DE2633946C3

DE2633946C3 - Thoriumfreies optisches Glas des Systems B↓2↓O↓3↓-La↓2↓O↓3↓ mit einer Brechung von n↓d↓ gleich 1,71 bis 1,85 bei v↓d↓ gleich 40 bis 57

Info

Publication number: DE2633946C3
Application number: DE2633946A
Authority: DE
Inventors: Shizui Yokohama Kanagawa Matsumaru
Original assignee: Nippon Kogaku Tokyo KK; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1982-12-09
Also published as: US4118238A; GB1531849A; DE2633946B2; JPS5215510A; JPS5342329B2; FR2319591B1; DE2633946A1; FR2319591A1

Description

B₂O₃	10 bis 44
La₂O₃	30 bis 66
Y₂O₃	4 bis 31
ZrO₂	Ibis 11
ΤΪΙ2Ο5	Ibis 21
GcO2	O bis 26
RO	O bis 9,

wobei RO mindestens eines der Oxide MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO ist, wobei in dem Glas 0,2 bis 10 Gew.-% der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist und wobei sich das Glas durch seine Entglasungsfestigkeit auszeichnet

2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

B₂O₃	12 bis 34
La₂O₃	40 bis 48
Y₂O₃	8 bis 12
ZrO₂	Ibis 9
Ta₂O₅	3 bis 14
GeO₂	O bis 23
RO	O bis 4,

einen: Brechungsindex /?d von 1,78 bis 1,88 und einer Abbeschen Zahl va von 38 bis 47 bekannt Dieses bekannte optische Glas enthält 17 bis 35 Gew.-% B₂O₃, 2 bis 55 Gew.-°/o Gd₂O₃, bis zu 50 Gew.-°/o La₂O₃ und 4 bis 32 Gew.-% Ta₂Os. Dieses bekannte Glas kann bis zu 18 Gew.-% Y₂O₃, bis zu 8 Gew.-% Nb₂O₅, bis zu 12 Gew.-°/o ZrO₂, bis zu 12 Gew.-% WO₃ sowie bis zu 10 Gew.-°/o TiO₂ enthalten. Ferner ist es aus der DE-AS 15 96 985 bekannt, dem Schmelzansatz Fluorverbindungen zuzusetzen.

Dieses bekannte Glas hat jedoch eine ungenügende Entglasungsfestigkeit, wodurch die an sich hen orragenden optischen Eigenschaften des Glases relativ bald verloren gehen können. Es wird angenommen, daß die unzureichende Entglasungsfestigkeit des bekannten Glases auf die bis 55 Gew.-°/o betragenden Anteile an Gd₂O₃ zurückzuführen sind. Gadoliniumoxid wird im ^{Stand der} Technik verwendet, um den La₂O₃-Gehalt von thoriumfreien Gläsern teilweise oder ganz zu ,ersetzen. Gd₂O₃ besitzt jedoch ein vergleichsweise hohes Molekulargewicht und diese Molekulargewichtsdiff erenz scheint für die Entglasungsneigunggadoliniumoxidhaltiger Gläser ursächlich zu sein.
^Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Glas der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß nicht nur hervorragende optische Eigenschaften, sondern auch eine hohe Entglasungsfestigkeit erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozenten:

wobei in dem Glas 0,2 bis 1,5 der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist

3. Glas nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

B₂O₃ 29 bis 34

La₂O₃ 40 bis 45

Y₂O₃ 8 bis 12

^{r 2} !^s

Ta₂O₃ 3 bis 10

RO 1 bis 4,

wobei in dem Glas 0,4 bis 0,7 Gew.-% der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist.

4. Glas nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

B₂O₃	12 bis 26
La₂O₃	41 bis 48
Y₂O₃	8 bis 11
ZrO₂	Ibis 8
Ta₂O₅	6 bis 14
GeO₂	6 bis 23,

wobei in dem Glas 0,6 bis 1,5 Gew.-«/«, der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist

B₂O₃

La₂O₃

Y₂O₃

ZrO₂

Ta₂O₅

GeO₂

RO

10 bis 44
30 bis 66
4 bis 31
Ibis 11
1 bis 21
O bis 26
O bis 9,

wobei RO mindestens eines der Oxide MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO ist, wobei in dem Glas 0,2 bis 10 Gew.-% der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist und wobei sich das Glas durch seine Entglasungsfestigkeit auszeichnet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält das Glas als .Oxid berechnete Kationen in den folgenden Zusammensetzungsbereichen:

B₂O₃	12 bis 34
La₂O₃	40 bis 48
Y₂O₃	8 bis 12
ZrO₂	Ibis 9
Ta₂O₅	3 bis 14
GeO₂	O bis 23
RO	O bis 4

wobei in dem Glas 0,2 bis 1,5 Gew.-% der Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt ist.

Außerdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, ^da.^{ß das G}'^{as als} Oxid berechnete Kationen in den folgenden Zusammensetzungsbereichen in Gewichtsprozent erhält:

Aus der DE-AS 15 96 985 ist ein thoriumfreies optisches Glas des Systems B₂O₃-La₂O₃-Y₂C)₃ mit

B₂O₃	29 bis 34
La₂O₃	40 bis 45
Y₂O₃	8 bis 12

3 4

ZrO₂ 4 bis 9 Zweiter Zusammensetzungsbereich

Ta₂O₃ 3 bis 10 ^₀₃ 10-44 Gew.-%

^{R0 lbis 4}- La₂O₃ 30-66 Gew.-%

wobei in dem Glas 0,4 bis 0,7 Gew.-% der Sauerstoff-- 5 Y₂O₃ 4—31 Gew.-%

nen durch eine äquivalente Menge an Fluorionen ersetzt TrO₂ 1 — 11 Gew.-%

Eine besonders bevorzugte Glaszusammensetzung ** ⁵ ~ ^ew' °

besteht in Gew.-% aus 12 bis 26 B₂O₃,41 bis 4S La₂O₃,8 ^RO 0-9 Gew.-%

bis 11 Y₂O₃, 1 bis 8 ZrO₂, 6 bis 14 Ta₂O₅ und 6 bis 23 10 GeO₂ 0—26Gew.-°/o

GeO₂, wobei in dem Glas 0,6 bis 1,5 Gew.-% der F 0,2— 10Gew.-%

Sauerstoffionen durch eine äquivalente Menge an Ein Glas, das eine weiter gesteigerte Stabilität gegen

DeTm'Sder Erfindung erzielbare technische Entglasung zeigUat die folgende Zusammensetzung:

Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß das 15 Dritter Zusammensetzungsbereich

Glas äußerst günstige optische Eigenschaften zusam- „ _Q ιο_34Γ ο/

men mit einer großen Entglasungsfestigkeit aufweist. ^{2 3} :wijew.-/o

Das Glas nach der Erfindung zeichnet sich ferner ^La2°3 40-48 Gew.-%

durch einen hervorragenden Transmissionsfaktor, eine YaO₃ 8— 12Gew.-°/o

ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine sehr 20 ZrO₂ 1—9Gew.-%

gute maschinelle Verarbeitbarkeit aus. Ta₂Os 3—14 Gew-%

Im folgenden werden 4 bevorzugte Zusammensei- _R„ 0—4Gew °/

zungsbereiche des Glases nach der Erfindung erörtert "" °

Dabei sei unterstrichen, daß die jeweils angegebenen GeO₂ 0—23 Gew.-%

Prozentwerte für die Oxide Werte darstellen, die durch 25 F 0,2—1,5 Gew.-°/o

Berechnung der in dem Glas enthaltenen positiven _{Ein Glas}_ _{das eine} gesteigerte Stabüität gegenüber

Ionen als Oxide erhalten wurden. In dem wirklichen _{der Erscheinung der} Entglasung zeigt und bei dem die

Glas sind die Sauerstoffionen unter diesen positiven _optischen Konstanten des Brechungsindexes nd in

Ionen durch Fluononen gemäß der folgenden Gewicht- _{einem Bereich von 176 bis 179 und der Abbezahl} _Vd

sprozentangaben ersetzt 30 _zwj_schen 47 und 50 liegen, hat die folgende Zusammen-

_c . „ . · . setzung.

Erster Zusammensetzungsbereich

Vierter Zusammensetzungsbereich

B₂O₃ 29-34Gew.-%

La₂O₃ 40-45 Gew.-%

Y₂O₃ 8-12Gew.-%

ZrO: 4-9 Gew.-%

Ta₂O₅ 3-10Gew.-%

⁴⁰ Ro l-4Gew.-%

F 0,4-0,7 Gew.-%

Ein Glas, das verbesserte Stabüität gegenüber dem Entglasen zeigt und dessen optische Konstanten des ⁴⁵ Brechungsindexes nd in einem Bereich von 1,80 bis 1,84 und der Abb6schen Zahl v</ in einem Bereich von 43 bis 47 liegen, hat die folgende Zusammensetzung:

