DE4218377C1 - Optisches Kronglas mit negativer anomaler Teildispersion und hoher UV-Transmission - Google Patents
Optisches Kronglas mit negativer anomaler Teildispersion und hoher UV-TransmissionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Kronglas mit einer negativen anomalen
Teildispersion ΔPg,F′kleiner, gleich -0.006, einem Brechwert nd größer
als 1,52, einer Abbezahl νd größer als 57 bei gleichzeitig sehr hoher UV-
Transmission, besonders im kurzwelligen UV-Bereich 300 nm -250 nm.
Insbesondere können bei geeigneter Schmelzführung für 10 mm Schichtdicke
Transmissionswerte τi größer als 80% bei der für die Mikrolithographie
zukünftig sehr wesentlichen Wellenlänge 250 nm erreicht werden.
Für die Verwendung eines optischen Glases sind als Kenngrößen die
Brechzahl und der Verlauf der Brechzahl mit der Wellenlänge, die
Dispersion entscheidend.
Dabei wird als Brechzahl n im mittleren Bereich des sichtbaren Spektrums
meist noch nd - die Brechzahl bei der Wellenlänge 587.56 nm - angegeben,
wozu die gelbe Heliumlinie als Spektrallinie verwendet wird.
Zunehmend sollte nach DIN 58 925 als Hauptbrechzahl jedoch die Brechzahl ne
bei 546.07 nm angegeben werden, was der grünen Quecksilberlinie entspricht.
Einen Term für die Veränderung der Brechzahl mit der Wellenlänge stellt
die Abbe-Zahl
bzw. nach DIN 58 925
dar, wobei
nF der Brechzahl bei der Wellenlänge 486,13 nm (blaue H-Linie)
nC der Brechzahl bei der Wellenlänge 656,28 nm (rote H-Linie)
nF, der Brechzahl bei der Wellenlänge 479,99 nm (blaue Cd-Linie)
nC, der Brechzahl bei der Wellenlänge 643,85 nm (rote Cd-Linie)
entspricht.
nF der Brechzahl bei der Wellenlänge 486,13 nm (blaue H-Linie)
nC der Brechzahl bei der Wellenlänge 656,28 nm (rote H-Linie)
nF, der Brechzahl bei der Wellenlänge 479,99 nm (blaue Cd-Linie)
nC, der Brechzahl bei der Wellenlänge 643,85 nm (rote Cd-Linie)
entspricht.
Die Differenz nF-nC bzw. nF′-nC′ wird dabei Hauptdispersion genannt.
Andere Differenzen stellen Teildispersionen dar. Relative Teildispersionen
Pg,F′ sind das Verhältnis einer Teildispersion zur Hauptdispersion.
Die relative Teildispersion ΔPg,F′ hier beispielsweise bezogen auf die
Wellenlängen g (435.83 nm/blaue Hg-Linie) und F′ (479.99 nm/blaue Cd-
Linie ist dann gegeben durch:
Ebenso wie die Abbe-Zahl ist die relative Teildispersion eine wichtige Materialkonstante
für ein optisches Glas.
Die Mehrzahl der Gläser erfüllt eine näherungsweise lineare Beziehung zwischen
Px,y und ν, nach Px,y = ax,y + bx,y · ν (Normalgerade).
Gläser, die dieser Gleichung nicht genügen, bezeichnet man als Gläser mit
einer abweichenden, anomalen Teildispersion. Die Gleichung muß dann um
einen zusätzlichen Korrekturterm ΔPx,y erweitert werden:
Px,y = ax,y + bx,y · ν + ΔPx,y
Je nachdem, ob ΔPx,y größer oder kleiner "0" ist, werden die Gläser dann
als Gläser mit positiver oder negativer anomaler Teildispersion bezeichnet.
Durch geeignete Kombination von optischen Gläsern mit unterschiedlicher
Abbe-Zahl kann man den Abbildungsfehler, die chromatische Aberration, bei
Linsensystemen, z. B. für 2 Farben, beseitigen oder zumindest verbessern.
Die für die nicht korrigierten Farben bestehen bleibende restliche chromatische
Aberration (Farbabweichung) wird als sekundäres Spektrum bezeichnet.
Dieser Effekt ist speziell für Hochleistungsoptiken von großem
Nachteil, weil er die Abbildungsschärfe und das Auflösungsvermögen der Optik
verschlechtert.
Durch den Einsatz von Gläsern mit anomaler Teildispersion würde es aber in
optischen Linsensystemen gelingen, das sekundäre Spektrum zu vermindern
und so korrigierte Linsensysteme mit exzellenter Abbildungsschärfe und hohem
Auflösungsvermögen zu erhalten.
Besonders wünschenswert ist eine Korrektur im blauen Bereich des sichtbaren
Spektrums, das durch die oben schon beispielhaft genannte relative
Teildispersion ΔPg,F′ charakterisiert ist.
Alle derzeit bekannten Gläser mit der Besonderheit einer negativen anomalen
Teildispersion sind Boratgläser.
Die Auswahl an optischen Gläsern mit hoher negativer anomaler Teildispersion
von ΔPg, F′ kleiner als -0.006 ist dabei sehr gering.
Für diese Gläser ist eine gewisse Anhäufung im Dispersionsbereich der
Abbe-Zahl um νd = 50 charakteristisch.
Eine Erweiterung des bisherigen Angebotes in Richtung höherer Abbe-Zahlen
wird von den Anwendern gewünscht, da dadurch eine noch verbesserte Korrektur
der optischen Linsensysteme möglich würde.
Das Material mit der extremsten negativen anomalen Teildispersion ist ein
Alaun-Einkristall, mit einer Abweichung von -0.04. Alaun ist chemisch
Kaliumaluminiumsulfat mit zwölf Molekeln Kristallwasser: KAl (SO₄)₂ · 12
H₂O.
Wegen seiner hygroskopen Eigenschaften hat dieses Material in der Optik
jedoch keine praktische Bedeutung erlangt; bei 80°C löst sich Alaun im eigenen
Kristallwasser auf und bei geringer Luftfeuchtigkeit gibt er bereits
bei Zimmertemperatur Kristallwasser an die Umgebung ab.
Ein weiterer Nachteil ist seine geringe Härte.
Eine ausreichende chemische Beständigkeit ist jedoch ein wesentliches Kriterium
für jede praktische Anwendung eines optischen Glases.
Aus diesem Grund ist auch reines B₂O₃-Glas, das Glas mit der absolut größten
anomalen Teildispersion, mit einem extrapolierten ΔPg,F′-Wert von etwa
-0,02 nicht einzusetzen, da es aufgrund seiner strukturbedingten Hygroskopizität
kaum herzustellen ist, und es bereits an der Luft in kurzer Zeit
verwittert.
Ein optisches Glas, das gleichzeitig hohe negative anomale Teildispersion
und eine ausgezeichnete UV-Transmission, besonders im kurzwelligen UV-Bereich
kleiner 300 nm besitzt, ist im Stand der Technik nicht bekannt.
So ist aus der DE 39 17 614 C1 ein optisches Glas mit negativer anomaler
Teildispersion ΔPg, F, mit einem Brechwert von nd < 1.67 und Abbezahlen von
νd < 36 bekannt, mit einer Zusammensetzung (in Gew.-%) von SiO₂ 3-11,
GeO₂ 0-3, Σ SiO₂ + GeO₂ 4.5-11, B₂O₃-35, Al₂O₃ 5-13, ZrO₂ 1-3
TiO₂ 0.2-3, Ta₂O₅ 0.2-1.5, PbO 30-45, Li₂O 0-3, Na₂O 0-3, K₂O 0-3,
Rb₂O 0-3, Cs₂O 0-3, Σ Alkalioxide 0-3, MgO 0-3.5, CaO 0-3.5,
BaO 0-3.5, SrO 0-3.5, Σ Erdalkalioxide 0-6, wenn Σ SiO₂ + GeO₂ 9,
Σ Erdalkalioxide 0-3.5, wenn Σ SiO₂+GeO₂<9, ZnO 0-14, La₂O₃ 0-
3, Nb₂O₅ 0-7, Sb₂O₃ 0-1, As₂O₃ 0-0.3, WO₃ 0-1.5, F- 0-1.
Hier sind günstige Transmissionseigenschaften höchstens bis zum blauen
Spektralbereich zu erwarten; für die Wellenlänge der i-Linie mit 365.01 nm
(ultraviolette Hg-Linie) werden keine Transmissionsangaben gemacht.
Auch unterscheidet sich die DE 39 17 614 C1 in wesentlichen Anteilen der
Glaskomponenten wie z. B. durch einen erheblich geringeren B₂O₃-Gehalt.
