JPH0393645A - 紫外線透過ガラス - Google Patents

紫外線透過ガラス

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JPH0393645A
JPH0393645A JP22813989A JP22813989A JPH0393645A JP H0393645 A JPH0393645 A JP H0393645A JP 22813989 A JP22813989 A JP 22813989A JP 22813989 A JP22813989 A JP 22813989A JP H0393645 A JPH0393645 A JP H0393645A
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JP
Japan
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weight
glass
3ppm
melting
crucible
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JP22813989A
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English (en)
Inventor
Shinji Fukumoto
真次 福本
Katsunari Takenaka
竹中 克成
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は紫外線透過ガラスに関する。
従来技術および課題 近年、紫外線撮影用レンズ(考古学、警察鑑定等に用い
る)、紫外線消去EFROMの窓用ガラス、および水銀
ランプを光源に用いる光学系等に使用される光学ガラス
においては、より短波長の光を、より高効率に透過し、
かつ耐ソラリゼーシBン性に優れた紫外線透過ガラスが
望まれている。
特に、ステッパーに使用される縮小投影レンズにおいて
は、レンズ単品の芯厚も厚く、レンズ枚数も多いので、
紫外域において内部透過率〉95%で、かつ紫外線照射
による透過率の劣化がないこと(耐ソラリゼーシaン性
)が要求されている。
また、従来の紫外線透過ガラスに於ては、d線に対する
屈折率が1.55未満であったが、縮小投影レンズ等の
紫外域の光学系に於ては、色収差補正の為に、より高屈
折率の光学ガラスが必要になってきた。
紫外線透過ガラスとしては、特公昭54−36164号
公報に: B !0 1−S io .−La,O .−Z ro
−2価金属酸化物の組或物およびSnO.の導入による
還元技術が開示されており、透過率λT80> 3 6
 5 n■(ガラス厚10mm透過波長)が達或されて
いる:特開昭55−3329号公報: B.O.−Sin.−La.O,−Yb.03の組或物
およびSnO.の導入による還元技術が開示されている
透過率λT80> 3 6 5 nm(ガラス厚10m
a+透過波長)が達威されている; 特公昭55−37500号公報および特公昭56−40
094号公報にはp,o,系の組戊物が開示されており
、透過率λT80> 3 6 5 nm(ガラス厚10
+am透過波長)が達威されている:特開昭58−13
0136号公報: P!01−Ta,O.系組威物が開示されており、透過
率λT80> 3 6 5 n+m(ガラス厚10mm
透過波長)が達虞されている; 特開昭60−46946号公報: B.0.−Sin.−1!.0.−CaO系組虞物が開
示されており、Fe,On<0.03重量%であり、少
量の還元剤を含有させてもよい旨の記載がある。
厚さ3.6a+m、λ−25.7n−の透過率は約69
%である: 特開昭60−77144号公報: 33 20 3− S to t  Nano  AQ
zO s系組放物が開示されており、F2.5〜10重
量%であり、SnO2による還元に関する記載がある。
厚さlIIIII1であり、λ−253.7nmの透過
率は8 0〜8 5%である; 特開昭60−200842号公報: S io z − B 20 @ − Aff10 z
