DE3038205A1

DE3038205A1 - Thoriumfreies optisches glas hohen brechungsindexes und niedriger dispersion

Info

Publication number: DE3038205A1
Application number: DE19803038205
Authority: DE
Inventors: Kazufumi Sagamihara Kanagawa Ishibashi; Shizuo Matsumaru
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1979-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1981-04-23
Also published as: JPS5654251A

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes thoriumfreies optisches Glas hohen Brechungsindexes und niedriger Dispersion.
Bisher war in hochbrechenden und niedrigdispersiven Gläsern zumeist Thoriumoxid vorhanden. Thorium ist aber radioaktiv und deshalb für den menschlichen Körper schädlich. Es muß daher vermieden werden, Thorium als Glaskomponente zu benutzen.
Es gibt verschiedene hochbrechende und niedrig dispersive Gläser, die kein Thoriumoxid enthalten. Keines dieser bekannten Gläser ist ausreichend befriedigend.
Um hier abzuschaffen schlägt die Erfindung ein hochbrechendes, niedrig dispersives Glas vor, das kein Thorium enthält und das als notwendige Komponenten B203, La2O3, ZnO, RO (wobei RO eines der Erdalkalimetalloxide MgO, CaO, SrO und BaO oder eine Kombination von zwei oder mehreren dieser Erdalkalimetalloxide ist), Zur02 und W03 enthält. Die optischen Konstanten des Glases sind so, daß der Brechungsindex nd im Bereich von 1,75 - 1,80 und die Abbezahl vd im Bereich von 43 - 48 liegen.
Beim erfindungsgemäßen Glas werden 14 Gew.-% oder weniger ZnO verwendet und Ta205 und Nb205 eliminiert, wodurch das Glas gegen eine Entglasung stabiler wird. D. h., durch Eliminieren von Ta205 und Nb205 wird die Flüssigphasentemperatur reduziert und durch Verwendung von 14 % ZnO oder weniger wird die Viskosität erhöht, so daß durch diese beiden Effekte das erfindungsgemäße Glas gegen eine Entglasung stabilisiert ist.
Zusätzlich wird durch die Verwendung von ZrO2 und ;V03 als not wendige'Komponenten die chemische Beständigkeit erhöht und wird durch die Verwendung von RO als notwendige Komponente die Flüssigphasentemperatur verringert, um das Glas gegen eine Entglasung stabiler zu machen. Falls erforderlich können SiO2, Y203, PbO und Al 0 hinzugefügt werden. SiO erhöht die Viskosität 23 2 der flüssigen Glasschmelze und verbessert die Stabilität gegen eine Entglasung, Y203 erhöht die Abbézahl (vd) und verstärkt die chemische Beständigkeit des Glases. PbO reduziert die Flüssigphasentemperatur und verbessert ebenfalls die Stabilität gegen Entglasung. Al203 verbessert die chemische Beständigkeit des Glases.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Glas anhand bevorzugter Ausführungsformen im einzelnen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Glas hat folgenden Zusammensetzungsbereich in Gew.-z: B203 22 - 31 La203 27 - 44 ZnO 5 - 14 RO 1 - 9 (RO steht für eines der Erdalkalimetalloxide MgO, CaO, SrO, BaO oder für eine Kombination von zweien oder mehreren Erdalkalimetalloxide) jedoch ZnO + RO 11 - 19 ZrO2 1 - 9 WO3 1 - 20 Si02 0 - 4 YO 2 3 ° - 4,5 PbO 0 - 7 Al203 0- 5 Ist B203 mit weniger als 22 % zugegen, dann ist die Stabilität gegen Entglasung nicht ausreichend. Ist andererseits B2O3 mit mehr als 31 % vorhanden, dann verringert sich der Brechungsindex, was nicht angestrebt ist. Ist Pa 203 mit weniger als 27 % vorhanden, dann erniedrigt sich der Brechungsindex entgegen dem angestrebten Ziel, während, wenn La2O3 mit mehr als 44 % vorhanden ist, die Stabilität gegen Entglasung reduziert wird. Ist ZnO mit weniger als 5 % oder mit mehr als 14 % vorhanden, dann verringert sich die Stabilität gegen Entglasung gleichfalls. Ist R0 mit weniger als 1 % oder mehr als 9 % vorhanden, dann verringert sich die Stabilität gegen Entglasung gleichfalls. Dasselbe gilt auch für den Fall, daß die Summe von ZnO und RO kleiner als 11 8 oder größer als 19 % ist. Wenn 1f03 mit weniger als 1 % zugegen ist, ist die chemische Beständigkeit nicht ausreichend, während bei Gegenwart von mehr als 20 z W03 das Glas stark eingefärbt und für praktische Anwendungsfälle ungeeignet wird. Wenn W03 mit mehr als 6 % zugegen ist, dann wird das Glas gegen Entglasung stabilisiert. Bei Gegenwart von weniger-als 1 z ZrO2 wird die chemische Beständigkeit unzureichend und bei mehr als 9 % Zur92 verringert sich die Stabilität gegen Entglasung. Mit mehr als 4 % SiO2 wird dieses während des Schmelzvorganges nicht ohne weiteres erschmolzen und der Schmelzvorgang verzögert sich unerwünscht. Mit mehr als 4,5 % Y 203 verringert sich die Stabilität gegen Entglasung.- Mit mehr als 5 % Al 203 nimmt der Brechungsindex in unerwünschter Weise ab.
Im Rahmen des vorstehend erwähnten Zusammensetzungsbereiches ist ein Glas, für das PbO = 0 und Al203 = 0 sind, hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit überlegen.
Das optische Glas nach der Erfindung kann wie folgt hergestellt werden. Es werden die entsprechenden Oxide, Carbonate, Nitrate usw. als die Ausgangsmaterialien für die entsprechenden Komponenten benutzt. Sie werden im gewünschten Verhältnis abgewogen; falls erforderlich wird Arsensäure oder dergleichen als Läuterungsmittel zugesetzt; das Ganze wird ausreichend zu einem Rohmaterialansatz gemischt; die Mischung wird in einem Platingefäß in einem elektrischen Ofen auf 1300 - 1400 0C erhitzt; nach dem Aufschmelzen wird die Glasschmelze gerührt und geläutert; das erschmolzene Glas wird homogenisiert, in eine eiserne Form gegossen und der langsamen Abkühlung überlassen.

Die Zusammensetzung (in Gew.-%), der Brechungsindex nd und die Abbezahl vd von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Glases sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben.

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Entsprechend der Erfindung kann also ein hochbrechendes und niedrigdispersives optisches Glas, das kein Thorium enthält und das ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich chemischer Beständigkeit und Stabilität gegen Entglasung besitzt, industriell reproduzierbar hergestellt werden.

Claims

Thoriumfreies optisches Glas hohen Brechungsindexes und niedriger Dispersion Patentansprüche 1. Thoriumfreies optisches Glas hohen Brechungsindexes und niedriger Dispersion, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - das Glas grundsätzlich in das System B2O 3-La2O3-ZnO-RO-ZrO2-WO3 gehört und - folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: B203 22 - 31 La2O3 27 - 44 ZnO 5 - 14 RO 1 - 9 - (wobei RO für eines oder eine Kombination von zwei oder mehr der Erdalkalimetalloxide MgO, CaO, SrO und BaO steht) - jedoch ZnO + RO 11 - 19 ZrO2 1 - 9 WO3 1 - 20 SiO2 0 - 4 Y203 0 - 4,5 PbO 0 - 7 Al2O3 0 - 5.
2. Optisches Glas nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z ei c h ne t , daß es frei von PbO und Al 203 ist.