Die DD-PS 16 03 07 hat ein optisches Kronglas mit Brechzahlen ne = 1.500-
1.555 und Abbezahlen νe = 57-62 mit negativer anomaler Teildispersion Δνe
< -7, erhöhter Kristallisations- und chemischer Beständigkeit, zum Gegenstand,
das geeignet ist zur Korrektur des sekundären Spektrums in optischen
Systemen, das mindestens die Komponenten B₂O₃-CaO-Li₂O und/oder
Na₂O und Al₂O₃ enthält, mit der Zusammensetzung (in Ma.-%): B₂O₃ 73.0-
7.0; Li₂O und/oder Na₂O 3.0-5.0, Al₂O₃ 4.0-9.0; CaO 2.0-5.0;
MgO 0-5.0; La₂O₃ 0-9.0; ZrO₂ 0-4.5.
Aufgrund des sehr hohen B₂O₃-Gehaltes von 73-87 Ma.-% und des geringen
und damit nicht strukturoptimalen Al₂O₃-Gehaltes von 4-9 Ma.-% ist die
chemische Beständigkeit solcher Gläser, insbesondere für solche mit νe
größer 60, in der Praxis nicht ausreichend.
Auch stabilisierende Zusätze an SiO₂, die die chemische Beständigkeit günstig
beeinflussen können, ohne daß dabei die anomalen Teildispersionseigenschaften
verloren gehen sind hier nicht vorgesehen.
Aus der JP 60-46946 sind UV-durchlässige Gläser vom Borosilikatglastyp bekannt,
die vorwiegend im quaternären System CaO · Al₂O₃ · B₂O₃ · SiO₂
liegen. Die hier vorgestellten Gläser haben - bis auf die Beispiele Nr. 10
und 11 - zu hohe SiO₂-Gehalte, um hohe negative anomale Teildispersionen
zu erreichen.
Die Beispiele Nr. 10 und 11 aber erfüllen die für eine hohe negative
anomale Teildispersion notwendigen Verhältnisse der strukturbestimmenden
Komponenten, Al₂O₃/B₂O₃, (R₂O+MO)/B₂O₃, nicht.
Aus der japanischen Schrift ist keine technische Lehre zu entnehmen, nach
der es möglich wäre, Gläser mit hoher UV-Transmission und gleichzeitig hoher
negativer anomaler Teildispersion herzustellen.
Die DE-AS 13 03 171 hat ein Gemenge zum Erschmelzen von optischen Gläsern
mit anomaler Teildispersion und Abbe-Zahlen von νe = 40 bis νe = 60 sowie
Brechzahlen von ne = 1.52 bis ne = 1.64 zum Inhalt, wobei die Gemenge enthalten
(in Gew.-%): SiO₂ 21.9-40; B₂O₃ 24.0-34.0; Li₂O 2.0-10.0;
Al₂O₃ 3.8-13.0; Ta₂O₅ 2.8-20.8; ZnO bis zu 5.1; Na₂O bis zu 12.0; ZrO₂
bis zu 7.5; WO₃ bis zu 15.0.
Aus der DE-AS 10 22 764 ist ein optisches Glas mit anomaler Teildispersion
bekannt, das aus Borsäure und mindestens einem Alkalioxid und/oder einem
Oxid eines zweiwertigen Elements als Grundsubstanz erschmolzen ist, wobei
es aus 45 bis 80 Molprozent Borsäure, 5-18 Molprozent Alkalioxid
und/oder einem Oxid eines zweiwertigen Elements sowie aus 2-45
Molprozent Oxiden von Lanthan, Tantal, Niob und/oder Bleiphosphat
besteht.
Die DE-AS 13 03 171 und die DE-AS 10 22 764 unterscheiden sich von der
vorliegenden Erfindung in wesentlichen Glaskomponenten und deren Verhältnisse
zueinander. Sie erreichen auch die gewünschte Größenordnung der negativen
anomalen Abweichung in der Teildispersion nicht.
Die DE 40 32 567 A1 legt ein Glas mit negativer anomaler Teildispersion im
blauen Bereich, mit Brechungsindices nd von 1.69-1.83 und Abbezahlen νd
von 29-38.5 offen, mit in Gew.-% auf Oxid-Basis, 0-7.5 SiO₂+GeO₂, 25-
33 B₂O₃, 19-50 PbO, 0-2 HfO, 1-6 ZrO₂, 1-6 ZrO₂+HfO₂, 4-20
Ta₂O₅, 0-8.0 Al₂O₃, 0-4 TiO₂, 0-1 WO₃, 0-7 Nb₂O₅, 0-2 GeO₂, 0
-4.5 Li₂O, 0-4.5 Na₂O, 0-4.5 K₂O, 0-4.5 Σ Alkalioxide, 0-20 Σ
Erdalkalioxide+ZnO, 0-<9 La₂O₃, 0-5.5 Y₂O₃, 0-5.5 Gd₂O₃, 0-
11 Σ La₂O₃+Y₂O₃+Gd₂O₃, 0-10 MgO, 0-16 CaO, 0-16 BaO, 0-16 SrO,
0-16 BaO+SrO, 0-16 ZnO.
Bei diesem Glas handelt es sich um ein Flintglas mit sehr hohen PbO-Gehalten.
Aus der GB-PS 14 44 450 ist eine Glaszusammensetzung mit den folgenden
Komponenten (in Gew.-%) bekannt:
SiO₂ 11.0-32.0; B₂O₃ 17.9-45.5; Al₂O₃ 0-9.6; ZnO 0-4.8; BaO 0-2.2; As₂O₃ 0-0.3; PbO 2-31.5; Sb₂O₃ 0-1.7; K₂O 0-2.0; Na₂O 0-1.0; TiO₂ 0-5.0; La₂O₃ 0-5.0.
SiO₂ 11.0-32.0; B₂O₃ 17.9-45.5; Al₂O₃ 0-9.6; ZnO 0-4.8; BaO 0-2.2; As₂O₃ 0-0.3; PbO 2-31.5; Sb₂O₃ 0-1.7; K₂O 0-2.0; Na₂O 0-1.0; TiO₂ 0-5.0; La₂O₃ 0-5.0.
Gegenstand dieses GB-Patentes ist die Herstellung von photochromen, multifocalen
Linsen für Brillen, wobei die hier genannten Zusammensetzungen
speziell für die höher lichtbrechenden Teilsegmente der multifocalen
Glaslinsen verwendet werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, optische Krongläser im Bereich der optischen
Lage nd<1.52, νd<57 mit hoher negativer anomaler Teildispersion,
bei gleichzeitig sehr hoher UV-Transmission zur Verfügung zu stellen, die
eine ausreichende Kristallisationsstabilität und chemische Beständigkeit
aufweisen, und die in guter optischer Qualität reproduzierbar und preisgünstig
herzustellen sind.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 vorgestellte Glas gelöst.
Das Glas nach der vorliegenden Erfindung enthält, auf Oxidbasis (in % Massegehalt) gerechnet,
40-72 B₂O₃, 9-31 Al₂O₃, 0-15 SiO₂, 0.1-0.5 H₂O, 0-12 Li₂O; wobei die Summe R₂O (R=Li, Na, K, Rb, Cs) 0-20 beträgt und 0-20 MgO, 0- 20 CaO, 0-20 SrO, 0-20 BaO, wobei die Summe MO (M=Mg, Ca, Sr, Ba) 0- 30 beträgt, und wobei die Summe aus R₂O und MO jedenfalls größer 5 ist und 0-10 ZnO und wobei die Summe PbO, WO₃, TiO₂ 0-5 und ZrO₂, SnO₂, GeO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, P₂O₅, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Ga₂O₃ 0-10, und die Läuter- und Reduktionsmittel 0-3, bei molaren Verhältnissen von Al₂O₃ zu B₂O₃ wie 0.2-0.3 und (R₂O+MO) zu B₂O₃ wie 0.1-0.4, betragen.
40-72 B₂O₃, 9-31 Al₂O₃, 0-15 SiO₂, 0.1-0.5 H₂O, 0-12 Li₂O; wobei die Summe R₂O (R=Li, Na, K, Rb, Cs) 0-20 beträgt und 0-20 MgO, 0- 20 CaO, 0-20 SrO, 0-20 BaO, wobei die Summe MO (M=Mg, Ca, Sr, Ba) 0- 30 beträgt, und wobei die Summe aus R₂O und MO jedenfalls größer 5 ist und 0-10 ZnO und wobei die Summe PbO, WO₃, TiO₂ 0-5 und ZrO₂, SnO₂, GeO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, P₂O₅, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Ga₂O₃ 0-10, und die Läuter- und Reduktionsmittel 0-3, bei molaren Verhältnissen von Al₂O₃ zu B₂O₃ wie 0.2-0.3 und (R₂O+MO) zu B₂O₃ wie 0.1-0.4, betragen.
Die erfindungsgemäßen Gläser erfüllen gleichzeitig die Forderung
nach hoher negativer anomaler Teildispersion ΔPg,F′ und sehr hoher UV-
Lichtdurchlässigkeit.
Sie können mittels der heute üblichen modernen technischen Glasschmelzverfahren
preiswert und reproduzierbar in optisch guter Qualität hergestellt
werden.
Als erfindungswesentlich wurde gefunden, daß die strukturoptimalen molaren
Verhältnisgrößen von Al₂O₃ zu B₂O₃ zwischen 0.2-0.3 und von (R₂O+MO) zu
B₂O₃ in den Grenzen von 0.1-0.4 mit R=Li, Na, Rb, Cs und M=Mg,
Ca, Sr, Ba, eine Glasstruktur mit überwiegendem Anteil an Boroxol-
Ringstruktur-Elementen garantieren, deren Vorhandensein einerseits Voraussetzung
für eine sehr hohe UV-Transmission ist und andererseits auch den
Einbau an OH-Schwingungsdipolen ermöglicht, der unverzichtbar zum Erreichen
einer hohen negativen anomalen Teildispersion ist.
Die erfindungsgemäßen Glaseigenschaften sind nur dann zu realisieren, wenn
die oben genannten strukturbestimmenden Glaszusammensetzungsbereiche und
molaren Verhältnisgrößen in den Grenzen nach der Erfindung eingehalten
werden.
Die wesentlichen Komponenten, die die Gläser nach der Erfindung aufbauen,
sind B₂O₃, Al₂O₃ und besonders auch H₂O, in das Glasnetzwerk als Strukturgruppe
X-OH, mit X=B, Al, Si, eingebaut und in bevorzugter Ausführungsform
mit Li₂O als R₂O bzw. CaO als MO und gegebenenfalls SiO₂.
Der Einsatz der Komponenten ZrO₂, SnO₂, GeO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, P₂O₅, La₂O₃,
Y₂O₃, Gd₂O₃ und Ga₂O₃ ist möglich und z. B. zur Einstellung höherer Brechzahlen
notwendig.
Diese Komponenten werden aber aufgrund der damit verbundenen zum Teil erheblich
höheren Rohstoffkosten nur Ausnahmefällen und Spezialanwendungen
vorbehalten sein.
Der Zusatz von Glasbestandteilen mit großer Eigenabsorption im UV-Bereich
wie z. B. PbO, WO₃ und TiO₂ muß dagegen auf möglichst kleine Mengen begrenzt
werden, um die guten UV-Transmissionseigenschaften beizubehalten.
Darüberhinaus wurde gefunden, daß der Einbau von definierten "Wasser"-mengen
in die Struktur der Gläser nach der Erfindung von entscheidender Bedeutung
für die hohe negative anomale Teildispersion ist.
Eine eindeutige, quasilineare Abhängigkeit der negativen anomalen Teildispersion
vom absoluten Wassergehalt im Glas ist jedoch nicht erkennbar
(Ausführungsbeispiel 15 und 17).
Die für die wesentlichen Glaskomponenten nach der Erfindung gefundenen
strukturbestimmenden Verhältnisgrößen gestatten einen im Sinne hoher negativer
anomaler Teildispersion sehr günstigen Einbau der OH-Gruppen in die
Glasstruktur.
In die erfindungsgemäßen Gläser müssen daher mindestens 0.1-0.5%
Massengehalt H₂O eingebaut werden, um die Aufgabe der Erfindung, nämlich
hohe negative anomale Teildispersion zu erreichen, zu lösen.
Für die erfindungsgemäßen Gläser haben sich hinsichtlich der
kristallisations- und chemischen Beständigkeit folgende Zusammensetzungsbereiche
(in % Massengehalt) und Bedingungen (molar) als besonders vorteilhaft
erwiesen:
B₂O₃ 50-65, Al₂O₃ 15-28, SiO₂ 1-10, H₂O 0.12-0.2, Li₂O 0-7, CaO 4-18, Σ Li₂O+CaO 5-20, Läuter- und Reduktionsmittel 0-3, wobei das molare Verhältnis von Al₂O₃ zu B₂O₃ zwischen 0.2-0.3 und das molare Verhältnis von (LiO₂+CaO) zu B₂O₃ zwischen 0.1-0.4 beträgt.
B₂O₃ 50-65, Al₂O₃ 15-28, SiO₂ 1-10, H₂O 0.12-0.2, Li₂O 0-7, CaO 4-18, Σ Li₂O+CaO 5-20, Läuter- und Reduktionsmittel 0-3, wobei das molare Verhältnis von Al₂O₃ zu B₂O₃ zwischen 0.2-0.3 und das molare Verhältnis von (LiO₂+CaO) zu B₂O₃ zwischen 0.1-0.4 beträgt.
Als Läuter- und Reduktionsmittel können neben den meisten verwendeten Zusätzen
As₂O₃, Sb₂O₃ auch Fluoride, Chloride, Tartrate, Zitrate oder Zinnverbindungen
verwendet werden.
Die Gläser sind einfach herstellbar und ihre Schmelztemperaturen relativ
niedrig.
Die Erfindung wird anhand eines beispielhaften Ausführungsbeispiels und
der in der Tabelle I, II und III angegebenen 18 Zusammensetzungen der
Gläser und deren Eigenschaften weiter verdeutlicht.
Die Angaben zur Zusammensetzung der Gläser werden in % Massengehalt gegeben.
Desweiteren bedeuten:
Ti (400) bzw. Ti (250) die Reintransmission bei 400 bzw. 250 nm für 10 mm
Probendicke.
Die angegebenen H₂O-Gehalte wurden spektroskopisch aus den IR-Transmissionskurven
0.2 mm dicker Proben im Vergleich mit einer Eichkurve (praktisch
OH--frei) bei der Wellenzahl der intensivsten OH-Absorptionsbande
(ca. 3500 cm-1/2800 nm) ermittelt:
E/d = e · C = lg (To/Tdot) · 1/d (cm-1)
C = E/d · e (Mol · l-1)
CMa% = CMol/l · MH2O 10 · p, p=2.2 g/cm-3 (Dichte)
MH2O = 18 (Molmasse)
C = E/d · e (Mol · l-1)
CMa% = CMol/l · MH2O 10 · p, p=2.2 g/cm-3 (Dichte)
MH2O = 18 (Molmasse)
wobei
To: spektraler Transmissionsgrad der "undotierten" Probe.
Tdot: spektraler Transmissionsgrad der "H₂O-dotierten" Probe.
e: Extinktionskoeffizient; e=110 (l·Mol-1·cm-1)
c: Schichtdicke (cm-1)
E/d: Absorption
To: spektraler Transmissionsgrad der "undotierten" Probe.
Tdot: spektraler Transmissionsgrad der "H₂O-dotierten" Probe.
e: Extinktionskoeffizient; e=110 (l·Mol-1·cm-1)
c: Schichtdicke (cm-1)
E/d: Absorption
Weitere in der Tabelle verwendete Abkürzungen:
V₁: Molare Summe (R₂O+MO)/B₂O₃
V₂: molar Al₂O₃/B₂O₃
LM + RM: Summe Läuter- und Reduktionsmittel
V₁: Molare Summe (R₂O+MO)/B₂O₃
V₂: molar Al₂O₃/B₂O₃
LM + RM: Summe Läuter- und Reduktionsmittel
Berechnete Mengen an für optische Gläser üblichen Rohstoffen, wie H₃BO₃,
Al(OH)₃, SiO₂, Oxide, Karbonate, Läuter- und Reduktionsmittel werden
abgewogen und gut gemischt.
Das so erhaltene Gemenge wird bei etwa 1200°C bis 1300°C unter
reduzierenden Bedingungen eingeschmolzen, geläutert und gut
homogenisiert.
Das so behandelte, geschmolzene Glas wird bei 950°C bis 1050°C in eine
vorgewärmte Gußform abgegossen und anschließend bei Temperaturen von 450°C
bis 500°C gekühlt.
Beispiele 13, 14 und 16 wurden nach der Erfindung unter Verwendung der
wasserhaltigen Rohstoffe H₃BO₃ und Al(OH)₃ erschmolzen.
Die Beispiele 15 (und 17) wurden mit den wasserfreien Rohstoffen Al₂O₃ und
B₂O₃ hergestellt, wobei die Glasschmelze des Beispiels 17 zusätzlich noch
unter Argonspülung weiter definiert entwässert wurde.
Die für die Beispiele 15 und 17 ermittelten Werte ΔPg,F, sind größer als -
0.006 und die aus den IR-Transmissionskurven über die OH--Absorptionsbande
ermittelten Wassergehalte sind kleiner als 0,1% Massengehalt.
Diese Beispiele zeigen, daß zur Einstellung hoher negativ anomaler Teildispersion
in den erfindungsgemäßen Gläsern eine Mindestmenge H₂O - gebunden
als X-OH - im Glasnetzwerk erforderlich ist.
Der Gehalt an H₂O, der die besten Ergebnisse, einerseits im Hinblick auf
eine hohe negative anomale Teildispersion, andererseits unter dem Aspekt
der chemischen Beständigkeit der Gläser, brachte, betrug in allen Fällen
zwischen 0.12 und 0.2% Ma.
Werden als Ausgangsrohstoffe "wasserfreie" Komponenten eingesetzt, so muß
mit Hilfe von in der Spezialherstellung bekannten Technologien der gewünschte
H₂O- bzw. OH-Gehalt nachträglich eingestellt werden.
In der Praxis läßt sich der nach der Erfindung zwingend notwendige Gehalt
an H₂O bzw. OH-X jedoch problemlos und kostengünstig durch die Rohstoffe
Borsäure (H₃BO₃) und Tonerdehydrat (Al(OH)₃) einstellen.
Claims (2)
1. Optisches Kronglas mit negativer anomaler Teildispersion ΔPg,F′, mit
einem Brechwert von nd größer als 1.52 und Abbezahlen von νd größer
als 57, bei gleichzeitig sehr hoher UV-Transmission,
gekennzeichnet durch die Zusammensetzung (in % Massengehalt)
40-72 B₂O₃
9-31 Al₂O₃
0-15 SiO₂
0.1-0.5 H₂O
0-12 Li₂O
0-20 Summe R₂O, wobei R=Li, Na, K, Rb, Cs 0-20 MgO
0-20 CaO
0-20 SrO
0-20 BaO
0-30 Summe M0, wobei M = Mg, Ca, Sr, Ba, und die Summe (R₂O+M0)
<5
ZnO 0-10
Summe PbO, WO₃, TiO₂ 0-5
Summe ZrO₂, SnO₂, GeO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, P₂O₅, La₂O₃, Y₂O₃, Gd₂O₃, Ga₂O₃ 0-10
Summe Läuter- und Reduktionsmittel 0-3,
wobei das molare Verhältnis von Al₂O₃ zu B₂O₃ zwischen 0.2-0.3, und
das molare Verhältnis von (R₂O+MO) zu B₂O₃ zwischen 0.1-0.4 beträgt.
9-31 Al₂O₃
0-15 SiO₂
0.1-0.5 H₂O
0-12 Li₂O
0-20 Summe R₂O, wobei R=Li, Na, K, Rb, Cs 0-20 MgO
0-20 CaO
0-20 SrO
0-20 BaO
0-30 Summe M0, wobei M = Mg, Ca, Sr, Ba, und die
2. Optisches Kronglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
die Zusammensetzung (% Massengehalt):
50-65 B₂O₃
15-28 Al₂O₃
1-10 SiO₂
0.12-0.2 H₂O
0-7 Li₂O
4-18 CaO Summe Li₂O+CaO
5-20
Läuter- und Reduktionsmittel 0-3,
wobei das molare Verhältnis von Al₂O₃ zu B₂O₃ zwischen 0.2-0.3, und
das molare Verhältnis von (Li₂O+CaO) zu B₂O₃ zwischen 0.1-0.4 beträgt.
15-28 Al₂O₃
1-10 SiO₂
0.12-0.2 H₂O
0-7 Li₂O
4-18 CaO
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FR9306671A FR2691961B1 (fr) | 1992-06-04 | 1993-06-03 | Verre optique du type crown, dote d'une dispersion partielle anormale negative et d'une transmission elevee dans l'uv. |
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1993
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- 1993-06-03 FR FR9306671A patent/FR2691961B1/fr not_active Expired - Fee Related
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