 − R !Oおよびpxo.1〜6重量%の組或物か
らなる多孔質の反射防止膜(表面処理)を有するガラス
が開示されている;特開昭60−215547号公報: Sin.−AQ2O3−B,O,−CaO−HgO−B
aOおよびFe!03く2O0ppffiからなる組成
物開示されている。透過$−80%が達威されている:
特開昭6 1−20 1640号公報:Sing−B1
03−AQ@O,−Nano−(CaO+HgO+Zn
O)−NiO−Cooの組成物が開示されている; 特開昭62−27346号公報: P .0 . − S io . − AQ.0.の組
成物が開示されている; 特開昭62−65951号公報: P 1 0& − B * O s − A Q* O
 sおよびNip(15重量%、C00くl5重量%か
らなる組戊物が開示されている: 特開昭62−87433号公報: SiO*−B103  BaOからなり、Feおよびそ
の他の遷移金属< 1 ppmの組成物が開示されてい
る。
透過率λT80−300〜320(ガラス厚10mm透
過波長)が達威されている; 特開昭62−153142号公報: S 101−B 2 0 s − A Q ! O S
 − R @ O − R O カらなる組成物および
還元剤カーボン、酒石酸、Si,Aff,を使用する記
載がある。厚さl mn+,λ−253.7nmでの透
過率75%が達威されている;特開昭63−11544
号公報: P 20 *− La10 3  L iloの組虞物
が開示されている: 特開昭63−265840号公報: Si01−B103−P*Os−TiO!−Nb*Os
−(Z no 十P bo )− (L ixO + 
NatO +K *O )の組或物が開示されており、
透過率λT80> 4 2 0が達威されている: 特開昭63−282139号公報: SiO*−A(lxos  B!OS  Na=0−(
t.i,o+K2O)−BaO−(As.O,+Sb,
O,)−NiO−C00の組或物が開示されている; 等が知られているが、本発明とは戊分系および紫外部で
の高い透過率にする為の方法が異なり、また透過率のよ
り向上が望まれる。
また、J .Non−Cryst.Solids l 
O 7(1 989)、30頁には、高純度原料を使っ
た3!R分アルカリ土類一メタリン酸塩ガラスが開示さ
れているが本発明と戊分系が異なり、透過率λT50(
厚さ10一一、透過率50%の波長)− 1 9 5〜
300na+である。
発明が解決しようとする課題 本発明は、紫外域における透過率が大きく、なおかつ紫
外線照射による透過率の劣化のない(あるいは極めて少
ない)光学ガラス、さらに詳しくはアッベ数νdが47
〜61,屈折率ndが1.63〜1.76であり、かつ
10mm厚で80%以上の透過率が得られる波長が32
0nm以下である光学ガラスを提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 すなわち、本発明は下記組或ガラスを溶融して作製した
耐ソラリゼーション性に優れた紫外線高透過ガラス; Sing B!03 BaO La!Os MgO CaO SrO ZnO ZrO. Y203 Na.O K!0 122O, 1〜27重量% l5〜40重量% 6〜45重量% 7〜45重量% 0〜10重量% 0〜30重量% 0−11重量% 0〜40重量% 0〜 8重量% 0〜 3重量% 0〜 5重量% 0〜 5重量% 0〜 5重量% F e        < 3 ppmc r    
    < 3 ppm還元性添加物    く0.2
 重量%(ただし、Fe%Crおよびその他の遷移金属
の含量は3 ppa+より少ない)に関する。
このように製造したガラスは、耐ンラリゼーション性も
、良好である。
一般にガラスにおける紫外域での主な吸収原因は (1)ガラス中のF e S +、およびC『●“を初
めとする多くの遷移金属イオン (2)ガラス中に溶けだした白金(溶融るつぼが白金で
ある場合) (3)ガラス構造による紫外域での基礎吸収等がある。
一方、紫外線透過ガラスに使われる波長は、おおよそ2
 5 0〜4 4 0na+付近であり、前記(3)に
よる吸収は、この波長より短波長側にあると思われ、ガ
ラス成分に吸収のない戒分を使用する限り、2 5 0
〜4 4 0nm付近の吸収は、主に(1)、および(
2)によると思われる。特に、(1)のFe”◆或はC
 r”の吸収波長はFe”+が380nm,Cr●◆が
350nmであり、かつ吸収係数が大きく、少量混入し
ても透過率の劣化を招く。
本発明は、鉄、クロムであっても、その原子価状態がF
e” 、Cr”の低原子状態であれば、その吸収波長は
、F”” ” l 0 5 0 n11% C rエ+
:430n閣であることを利用するものである。
SiO1は、その含有量が1重量%(以下wt%と示す
)未満では、B.0,の揮発が激しくなるので脈理が生
じあくなる上に、化学的耐久性が悪くなる。また、Si
n.の含有量が27vt%より多くなると、溶融温度が
高くなる上に、ガラス粘度が高くなり、溶融性が悪くな
る. B!0,は、その含有量が15wt%未満では、液相温
度が高くなり、40wt%より多いと揮発が激しくなっ
て、脈理が生じ易くなる。
BaOおよびLa.O.はガラスを高屈折率低分散にす
る虞分であり、本発明の目標とする光学性能を達虞する
為に必要であると共に、ガラス粘度を適当に下げるもの
で、Singの融解助剤としても働く。そして、BaO
の含有量が6wt%未満では、これらの働きが充分でな
くなり、一方、45wt%より多いと化学的耐久性が悪
くなる。またLagO,の含有量が7wt%未満でも、
これらの働きが十分でなくなり、45wt%より多いと
液相温度が高くなる。
MgO,Cab1Sr’s ZnOs ZrO,および
Y.O.は、BaOおよびLa2O3と類似した光学性
能を持つものでBaOと共に用いられる。MgO,Ca
b,SrO,ZrO=およびY2O,は、それぞれlQ
wt%、30wt%、11wt%、8wt%、3wt%
より多くなると液相温度が高くなる。また、ZnOは4
0wt%より多いと、ガラス粘度が低くなる。
Na10およびK2Oは溶融助剤として、また、ガラス
粘度を調整するために加えられうるが、それぞれ5vt
%より多いと化学的耐久性が悪くなる。
/12O,は、ガラスの化学的耐久性を向上させる慟き
があるが、5wt%より多いと、逆にガラス粘性が高く
なり、溶融性が悪くなる。
還元性添加物としてはSi,C等が挙げられ、それらの
物質は、原料中および工程(るつぼ)から混入した不純
物(鉄、クロム等)を低原子価状態に還元し、紫外域で
の透過率向上の働きをする。それらの使用量は、0−2
wt%までの量であり、siについては0 . l v
t%までの量が好ましい。還元性物質を0.2wt%以
上使用すると、それらの物質がガラス中に未溶融物とし
て残り、逆に紫外線透過率の劣化をもたらす。
Fe34、C,msは、紫外域での透過率を大きく劣化
させる虞分であり、その吸収系数が大きい為、Fe及び
Crとしてそれぞれapp一以下の含量とする。 Fe
,Crおよびその他の遷移金属(例えばMn,Ni%C
o)等は、紫外域での透過率の劣化の観点からそれらの
合計量が3 ppva以下となるようにする。
光学ガラスの製造は、ガラス原料(粉体)を1回溶融、
混合して得られる溶融物を所望の型に流し込み、冷却固
化形或することを行ないうる。別の方法としてガラス原
料(粉体)を粗溶解し、カレット(ガラス粒子)を一旦
作り、光学恒数を合わせる為に、その後仕上げ溶融する
ことも行なわれる。
前者の製法の場合には、るつぼとして高純度なセラミッ
クスのものを使用する。後者の製法の場合も、粗溶解に
は高純度なセラミックスるつぼを使用し、仕上げ溶解に
中性、或は還元性雰囲気下で高純度な白金るつぼを使用
することが好ましい。
このように高純度セラミックスを使用するのは、本発明
は還元剤を使用するため、粗溶解では白金るつぼを使用
しにくいためである。
高純度なセラミックスるつぼとしては、石英、アルミナ
、カーボン等の材料からなり、その材料中の不純物がF
 e< 3 pptns C r< 3 pI’Lその
他の遷移金属(例えば(Mn%Ni%Co)等の含量が
3 ppmであるものを使用する。かかるるつぼの使用
はガラス組或物中にFe,Cr等の混入防止に有効であ
る。
高純度白金金るつぼとしては、不純物およびその量が上
記高純度なセラミックスるつぼと同様のものを使用する
ことが好ましい。そのような高純度白金を使用するのは
高純度セラミックスるつぼを使用するのと同様の理由に
よる。
ガラスレンズの溶融を通常の空気雰囲気下で行うことも
可能であるが、中性雰囲気下あるいは還元性雰囲気下で
行うことは有用である。
中性雰囲気下での溶融は、低原子価状態にしたFe” 
、Cr”+を高原子化状態(Fe” 、Cr” :紫外
域での吸収)になるのを防ぐのに有効であり、かかる雰
囲気は、Ar1N1等の不活性ガスを使用することによ
り可能である。
還元性雰囲気下での溶融は、高原子価状態(Fe”C 
r”等)を低原子価状態(Fe” 、Cr” )に還元
する働きをすとともに、低原子価状態にしたFe” 、
Cr3+を高原子化状態(Fes+、Cr′+)になる
のを防ぐのにも有効である。かかる雰囲気は、N,、A
r等の不活性気体に、5容量%程度のH,、Go等の還
元性気体を混合することにより得られる。
本発明の紫外線透過ガラスの作製を全工程を通じて中性
雰囲気または還元性雰囲気下で行なうと、還元剤の添加
は必ずしも必要ではなく、その場合にも、本発明の目的
を達或できることを見出だした. 二二に本発明は下記組或ガラスを、非酸化性雰囲気下で
溶融することを特徴とする耐ソラリゼーション性に優れ
た紫外線高透過ガラス:Si01        1〜
27重量%B*Os       15〜40重量%B
aO        6〜45重量%L am o z
       7 〜4 5重量%MgO      
  0〜10重量%CaO         0〜30
重量%SrO         O”11重量%ZnO
        0〜40重量%ZrO.      
  0〜 8重量%y,o,        0〜 3
重量%Na.0        0〜 5重量%K,O
        0〜 5重量%Aa,o,     
  0〜 5重量%F e         < a 
pp■C r        < 3 ppm(ただし
、Fe,Crおよびその他の遷移金属の含量はapp一
より少ない)を提供するものである。
非酸化性雰囲気は、前記した中性雰囲気または還元性雰
囲気を意味する。
還元手法のみを使うことは、使わない場合より、Fe”
◆−* p 6” 、( r” −11( r”+の酸
化還元平衡を積極的に還元状態Fe!+ 、C,$4の
方へずらすことができ、相対的にガラスに混入している
総鉄量、総クロム量のうちFe!+、Crs+の割合を
多くできる。
そのためにも原料は不純物(鉄、クロム等)を極力少な
くした高純度原料を使用し、ガラス溶融るつぼは、前記
したような高純度セラミックス製るつぼまたは白金製る
つぼを使用することが好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
!隻豊 本発明の耐ソラリゼーシ1ンに優れた紫外線透過ガラス
を、表1および表2に示した組或、条件下で以下のよう
にして作製した。
尚、ガラス原料中のFe,Crおよびその他の遷移金属
の合計含量は3 pp’lA以下で行った。
(1)  一回溶融 表1中最上段の数字1−14は、一回溶融してガラスを
製造した場合の実施例を示す。
表lに示す組虞ガラスを、ガラス量として100gを石
英るつぼ中、1250〜1350℃の温度で溶融、攪拌
後、予熱した鋳型に流し込み威形、徐冷することによっ
て製造した。
(2)2回溶融 表1中、最上段の数字1−R−14−Rは2回溶融して
ガラスを製造した場合の実施例を示す。
2回目の溶融は、溶融時に非酸化性雰囲気を使った。ガ
ラスは上記(1)で使用した同様の組虞のガラスを非酸
化性雰囲気下、白金るつぼ中1200〜1300℃の温
度で溶融、攪拌後、予熱した鋳型に流み成形し、徐冷し
て製造した. (3)雰囲気 表2中、最上段の数字1−E−14−Eは、還元剤を使
用せず、非酸化性雰囲気を使った実施例を示す。表2に
示す組虞ガラスを、ガラス量として100gを白金、石
英、アルミナ、およびカーボンるつぼ中、非酸化性雰囲
気下、1250〜1350℃の温度で溶融し、攪拌後、
予熱した鋳型に流し込んでfRM%徐冷して製造した。
比較例として、R−2、R−7を表2中に示した。
なお表中のそれぞれの原料としては、炭酸塩、硝酸塩、
および酸化物等の適当な化合物を用いた。
また各表中、λT80は日本光学硝子工業会規格に基づ
き、厚さ10wmで対面を平行に鏡面研磨した試料の分
光透過車曲線を求め、透過率80%の波長を示したもの
である.λ′T80は、同規格に基づき前試料にIOO
W高圧水銀灯から31)+m離して、3時間照射し、2
0分後にλT80と同様にして測定したものである。
雰囲気の備中,N2は窒素、Arはアルゴン、H2は9
5%窒素+5%水素、COは95%窒素+5%一酸化炭
素をそれぞれ表す。
また(nd − 1 )の値は(nd−1)*1000
0の値を表す。
(以下、余白) 発明の効果 本発明の紫外線透過ガラスは、紫外線透過率が大きく、
耐紫外線劣化性に優れている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記組成ガラスを溶融して作製した耐ソラリゼーシ
    ョン性に優れた紫外線高透過ガラス;SiO_21〜2
    7重量% B_2O_315〜40重量% BaO6〜45重量% La_2O_37〜45重量% MgO0〜10重量% CaO0〜30重量% SrO0〜11重量% ZnO0〜40重量% ZrO_20〜8重量% Y_2O_30〜3重量% Na_2O0〜5重量% K_2O0〜5重量% Al_2O_30〜5重量% Fe<3ppm Cr<3ppm 還元性添加物<0.2重量% ただし、Fe、Crおよびその他の遷移金属の含量は3
    ppmより少ない。 2、還元性添加物がSiであり、その添加量がSi<0
    .1重量%である請求項1記載のガラス。 3、還元性添加物がCであり、その添加量がC<0.2
    重量%である請求項1記載のガラス。 4、溶融する際のるつぼが、高純度石英、アルミナ、白
    金およびカーボンである請求項1〜3記載のガラス。 5、溶融する際のるつぼの不純物量が、Fe<3ppm
    、Cr<3ppm、およびその他の遷移金属の含量<3
    ppmである請求項4記載のるつぼ。 6、溶融が粗溶融と再溶融からなり、再溶融が高純度白
    金るつぼで行なわれる請求項1〜5いずれかに記載のガ
    ラス。 7、高純度白金がFe<3ppm、Cr<3ppm、お
    よびその他の遷移金属の含量<3ppmの純度である請
    求項6記載のるつぼ。 8、再溶融をAr、およびN_2の中性雰囲気、或はN
    _2+5%H_2およびN_2+5%COの還元性雰囲
    気で行なう請求項1〜6記載のガラス。 9、下記組成ガラスを、非酸化性雰囲気下で溶融するこ
    とを特徴とする耐ソラリゼーション性に優れた紫外線高
    透過ガラス; SiO_21〜27重量% B_2O_315〜40重量% BaO6〜45重量% La_2O_37〜45重量% MgO0〜10重量% CaO0〜30重量% SrO0〜11重量% ZnO0〜40重量% ZrO_20〜8重量% Y_2O_30〜3重量% Na_2O0〜5重量% K_2O0〜5重量% Al_2O_30〜5重量% Fe<3ppm Cr<3ppm ただし、Fe、Cr、およびその他の遷移金属の含量は
    3ppmより少ない。 10、非酸化性雰囲気が、Ar、およびN_2の中性雰
    囲気である請求項9記載のガラス。 11、非酸化性雰囲気が、N_2+5%H2、およびN
    _2+5%COの還元性雰囲気である請求項9記載のガ
    ラス。 12、溶融する際のるつぼが、高純度石英、アルミナ、
    白金、およびカーボンである請求項9記載のガラス。 13、溶融する際のるつぼの不純物量が、Fe<3pp
    m、Cr<3ppm、およびその他の遷移金属の含量<
    3ppmである請求項12記載のるつぼ。
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