allgemeinen Temperaturbereich von etwa 2450 bis 26OO°F über 24 Stunden eingebracht, wobei während des Schmelzens geruht wurde. Es wurde eine konstant fließende Stickstoffatmosphäre verwendet, um eine Verschmutzung von möglichen Platineinschlüssen soweit wie möglich zu vermeiden. Um den Partialdruck des Sauerstoffs zu messen, diesen zu steuern und die Reduktion der Oxide zu metallischen Elementen, die mit dem Platin reagieren könnten, zu verhindern, wurden gaschromatographische Ablesungen vorgenommen.
Die sieben verwendeten Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, wobei alle Bestandteile in Mol-% angegeben sind:
Bestandteile 1 ,5 2 3 4 5 6 7 ,5
SiO2 62 ,0
,5		 61,0 68,5 66 71 66 68 .0
B2°3
Li2O		 2
23		 ,0 27,5 20,0 20 15 15 20
Tb2O3 9 - 9.0 9,0 9 9 9 9
Al2O3 '— - 2,5 2,5 — -- —
CaO — 5 — — — ,5
La2O3
K2O		 ■■"■ - ■■ » «■ 5 __ 2
Na2O — — — 10 —
- 22 -
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Das entstehende geschmolzene Glas konnte auf einfache Weise zu Blöcken oder anderen Glasgegenständen einschließlich zylindrischer und länglicher Stäbe sowie Scheiben geformt werden, da die Glaszusammensetzung einen uäativ breiten Bearbeitungtemperaturbereich nahe an oder bei einer Viskosität von log 4 aufwies.
Die entstehenden Glasgegenstände wurden bei einer Temperatur von etwa 54O°C vergütet. Der Vergütungsprozeß schloß eine Gesamtzeit von 2 Wochen ein, in welcher ein langsames Erhitzen und ein langsames Abkühlen vorgenommen wurden Die Temperatur von 54O°C wurde für etwa 2 Tage lang gehalten, wonach die entstehenden Gegens-tände mit einem Betrag von annähernd 2 C pro Stunde über etwa 10 Tage gekühlt wurden. Die entstandenen Gegenstände wurden getestet und in den in den Zeichnungen gezeigten Vorrichtungen verwendet, wobei gefunden wurde, daß sie sich ausgezeichnet für das Bewirken von elektromagnetischen Effekten in Verbindung mit einer durch sie hindurchdringenden polarisierten elektromagnetischen Strahlung eignen.
Auf gleüie Weise wurden andere Glasgegenstände hergestellt und getestet, die die vorher beschriebenen Glaszusammensetzungen des Lithiumsilikat-Terbiumoxid-Systems einschlossen, welche wie das optimale ternäre Lithiumsilikat-Terbiumoxid-Glas (63,5 Mol-% SiO2/ 27,5 Mol-% Li2O und 9 Mol-% Tb2O3) hergestellt wurden und im wesentlichen für die meisten kommerziellen Betrachtungen gleiche Ergebnisse aufwiesen.
- 23 -
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Claims (6)

Patentansprüche : Γ 1./Vorrichtung zum Bewirken eines elektrooptischen Effektes, gekennzeichnet durch
1. Mittel zum Liefern einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung;
2. einen Glasgegenstand, der in der Lage ist, einen elektrooptischen Effekt zu bewirken, wenn er einem Magnetfeld ausgesetzt ist; und
3. magnetische Mittel zum Induzieren eines Magnetfeldes im Glasgegenstend, um die polarisierte elektromagnetische Strahlung im Glas zu drehen, wobei der Glasgegenstand eine hohe Verdetsche Konstante, gute Lüitdurchlässigkeit, gute Schmelzeigenschaften, geringe Schadensanfälligkeit, gute Formeigenschaften einschließlich eines relativ breiten Bearbeitungstemperaturbereiches bei einer Viskosität von annäherend log 4 aufweist und relativ Mstallfrei und auf einfache Weise homogenisiert ist, wdoei das Glas die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteile Mo1-%
SiO2 61-80
Ld2O 15 - 27,5
Na2O . 0-10 K2O . 0- 5
CaO 0-5
Al2O3 0-3
B2O3 0-3
La2O3 0-3
Tb9O, 3-9,
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wobei die Summe Id2O + Na2O * K2O + CaO nieht größer ist als etwa 32,5 Mol-%.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet', daß das Glas die fügende angenäherte Zusammensetzung aufweist: .
Aeständtellfe ■-"■-"..- Mbl-%
SiO2
61-71 -27*5 20 - 5 Ö - - 3 O - - 3 0 - ■ 3 Ö - -3 0 - - 9. 7 -
Na2O K2O
Gab
Al2O3 B2°3 Tb2O3
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Glas die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteile Mol-%
SiO2 61
Li2O 27*5
O3 2,5
- 25 -
Tb2O3 9.
40 9 827/074 9.
. - 25 -
4. Verfahren zum Bewirken eines elektrooptischen Effektes mit einer elektromagnetiahen Strahlung in einem Glasgegenstand, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
1. Vorsehen einer polarisierten elektromagnetischen Strahlung;
2. Induzieren eines Magnetfeldes innerhalb eines Glasgegenstandes zum Bewirken eines elektrooptischen Effektes mit der polarisierten elektromagnetischen Strahlung im Glasgegenstand, wobei der Glasgegenstand die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteile Mol-% 80 SiO2 61 - 27,5 Li2O 15 - 10 Na2O 0 - 5 K2O 0 - 5 CaO 0 - 3 Al2O3 0 - 3 B2°3 0 - 3 La2O3 0 - F Tb2O3 3-9
wobei die Summe Li2O + Na2O + K2O + CaO nicht größer als etwa 32,5 Mol-% ist; und
3. Drehen der polarisierten elektromagnetischen Strahlung, wenn sie durch den Glasgegenstand hindurchdringt.
- 26 -
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bestandteile Mol-% SiO2 61 - 71 Li2O 20 - 27,5 Na2O 0 - 5 K2O 0-3 CaO 0-3 Al2O3 0-3 B2O3 0-3 Tb2O3 7 - 9.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasgegenstand die folgende angenäherte Zusammensetzung aufweist:
Bes tandteile Mol-% SiO2 61 Li2O 27,5 A12°3 * 2,5. Tb2O3 9.
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DE19732363747 1972-12-27 1973-12-21 Vorrichtung zum bewirken eines magnetooptischen effektes, welche lithiumsilikat-glasgegenstaende mit tb tief 2 0 tief 3 -gehalt eineschliesst, und verfahren zur anwendung derselben Pending DE2363747A1 (de)

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