Fünfter Zusammensetzungsbereich

B₂O₃ führt zu einer Entglasung, wenn es weniger als
10 Gewichtsprozent ausmacht. Und es führt zu einer
Auftrennung in zwei Phasen, wenn es den Wert von
44% überschreitet La₂O₃ erhöht die Dispersion, wenn 55
es weniger als 30% ausmacht und verursacht eine
Entglasung, wenn es den Wert von 66% überschreitet.
Y₂O₃ bewirkt eine Entglasung, wenn es unter 4% liegt
und wenn es den Wert von 31% überschreitet ZrO₂,
Nb₂O₅, RO, PbO, TiO₂ und GeO₂ verursachen eine 60 Ein optisches Glas gemäß der vorliegenden Erfindung Entglasung, wenn sie die Werte 11%, 21%, 12%, 19%, kann unter Verwendung von Oxiden, Carbonaten, 9%, 10%, 8% bzw. 26% überschreiten. Fluor führt zu Nitraten oder Fluoriden als Material für jeden einer Entglasung, wenn es weniger als 0,2% ausmacht, Bestandteil hergestellt werden. Diese Materialien während ein homogenes Glas nicht erhalten werden werden in dem gewünschten Verhältnis abgewogen, kann, wenn der Wert von 10% überschritten wird. 65 ausreichend gemischt, um die Verbindung zu bilden, die

Ein Glas, das gegen die Erscheinung der Entglasung in einen Platintiegel eingebracht in einem elektrischen stabiler als das Glas des ersten Zusammensetzungsbe- Ofen auf eine Temperatur von 1200 bis 135O⁰C erhitzt reiches ist, hat die folgende Zusammensetzung: wird, um das Material zu schmelzen und aufzubereiten.

B₂O₃	10-44 Gew.-%
La₂O₃	30-66 Gew.-%
Y2O3	4-31 Gew.-%
ZrO₂	l-HGew.-%
Ta₂O₅	l-21Gew.-%
Nb₂O₅	0-19Gew.-%
RO	O- 9Gew.-%
PbO	0-10Gew.-%
TiO₂	0— 8Gew.-%
GeO₂	0—26Gew.-%
F	0,2-10Gew.-%
(RO ist ein Bestandteil oder eine Kombination von zwei oder mehreren Bestandteilen der Verbindungen MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO.)

B₂O₃	12-26 Gew.-%
La₂O₃	41-48Gew.-%
Y₂O₃	8-llGew.-%
ZrO₂	1—8Gew.-%
Ta₂O₅	6—14Gew.-%
GeO₂	6-23 Gew.-%
F	0,6-l,5Gew.-%

Danach wird das Material zur Homogenisierung gerührt und dann in eine Gießform gegossen. Das Fluormaterial kann ein Fluorid mit einem Kation sein. Die Art des Kations kann frei in Übereinstimmung mit der Art des Glases gewählt werden. Lanthanfluorid oder Yttriumfiuorid werden bevorzugt.

Verschiedene Beispiele erfinHungsgemäßer optischer Gläser sind in der nachstehenden Tafel unter Angabe ihrer chemischen Zusammensetzung, ihres Brechungsindex nd sowie der Abbeschen Zahl Vd zusammengestellt. Die in der Tafel enthaltenen Gewichtsprozentangaben für die Oxide wurden erhalten durch Berechnung der jeweiligen Kationen als Oxide. Die in der Tafel enthaltenen Gev.ichtsprozentangaben für Fluor beziehen .sich auf das Glas.

Fortsetzung

Zusammensetzung

10

15

Beispiel
1

13,30

46,70

9,95

2,11

12,75

18,82

43,84

9,74

4,19

10,83

15,19

1,5

1,8356
43,5

12,58

0,88

1,8207 44,6

Zusammen- Beispiel

isetzung

:i 3

B₂O₃

La₂O₃

Y₂O₃

ZrO₂

Ta₂O₅

Nb₂O₅

BaO

ZnO

PbO

TiO₂

GeO₂

nd

Vd

14,32

42,85

9,97

3,07

7,97

24,97

43,47

9,07

6,71

8,51

21,80

0,62

1,8267
43,9

7,27
0,67
1,8024
46,4

32,79

43,54

10,97

5,95

4,31

1,19 1,25

0,40 1,7682 49,9

32,57

43,85

9,22

6,28

6,23

0,61
1,24

0,50
1,7728
49,4

30,64

423

7,72

7,86

10,01

0,85
0,62

0,48
1,7880
47,5

13,84 43,32 10,42 2,00 13,00

17,42

1,08

1,8404 43,3

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein 40 einem Bereich von 40 bis 57 hergestellt werden, welches optisches Glas mit hohem Brechungsindex und niedri- sich neben diesen hervorragenden optischen Eigenger Dispersion, d. h. mit einem Brechungsindex nd im schäften durch eine hohe Entglasungsfestigkeit ausBereich von 1,71 bis 1,85 und einer Abbeschen Zahl v_rfin zeichnet.

65

Claims

Patentansprüche:

1. Thoriumfreies optisches Glas des Systems B₂O₃-La₂O₃-YaO' mit hohem Brechungsindex von/2_rf= 1,71 bis 1,85 und einer Abbeschen Zahl von Y_d = 40 bis 57, -gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung in Gew.-%: