KR102059897B1 - Glasses for long wavelength infrared fillter applications - Google Patents
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Abstract
원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 개시되며, 상기 원적외선 대역 필터용 유리 조성물은, 적외선 대역의 빛을 투과시키는 모 조성영역을 가지고, 희토류 및 전이금속 중 하나 이상을 함유하는 첨가물을 포함하되, 상기 첨가물에 의해, 적외선 대역 중 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수된다.A glass composition for a far infrared band filter is disclosed, wherein the glass composition for a far infrared band filter includes an additive having a parent composition region for transmitting light in the infrared band and containing at least one of rare earth and transition metal, As a result, light in the infrared band other than the far infrared band is absorbed.
Description
본원은 원적외선 대역 필터용 유리 조성물에 관한 것이다.The present application relates to a glass composition for a far infrared band pass filter.
적외선 카메라는 기존 군수 분야에서 야간 투시경과 같은 특수분야에 주로 사용되다가 점차 차량용 나이트 비전, 생체 인식, 화재 감시와 같은 민수 분야에서 그 수요가 급증하고 있는 추세이다. 특히 최근에 스마트폰에 장착되어 사용 가능한 모듈형 적외선 카메라의 상용화가 이루어져, 앞으로 다양한 전자 기기, 일상 생활 등에서 적외선 카메라가 적용될 가능성이 제시되고 있다.Infrared cameras are mainly used in special fields such as night vision in the military, but the demand is increasing in civil fields such as automotive night vision, biometrics and fire surveillance. In particular, recently, the commercialization of the modular infrared camera that can be mounted on the smart phone has been commercialized, it is proposed that the infrared camera is applied to a variety of electronic devices, everyday life in the future.
적외선 카메라는 중적외선 대역(3 ㎛ 내지 5 ㎛) 카메라와 원적외선 대역(8 ㎛ 내지 12 ㎛) 카메라로 구분된다. 적외선 카메라는 흑체복사 원리에 의해 온도에 따른 물체가 발산하는 파장을 열화상 이미지로 시각화 하는 장비인데, 중적외선은 화재와 같은 고온의 물체에서 발산하는 파장을 이용하는 것이고, 원적외선 카메라는 항온 동물의 체온이 발산하는 흑체복사 스펙트럼의 피크 파장(~10 ㎛)을 이용할 수 있다.Infrared cameras are classified into mid-infrared band cameras (3 μm to 5 μm) and far infrared band (8 μm to 12 μm) cameras. Infrared camera is a device that visualizes the wavelength emitted by the object according to the black body radiation principle as a thermal image.Middle infrared uses the wavelength emitted by a high temperature object such as fire, and the far infrared camera uses the body temperature of constant temperature animal. The peak wavelength (˜10 μm) of this diverging blackbody radiation spectrum can be used.
그런데, 원적외선 카메라의 경우 상용 가시광 카메라에 비해 화질이 현저히 낮은 상황이므로, 볼로미터 방식 적외선 센서의 개발과 같은 화질 개선을 위한 노력이 지속적으로 진행 중인 상황이다. 또한, 물체의 열적 정보를 더욱 정확하게 파악하기 위해 필터를 이용해 원적외선 카메라의 목표 파장 대역인 8 ㎛ - 12 ㎛을 제외한 빛의 투과를 감소시키는 것이 고려될 수 있다.However, since far infrared cameras have a significantly lower image quality than commercial visible light cameras, efforts to improve image quality such as development of a bolometer-type infrared sensor are continuously underway. Further, in order to more accurately grasp the thermal information of the object, it may be considered to use a filter to reduce the transmission of light except for the target wavelength band of 8 μm to 12 μm of the far infrared camera.
구체적으로, 앞서 언급한 바와 같이 적외선 카메라는 물체의 복사광을 측정하여 사물의 열적 정보를 얻는 것이므로 고온의 물질이 없는 경우, 반사광의 중적외선 및 근적외선은 사물의 열적 정보를 왜곡 시키는 주요 요인이 될 수 있다. 이에 따라, 원적외선 대역을 선별하여 필터링할 수 있는 필터 렌즈가 필요하나, 일반적으로 가시광 카메라는 필터 종류가 매우 다양(예를 들어, 롱패스 필터(LWPF), 숏패스 필터(SWPF), 밴드패스 필터(Bandpass Filter), 노치필터(Notch Filter), ND 필터(Neutral Density Filter) 등이 있다)한것과 비교하여 원적외선 대역까지 투과할 수 있는 광소재의 경우 아직 해당파장 대역을 선별하여 활용할 수 있는 필터 렌즈가 전무한 실정이다.Specifically, as mentioned above, since an infrared camera obtains thermal information of an object by measuring radiant light of an object, in the absence of a high temperature material, the mid-infrared and near-infrared rays of reflected light may become the main factors that distort the thermal information of an object. Can be. Accordingly, a filter lens capable of filtering and filtering far-infrared bands is required, but in general, a visible light camera has a wide variety of filter types (eg, long pass filter (LWPF), short pass filter (SWPF), and band pass filter). (Bandpass Filter, Notch Filter, ND Filter, etc.) In the case of optical material that can penetrate far-infrared band, it is still available to filter the wavelength band. There is no situation.
현재까지는 적외선 카메라에 이와 같은 필터 렌즈가 반드시 필요한 것은 아니나, 향후 적외선 카메라의 해상도가 더욱 향상되면서 다양한 요구 사항을 만족하는 필터 소재에 대한 수요가 발생하게 될 것이므로, 적외선 렌즈 표면에 대한 다층박막 코팅을 통해 투과스펙트럼을 조절하는 방법보다 우수한 방안이 필요하다.Until now, such a filter lens is not necessary for an infrared camera, but as the resolution of an infrared camera is further improved, there will be a demand for a filter material satisfying various requirements. Therefore, a multilayer thin film coating on an infrared lens surface is required. There is a need for a better solution than the method of controlling the transmission spectrum.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제1494439호에 개시되어 있다.Background art of the present application is disclosed in Korean Patent No. 1494439.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원적외선 대역을 필터링할 수 있는 유리 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention to provide a glass composition that can filter the far infrared band.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물은, 적외선 대역의 빛을 투과시키는 모 조성영역을 가지고, 희토류 및 전이금속 중 하나 이상을 함유하는 첨가물을 포함하되, 상기 첨가물에 의해, 적외선 대역 중 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수될 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the glass composition for the far infrared band filter according to the first aspect of the present application has a parent composition region for transmitting light in the infrared band, containing one or more of rare earth and transition metal Including an additive, by the additive, light other than the far infrared band of the infrared band can be absorbed.
본원의 제2 측면에 따른 적외선 투과 렌즈는, 본원의 제1 측면에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물을 포함할 수 있다.The infrared transmitting lens according to the second aspect of the present application may include the glass composition for the far infrared band filter according to the first aspect of the present application.
또한, 본원의 제3 측면에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산 조절 방법은, (a) 전자천이 흡수가 커지면 굴절률 분산값이 커지는 특성에 기반하여, 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량에 따라 전자천이 흡수가 커지는 파수를 측정하고, 측정된 흡수강도 및 파수와의 관계에 대하여 Kramers-Kronig 관계식을 적용함으로써, 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량에 따른 상기 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 산출하는 단계; 및 (b) 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량을 조절하면서 상기 (a) 단계를 반복적으로 수행하여, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the refractive index dispersion control method of the glass composition for a far infrared ray band filter according to the third aspect of the present invention, based on the (a) the characteristic that the refractive index dispersion value increases when the electron transition is increased, the content of the rare earth and the content of the transition metal By measuring the wave number of the electron transfer is increased according to, and applying the Kramers-Kronig relation to the relationship between the measured absorption intensity and the wave number, the glass composition for the far infrared band filter according to the rare earth content and the transition metal content Calculating a refractive index dispersion of; And (b) by repeatedly performing the step (a) while adjusting the content of the rare earth and the content of the transition metal, it may comprise the step of adjusting the refractive index dispersion of the glass composition for the far infrared band filter.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-mentioned means for solving the problems are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 원적외선 대역의 빛까지 투과시키는 모 조성영역에 희토류 및 전이금속 중 하나 이상을 함유하는 첨가물이 첨가되어 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수되므로, 보다 용이하게 제조가 가능하고 적외선 카메라에 대한 적용이 용이한 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 구현될 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, an additive containing at least one of rare earth and transition metal is added to the parent composition region that transmits the light in the far infrared band, so that light outside the far infrared band is absorbed, thus making it easier to manufacture. And a glass composition for a far infrared band filter can be easily implemented for an infrared camera.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 5는 도 1 내지 도 4 각각의 결과 일부를 정리한 표이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 전이금속(철(Fe))을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 cutback method로 산정한 흡수 계수를 도시한 그래프이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 흡수 계수 스펙트럼을 가우시안 피크로 deconvolution하여 도시한 그래프이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 산정된 스펙트럼과 Kramers-Kronig 계산을 통한 굴절률 변화량을 도시한 그래프이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.05 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce)을 포함하는 구현예에 있어서, 세륨(Ce)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 0.05 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 17은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 18 및 도 19는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 20은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 구현예에 있어서, 프라세오디뮴(Pr)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 21은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 22는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 23은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd)을 포함하는 구현예에 있어서, 네오디뮴(Nd)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 24는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 25는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 26은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb)을 포함하는 구현예에 있어서, 터븀(Tb)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 27은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 28은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 29는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.3 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 30은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이다.
도 31은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe)을 포함하는 구현예에 있어서, 철(Fe)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.
도 32는 Ge-Sb-Se 유리의 물성을 평가하여 유리 형성을 위해 적합하다고 판단되는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 모 조성영역을 선정(검은 점)하는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a transmission spectrum of an embodiment in which an additive of a glass composition for a far infrared ray band filter according to an embodiment of the present invention includes praseodymium (Pr).
FIG. 2 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes terbium (Tb).
3 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes neodymium (Nd).
4 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes cerium (Ce).
5 is a table summarizing a part of the results of each of FIGS. 1 to 4.
6 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes iron (Fe).
FIG. 7 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes rare earth (cerium (Ce)) and transition metal (iron (Fe)).
FIG. 8 is a graph illustrating absorption coefficients calculated by the cutback method of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe).
FIG. 9 is a graph illustrating deconvolution of absorption coefficient spectra of Gaussian peaks of an embodiment in which an additive of a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present invention includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe).
FIG. 10 is a graph illustrating an estimated spectrum of an embodiment in which an additive of a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe), and a change in refractive index through Kramers-Kronig calculation One graph.
FIG. 11 is a photograph of a sample of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.05 at% of cerium (Ce) as an additive.
FIG. 12 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.2 at% of cerium (Ce) as an additive.
FIG. 13 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.5 at% of cerium (Ce) as an additive.
FIG. 14 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to one embodiment of the present disclosure contains 1 at% of cerium (Ce) as an additive.
15 is a graph showing the transmittance according to the content of cerium (Ce) in an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application includes cerium (Ce) as an additive.
FIG. 16 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.05 at% praseodymium (Pr) as an additive.
FIG. 17 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure includes 0.5 at% praseodymium (Pr) as an additive.
18 and 19 are photographs of an embodiment of the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application including praseodymium (Pr) 1 at% as an additive.
20 is a graph showing the transmittance according to the content of praseodymium (Pr) in the embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to an embodiment of the present application includes praseodymium (Pr) as an additive.
FIG. 21 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure includes 0.2 at% of neodymium (Nd) as an additive.
22 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to an embodiment of the present application includes 0.5 at% of neodymium (Nd) as an additive.
FIG. 23 is a graph showing transmittance according to content of neodymium (Nd) in an embodiment in which the glass composition for a far infrared ray band filter according to an embodiment of the present application includes neodymium (Nd) as an additive.
FIG. 24 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to one embodiment of the present disclosure contains 0.2 at% terbium (Tb) as an additive.
FIG. 25 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to one embodiment of the present application contains 0.5 at% terbium (Tb) as an additive.
FIG. 26 is a graph showing transmittance according to the content of terbium (Tb) in an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the exemplary embodiment of the present application includes terbium (Tb) as an additive.
FIG. 27 is a photograph of a sample of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure includes 0.1 at% of iron (Fe) as an additive.
FIG. 28 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application contains 0.1 at% of iron (Fe) as an additive.
FIG. 29 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application contains 0.3 at% of iron (Fe) as an additive.
30 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application contains 0.5 at% of iron (Fe) as an additive.
31 is a graph showing the transmittance according to the content of iron (Fe) in the embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application includes iron (Fe) as an additive.
32 is for explaining the selection of the parent composition region of the glass composition for far-infrared bandpass filter according to an embodiment of the present application which is judged to be suitable for glass formation by evaluating the physical properties of Ge-Sb-Se glass Drawing.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a portion is "connected" to another portion, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located on another member "on", "upper", "top", "bottom", "bottom", "bottom", this means that any member This includes not only the contact but also the presence of another member between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless specifically stated otherwise.
본원은 원적외선 대역 필터용 유리 조성물에 관한 것이다.The present application relates to a glass composition for a far infrared band pass filter.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물(이하 '본 유리 조성물'이라 함)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application (hereinafter referred to as 'the present glass composition') will be described.
본 유리 조성물은 적외선 대역의 빛을 투과시키는 모 조성영역을 갖는다. 예시적으로, 모 조성영역에 의해 투과 가능한 빛은 근적외선, 중적외선, 원적외선 등을 포함할 수 있다. 예시적으로, 모 조성영역은 원적외선 대역인 12 ㎛ 대역(넓게는 15 ㎛ 대역)까지 높은 투과도를 가지도록, 결정질 재료 및 비정질 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이를 테면, 모 조성영역은 할로겐화물, 칼코지나이드 단결정 Ge, 다결정 ZnSe, 다결정 ZnS등 원적외선 대역을 투과할 수 있는 결정질 및 비정질재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다.This glass composition has a parent composition region which transmits light in the infrared band. For example, the light that may be transmitted by the parent composition region may include near infrared rays, mid infrared rays, far infrared rays, and the like. For example, the parent composition region may include one or more of a crystalline material and an amorphous material to have a high transmittance up to a 12 μm band (a wide 15 μm band) which is a far infrared band. For example, the parent composition region may include one or more of crystalline and amorphous materials capable of penetrating the far infrared band such as halide, chalcogenide single crystal Ge, polycrystalline ZnSe, and polycrystalline ZnS.
보다 구체적으로, 본 유리 조성물에 있어서, 모 조성영역은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 셀레늄(Se)을 포함하는 조성영역일 수 있다. 즉, 모 조성영역은 Ge-Sb-Se 삼성분계일 수 있다. 이러한 모 조성영역은 12 ㎛을 포괄하는 대역까지 높은 투과도를 보이며 높은 열적 안정성 및 화학적 안정성을 가질 수 있고, 조성 변화의 폭이 넓을 수 있다.More specifically, in the glass composition, the parent composition region may be a composition region including germanium (Ge), antimony (Sb), and selenium (Se). That is, the parent composition region may be a Ge-Sb-Se ternary system. The parent composition region may exhibit high transmittance up to a band covering 12 μm, may have high thermal stability and chemical stability, and a wide range of composition changes.
도 32는 Ge-Sb-Se 유리의 물성을 평가하여 유리 형성을 위해 적합하다고 판단되는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 모 조성영역을 선정(검은 점)하는 것을 설명하기 위한 도면이다.32 is for explaining the selection of the parent composition region of the glass composition for far-infrared bandpass filter according to an embodiment of the present application which is judged to be suitable for glass formation by evaluating the physical properties of Ge-Sb-Se glass Drawing.
모 조성영역은 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 셀레늄(Se)을 각각 10-X 내지 35-x : 5 내지 25 : 55 내지 70의 몰비로서 함유할 수 있다. 여기서, X는 후술할 첨가물의 몰% 기준 함량일 수 있다. 이러한 함유 몰비는 유리전이온도, 비커스 경도, 및 적외선 투과율의 세가지 물성을 기준으로 몰드 성형 공정에 가장 적합한 조성 영역을 기준으로 선정된 것일 수 있다. 구체적으로, 도 32를 참조하면, 파란 점선으로 표시된 Ge-Sb-Se 삼성분계 조성의 유리형성 영역 내에서, 유리전이온도, 비커스 경도 및 적외선 투과율의 세가지 물성을 기준으로 몰드 성형공정에 가장 적합한 조성영역이 선정(검은 점 표시 부분)되고 이에 기반하여 Ge-Sb-Se 삼성분계에 있어서 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 셀레늄(Se)이 각각 10 내지 35(<그림 1> 삼각형의 우변 축 기준) : 5 내지 25(<그림 1> 삼각형의 밑변 축 기준) : 55 내지 70(<그림 1> 삼각형의 좌변 축 기준)의 몰비로서 함유되는 모 조성영역이 결정될 수 있다. 이와 같이, 결정된 모 조성영역을 기초로 원적외선 대역 이외의 빛의 흡수가 유도되도록, 상기 구성원소 중 게르마늄(Ge)을 대체하여 첨가물이 첨가될 수 있다. 이하에서는 첨가물에 대해 설명한다. 본 유리 조성물은 희토류(희토류 원소) 및 전이금속(전이금속 원소) 중 하나 이상을 함유하는 첨가물을 포함한다. 첨가물에 의해 적외선 대역 중 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수된다. 즉, 본 유리 조성물에 의하면, 원적외선 대역의 빛도 투과시키는 높은 투과도를 갖는 모 조성영역에 희토류 및 전이금속 중 하나 이상을 함유하는 첨가물이 첨가되어 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수됨으로써, 첨가물의 첨가 함량 조절에 따라 광학적 특성(보다 구체적으로 투과스펙트럼)이 용이하게 조절될 수 있다.The parent composition region may contain germanium (Ge), antimony (Sb) and selenium (Se) as molar ratios of 10-X to 35-x: 5 to 25: 55 to 70, respectively. Here, X may be a mole percent reference content of the additive to be described later. The molar ratio may be selected based on the composition region most suitable for the molding process, based on three physical properties of glass transition temperature, Vickers hardness, and infrared transmittance. Specifically, referring to FIG. 32, within the glass forming region of the Ge-Sb-Se ternary composition indicated by the dotted blue line, the composition most suitable for the molding process based on three physical properties of glass transition temperature, Vickers hardness, and infrared ray transmittance. Regions are selected (black dots) and germanium (Ge), antimony (Sb) and selenium (Se) in the Ge-Sb-Se system are 10 to 35 (Figure 1) Criteria): The parent composition region contained as a molar ratio of 5 to 25 (based on the base of the triangle of the triangle): 55 to 70 (based on the left side of the triangle of the triangle) can be determined. As such, additives may be added in place of germanium (Ge) in the member so that absorption of light outside the far infrared band is induced based on the determined parent composition region. Below, the additive is demonstrated. The glass composition includes an additive containing at least one of rare earths (rare earth elements) and transition metals (transition metal elements). The additive absorbs light outside the far infrared band in the infrared band. That is, according to the present glass composition, an additive containing at least one of rare earth and transition metal is added to a parent composition region having a high transmittance that also transmits light in the far infrared band, so that light outside the far infrared band is absorbed, thereby adding an additive content. Depending on the adjustment, the optical properties (more specifically, transmission spectrum) can be easily adjusted.
재료의 투과창은 일반적으로 짧은 파장에서는 전자 천이에 의한 자외선 투과단이 나타나며, 긴 파장에서는 다중 포논에 의한 흡수에 의해서 적외선 투과단이 나타날 수 있다. 전자 천이에 의한 흡수는 재료에 따라 자외선 또는 가시광 대역에 나타나며, 다중 포논에 의한 흡수는 근적외선에서부터 원적외선 대역까지 재료의 포논 에너지 크기에 따라 고유 특성이 나타날 수 있다. 두 투과단 사이에서 산란과 반사를 제외하고는 아주 극소량의 불순물 또는 도핑에 의한 흡수만이 투과도에 영향을 줄 수 있다.The transmission window of the material generally exhibits an ultraviolet transmissive end due to electron transition at short wavelengths, and an infrared transmissive end may appear due to absorption by multiple phonons at long wavelengths. Absorption by electron transitions occurs in the ultraviolet or visible band, depending on the material, and absorption by multiple phonons may exhibit intrinsic properties, depending on the magnitude of the phonon energy of the material from the near infrared to the far infrared band. Except for scattering and reflection between the two transmission stages, only a very small amount of impurities or absorption by doping can affect the transmission.
이러한 개념을 활용해 원적외선(예를 들어, 약 8 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하) 대역에 활용되는 렌즈 또는 필터를 제작하기 위해서는 원적외선 대역 이외의 빛의 투과도를 감소시켜야 한다. 12 ㎛ 보다 긴 파장의 투과도는 모재(모 조성영역)의 조성을 바꾸어 적외선 투과단을 통해 조절이 가능하지만, 단파장 흡수를 위해선 밴드갭 에너지를 변화시켜 중적외선 대역에 투과단을 위치시키는 방법론을 선택하여야 할 수 있다. 다만, 이러한 방법에 따르면, 모조성(모 조성영역) 광소재의 열적/기계적 물성 저하가 야기될 수 있다.In order to fabricate a lens or a filter utilized in the far infrared (eg, about 8 μm or more and 12 μm or less) band using this concept, the transmittance of light outside the far infrared band must be reduced. Transmittances with wavelengths longer than 12 μm can be controlled through infrared transmission stages by changing the composition of the base material (parent composition region) .However, for short wavelength absorption, the method of selecting the transmission stages in the mid-infrared band by changing the bandgap energy should be selected. can do. However, according to this method, degradation of thermal / mechanical properties of the dummy (matrix composition) optical material may be caused.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 유리 조성물은 전이금속과 희토류의 고유 특성인 오비탈 내의 전자 천이에 의한 흡수를 활용하여8 ㎛ 이하 대역에서 흡수를 유도하는 것을 특징으로 한다. 먼저, 희토류의 전자 배치는 마델룽 규칙에 따라 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s <4d < 5p < 6s < 4f 순을 따르므로 4f 오비탈 내의 전자는 6s 오비탈에 의한 전자 차폐효과가 나타난다. 즉, 결정질 또는 비정질 재료에서 소량으로 첨가된 희토류 이온의 4f ↔ 4f전자 천이는 차폐 효과로 인하여 모 조성영역 내부 구조의 영향에 비교적 둔감하기 때문에 칼코지나이드 유리에서 나타내는 흡수 파장대역을 상대적으로 용이하게 조절 할 수 있다. 따라서 희토류의 경우 4f ↔ 4f 전자 천이에 의한 흡수 위치는 모 조성영역(모재)의 종류에 비교적 제한을 받지 않으며 그 흡수 파장의 위치가 희토류 원소의 종류에 따라 결정되며, 이는 각 희토류 원소의 전자배치 및 전자들의 에너지 레벨에 의해 결정될 수 있다. 희토류의 경우 중적외선 대역에 강한 흡수를 나타내며, 이를 활용하면 원적외선 카메라용 렌즈 및 필터에 응용 가능하다. 한편 전이금속의 경우 전이금속 이온의 일부3d ↔ 3d 오비탈 내의 전자 천이가 근적외선 및 중적외선 대역에 위치할 가능성을 가질 수 있다. 본 유리 조성물은 이를 이용할 수 있다.In order to solve the above problem, the present glass composition is characterized by inducing absorption in the band of 8 μm or less by utilizing the absorption by electron transition in the orbital which is inherent in transition metals and rare earths. First, the electron placement of rare earths follows the order of 1s <2s <2p <3s <3p <4s <3d <4p <5s <4d <5p <6s <4f in accordance with the Maddelung rule, so the electrons in the 4f orbital Electron shielding effect appears. That is, the 4f ↔ 4f electron transition of rare earth ions added in small amounts from crystalline or amorphous materials is relatively insensitive to the influence of the internal structure of the parent composition region due to the shielding effect, so that the absorption wavelength band shown in the chalcogenide glass is relatively easy. I can regulate it. Therefore, in the case of rare earths, the absorption position due to 4f ↔ 4f electron transition is relatively unrestricted by the kind of the parent composition region (base material), and the position of the absorption wavelength is determined by the kind of the rare earth element. And the energy level of the electrons. Rare earths exhibit strong absorption in the mid-infrared band, which can be applied to lenses and filters for far-infrared cameras. Meanwhile, in the case of transition metals, electron transitions in some 3d ↔ 3d orbitals of transition metal ions may be located in the near infrared and mid infrared bands. The present glass composition can utilize this.
예시적으로, 첨가물은 게르마늄을 대체하여 포함될 수 있다.By way of example, additives may be included in place of germanium.
또한, 희토류는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd) 및 터븀(Tb) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 전이금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 전이금속은 철(Fe)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 유리 조성물에 의하면, 모 조성영역에 의해 원적외선 대역 이하의 빛의 투과가 가능한 상태에서, 첨가물에 의해 중적외선 대역 이하(보다 구체적으로 중적외선 대역)의 빛은 흡수될 수 있다.In addition, the rare earth may include one or more of cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), and terbium (Tb). In addition, the transition metal may include one or more of nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), and more preferably, the transition metal may include iron (Fe). Accordingly, according to the present glass composition, light below the mid-infrared band (more specifically, the mid-infrared band) can be absorbed by the additive in a state in which light below the far infrared band can be transmitted by the parent composition region.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이며, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이고, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이며, 도 5는 도 1 내지 도 4 각각의 결과 일부를 정리한 표이다. 참고로, 도 1 내지 도 4는 2 mm 두께 샘플 투과스펙트럼에서 희토류 원소 흡수만의 영향을 보기 위해 가장 높은 투과도를 기준으로 일반화한 투과스펙트럼이다. 또한, 참고로, 후술하는 실험 결과값을 산정하기 위해 제작된 본 유리 조성물의 일부 구현예들의 시편은 전형적으로 칼코지나이드 유리를 제조하는 용융/급냉 공정에 따라 제작된 것으로서, 각 구현예의 유리 시편은 원형 막대 형태이고, 공통적으로 지름은 10 mm이며, 길이는 최소한 5 cm를 상회하도록 제작되었다.1 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the far infrared band filter glass composition according to an embodiment of the present application includes praseodymium (Pr), and FIG. 2 is an additive of the far infrared band filter glass composition according to the embodiment of the present application. This is a transmission spectrum of an embodiment containing terbium (Tb), Figure 3 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to an embodiment of the present application includes neodymium (Nd), Figure 4 An additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention is a transmission spectrum of the embodiment including cerium (Ce), Figure 5 is a table summarizing a part of the results of each of Figures 1 to 4. For reference, FIGS. 1 to 4 are generalized transmission spectra based on the highest transmittance to see only the rare earth element absorption in the 2 mm thick sample transmission spectrum. Also, for reference, the specimens of some embodiments of the present glass compositions prepared to calculate the experimental results described below are typically produced according to the melting / quenching process for preparing chalcogenide glass, the glass specimens of each embodiment. Is in the form of a circular rod, commonly 10 mm in diameter and at least 5 cm in length.
구체적으로, 본 유리 조성물의 일부 구현예들의 시편의 제조 공정은 다음과 같을 수 있다. 제조 공정은 실리카 앰퓰의 전처리 과정으로서 실리카 앰퓰을 아세톤으로 세척한 후 600℃에서 열처리하고, 아르곤(Ar) 가스로 충진된 글로브 박스에서 각 구현예의 조성비대로 출발물질을 칭량한 후 실리카 앰퓰에 장입할 수 있다. 또한, 내부가 진공인 상태가 되도록 한 후에 실리카 앰퓰을 용융하여 밀봉시킬 수 있다. 또한, 전기로를 이용하여 1000 ℃까지 12시간에 걸쳐 승온하고 1000 ℃에서 12간 유지 후 냉각을 실시할 수 있다. 냉각 조건은 일반적으로 많이 사용 되는 수냉 공법을 이용하였다. 이후 각 구현예의 조성의 유리전이온도를 기준으로 하여 설정한 온도에서 3시간 유지 후 6시간에 걸쳐 상온으로 서냉시켜 소둔 공정을 실시할 수 있다.Specifically, the manufacturing process of the specimen of some embodiments of the glass composition may be as follows. The manufacturing process is a pretreatment of silica amplules, which are washed with acetone and heat treated at 600 ° C., the starting materials are weighed at the composition ratio of each embodiment in a glove box filled with argon (Ar) gas, and loaded into a silica ampule. Can be. In addition, the silica ampoules may be melted and sealed after allowing the interior to be in a vacuum state. In addition, using an electric furnace, the temperature is raised to 1000 ° C. over 12 hours, and the cooling can be performed after maintaining the temperature at 1000 ° C. for 12 hours. Cooling conditions used a commonly used water cooling method. After holding for 3 hours at a temperature set on the basis of the glass transition temperature of the composition of each embodiment after the cooling to room temperature over 6 hours to perform an annealing process.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 유리 조성물의 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 구현예, 본 유리 조성물의 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 구현예, 본 유리 조성물의 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 구현예 및 본 유리 조성물의 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 구현예 각각의 투과스펙트럼을 살펴보면, 4f오비탈 내 전자 천이에 의해 흡수 위치가 프라세오디뮴(Pr)은 4.50 ㎛이고(도 1 및 도 5 참조), 터븀(Tb)은 4.95 ㎛이며(도 2 및 도 5 참조), 네오디뮴(Nd)은 4.97 ㎛이고(도 3 및 도 5 참조), 세륨(Ce)은 4.43 ㎛인 것(도 4 및 도 5 참조)으로 나타났다. 즉, 희토류(특히, 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd) 및 터븀(Tb))는 중적외선(3 ㎛ 내지 5 ㎛ , 특히, 대략 5 ㎛ 부근)의 빛을 흡수한다고 할 수 있다. 참고로, 도 1 내지 도 4에서 13 ㎛ 대역에서의 흡수는 샘플 제작 과정에서 유입된, 불순물에 의한 Ge-O 진동흡수에 기인한 것으로서, 제어 가능한 요소라 할 수 있다.1 to 5, the additive of the present glass composition comprises praseodymium (Pr), the embodiment of the additive of the present glass composition comprises terbium (Tb), the additive of the present glass composition is neodymium (Nd) Looking at the transmission spectrum of each embodiment of the embodiment and the additives of the present glass composition containing cerium (Ce), the absorption position is praseodymium (Pr) is 4.50 ㎛ by the electron transition in the 4f orbital (Fig. 1 and 5, terbium (Tb) is 4.95 μm (see FIGS. 2 and 5), neodymium (Nd) is 4.97 μm (see FIGS. 3 and 5), and cerium (Ce) is 4.43 μm (FIG. 4 and FIG. 5). That is, rare earths (especially cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd) and terbium (Tb)) absorb light in the mid-infrared (3 to 5 μm, in particular around 5 μm). have. For reference, in FIG. 1 to FIG. 4, absorption in the 13 μm band is due to Ge-O vibration absorption due to impurities introduced during the sample preparation process and may be referred to as a controllable element.
이와 같이, 본 유리 조성물은, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 12 ㎛까지의 높은 투과도를 가지는 재료 중 칼코지나이드 유리를 대표 조성으로 선택하여 희토류 원소를 첨가함으로써, 원적외선 대역 렌즈 필터로서의 활용 가능성을 가질 수 있다.As described above, referring to FIGS. 1 to 4, the present glass composition can be utilized as a far-infrared band lens filter by selecting a chalcogenide glass as a representative composition and adding a rare earth element among materials having a high transmittance up to 12 μm. Can have
또한, 도 1 내지 도 4 각각의 구현예의 투과스펙트럼에 의하면, 디케 다이어그램(Dikke Diagram)에서 중적외선 5 ㎛ 부근에서 흡수를 보이는 것으로 예상되는 희토류는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd) 및 터븀(Tb)이 실제로 중적외선 대역의 빛을 흡수한다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 후술하겠지만, 첨가물은 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd) 및 터븀(Tb) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, according to the transmission spectrum of each embodiment of Figs. 1 to 4, rare earths expected to show absorption in the vicinity of 5 μm in the mid-infrared ray in the Dike diagram are cerium (Ce), praseodymium (Pr), and neodymium (Nd). And terbium (Tb) actually absorb light in the mid-infrared band. Accordingly, as will be described later, the additive may include one or more of cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), and terbium (Tb).
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다. 도 6은 Ge-Sb-Se 삼성분계 조성의 유리에 전이금속인 철에의한 빛의 흡수만을 정확하게 분석하기 위해 가장 높은 투과도를 기준으로 일반화한 투과스펙트럼을 도시한 것이다.6 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes iron (Fe). FIG. 6 shows a transmission spectrum generalized on the basis of the highest transmittance in order to accurately analyze only absorption of light by iron as a transition metal in glass of Ge-Sb-Se ternary composition.
도 6을 참조하여 참조하여 본 유리 조성물의 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼을 살펴보면, 본 유리 조성물의 첨가물이 희토류를 포함하는 구현예에 비해서는 짧은 파장대역의 빛을 흡수하지만, 비교적 넓고 큰 흡수 강도를 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 첨가물이 철(Fe)을 포함하면 광학적 특성(투과스펙트럼)의 조절이 가능함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the transmission spectrum of the embodiment in which the additive of the glass composition includes iron (Fe) shows that the additive in the glass composition absorbs light in a short wavelength band compared to the embodiment in which the additive includes rare earth. In addition, it can be seen that it has a relatively wide and large absorption strength. That is, it can be confirmed that the optical properties (transmission spectrum) can be controlled when the additive contains iron (Fe).
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 전이금속(철(Fe))을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼이다. 도 7은 Ge-Sb-Se 삼성분계 조성의 유리에 전이금속(철)과 희토류(세륨)을 대표조성으로 동시 첨가한 샘플의 2mm 투과스펙트럼에서 순수 흡수만의 영향을 확인하기 위해 최고투과도로 일반화한 투과스펙트럼을 도시한 것이다. 참고로, 세륨은 희토류 원소 중 흡수 단면적 값이 고려되어 선택된것이다.FIG. 7 is a transmission spectrum of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes rare earth (cerium (Ce)) and transition metal (iron (Fe)). 7 is generalized to the highest permeability to confirm the effect of pure water absorption only on the 2mm transmission spectrum of a sample simultaneously added with transition metal (iron) and rare earth (cerium) to glass of Ge-Sb-Se ternary composition. One transmission spectrum is shown. For reference, cerium was selected in consideration of the absorption cross-sectional value of rare earth elements.
도 7을 참조하여 참조하여 본 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 전이금속(철(Fe))을 포함하는 구현예의 투과스펙트럼을 살펴보면, Ge-Sb-Se 삼성분계 조성의 투과스펙트럼에 비해 전이금속으로서 철(Fe)이 첨가됨에 따라 중적외선 대역에서 큰 변화가 발생하며 희토류로서 세륨(Ce)이 증가됨에 따라 5 ㎛에서의 빛 흡수가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 희토류와 전이금속의 동시 첨가함으로써 원적외선을 투과하는 재료의 광학적 특성을 개선할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 7, referring to the transmission spectrum of the embodiment in which the additive of the present glass composition includes rare earth (cerium (Ce)) and transition metal (iron (Fe)), the transmission spectrum of the Ge-Sb-Se ternary composition It can be seen that as iron (Fe) is added as a transition metal, a large change occurs in the mid-infrared band and light absorption at 5 μm increases as cerium (Ce) is increased as a rare earth. Accordingly, it can be confirmed that by adding the rare earth and the transition metal at the same time, the optical properties of the material transmitting far infrared rays can be improved.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 cutback method로 산정한 흡수 계수 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 도 9는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 흡수 계수 스펙트럼을 가우시안 피크로 deconvolution하여 도시한 그래프이며, 도 10은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 첨가물이 희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)을 포함하는 구현예의 산정된 스펙트럼과 Kramers-Kronig 계산을 통한 굴절률 변화량을 도시한 그래프이다.8 is a graph illustrating absorption coefficient spectra calculated by a cutback method of an embodiment in which an additive of a glass composition for a far infrared ray band filter according to an embodiment of the present application includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe), FIG. 9 is a graph illustrating deconvolution of absorption coefficient spectra of Gaussian peaks of an embodiment in which the additive of the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present invention includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe). FIG. 10 is a graph illustrating an estimated spectrum of an embodiment in which an additive of a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application includes rare earth (cerium (Ce)) and iron (Fe), and a change in refractive index through Kramers-Kronig calculation One graph.
희토류(세륨(Ce)) 및 철(Fe)이 첨가되는 경우, 셀레나이드 유리의 투과 창이 변화함을 확인할 수 있는데, 이와 같은 추가적인 흡수 피크의 존재는 해당 소재의 굴절률 분산 특성에 영향을 미치게 될 수 있다. 이를 정량적으로 파악하기 위해 Kramers-Kronig 관계식을 분석해 볼수 있는데, 이를 위해서는 먼저, 파장 변화에 대하여 실측한 흡수 스펙트럼을 활용하여 파수 변화에 대한 흡수 계수 스펙트럼을 도출할 필요가 있을 수 있다. 흡수 계수를 파악하기 위해 cutback method가 채용될 수 있다. 이에 따라, 도 8에는 두께가 각각 2 mm와 1 mm인 시편을 대상으로 cutback method를 적용하여 얻은 흡수 계수 스펙트럼이 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 세륨의 함량 차이에 기인하는 흡수 계수의 차이를 확인할 수 있다.It can be seen that when rare earths (cerium (Ce)) and iron (Fe) are added, the permeation window of the selenide glass changes, the presence of such additional absorption peaks can affect the refractive index dispersion characteristics of the material. have. To understand this quantitatively, Kramers-Kronig relations can be analyzed. To do this, first, it may be necessary to derive the absorption coefficient spectrum for the wave number change by using the measured absorption spectrum. The cutback method can be employed to determine the absorption coefficient. Accordingly, FIG. 8 illustrates absorption coefficient spectra obtained by applying the cutback method to specimens having a thickness of 2 mm and 1 mm, respectively. Referring to Figure 8, it can be seen the difference in the absorption coefficient due to the difference in the content of cerium.
또한, Kramers-Kronig 분석을 위하여 실험적으로 얻은 흡수 계수 스펙트럼(도 8)을 가우시안 피크로 deconvolution한 것을 도 9에 도시하였다. 도 9를 참조하면, Ce3 + 이온의 흡수는 한 개의 가우시안 피크로 간주할 수 있었고 Fe2 + 이온의 흡수는 tetrahedral field에 놓인 상황에서 발생하는 energy level splitting을 감안하여 두 개의 가우시안 피크로 피팅될 수 있다. 이렇게 얻어진 스펙트럼과 Kramers-Kronig 계산을 통한 굴절률 변화량이 도 10에 도시되었다.In addition, Fig. 9 shows the deconvolution of the absorption coefficient spectrum (Fig. 8) experimentally obtained for the Kramers-Kronig analysis to a Gaussian peak. Referring to Figure 9, Ce absorption of 3 + ion is one can be thought of as a Gaussian peak had absorption of Fe 2 + ions, be fitted to two Gaussian peaks in view of the energy level splitting occurring in the situation placed on the tetrahedral field Can be. The change in refractive index through the spectrum and Kramers-Kronig calculation thus obtained is shown in FIG. 10.
도 10을 참조하면, 희토류(세륨(Ce)) 원소 및 전이금속(철(Fe)) 원소에 의한 흡수에 따라 굴절률의 값은 대략 소수점 넷재짜리의 변화됨을 알 수 있다. 이를 통해, 굴절률의 변화가 매우 미미하기는 하지만 이러한 방법론을 통해, 희토류 및 전이금속의 함량 조절을 이용하여 흡수강도를 조절해 재료의 굴절률 분산의 조절이 가능함을 파악할 수 있다. 다시 말해, 희토류 원소 및 전이금속 원소 중 하나 이상의 첨가량을 높여 흡수의 정도를 증가시켜 굴절률을 크게 변화시키는 고분산 재료의 구현이 가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 본원에 있어서, 굴절률 분산의 정량화를 위한 방법론으로 이용한 Kramers-Kronig 관계식을 통해, 투과스펙트럼 조절을 위해 첨가된 희토류(세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 터븀)와 전이금속(철) 함량에 따른 전자천이 흡수가 커짐에 따라 굴절률 분산값이 커지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the value of the index of refraction is changed by approximately four decimal places according to the absorption by the rare earth (cerium (Ce)) element and the transition metal (iron (Fe)) element. Through this method, although the change of the refractive index is very small, it can be understood that through this methodology, it is possible to control the refractive index dispersion of the material by controlling the absorption intensity by controlling the content of rare earth and transition metal. In other words, it can be seen that it is possible to implement a highly dispersible material that greatly increases the amount of absorption by increasing the amount of at least one of the rare earth element and the transition metal element, thereby increasing the degree of absorption. That is, in the present application, through the Kramers-Kronig relationship used as a methodology for the quantification of the refractive index dispersion, the electron transition according to the rare earth (cerium, praseodymium, neodymium, terbium) and transition metal (iron) content added to control the transmission spectrum It can be seen that the refractive index dispersion value increases as the absorption increases.
이를 이용하여, 본원은 상술한 본 유리 조성물의 굴절률 분산 조절 방법으로서, 이하와 같은 본원의 일 실시예에 따른 유리 조성물의 굴절률 분산 조절 방법(이하 '본 굴절률 분산 조절 방법'이라 함)을 제공할 수 있다.By using this, the present application provides a refractive index dispersion control method of the glass composition according to an embodiment of the present application as described above, the refractive index dispersion control method (hereinafter referred to as 'bone refractive index dispersion adjustment method') Can be.
본 굴절률 분산 조절 방법은, 전자천이 흡수가 커지면 굴절률 분산값이 커지는 특성에 기반하여, 희토류의 함량과 전이금속의 함량에 따라 전자천이 흡수가 커지는 파수를 측정하고, 측정된 흡수강도 및 파수와의 관계에 대하여 Kramers-Kronig 관계식을 적용함으로써, 희토류의 함량과 전이금속의 함량에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 산출하는 단계(제1 단계)를 포함한다. 또한, 본 굴절률 분산 조절 방법은 희토류의 함량과 전이금속의 함량을 조절하면서 제1 단계를 반복적으로 수행하여, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 조절하는 단계(제2 단계)를 포함한다.This refractive index dispersion adjustment method measures the wave number at which the electron transition is increased according to the rare earth content and the transition metal content, based on the characteristic that the refractive index dispersion value is increased as the electron transition becomes larger. By applying the Kramers-Kronig relation to the relationship, calculating the refractive index dispersion of the glass composition for the far infrared band filter according to the rare earth content and the transition metal content (first step). In addition, the present refractive index dispersion adjusting method includes a step (second step) of adjusting the refractive index dispersion of the glass composition for the far infrared band filter by repeatedly performing the first step while adjusting the rare earth content and the transition metal content.
일반적으로, 고분산이란 파장 및 파수의 변화에 따라 굴절률이 크게 변화하는 재료를 나타내며, 저분산이란 굴절률의 변화가 매우 미미한 재료를 나타낼 수 있다. 이에 따라 본 굴절률 분산 조절 방법을 통한 고분산 재료의 구현이 필요한 이유를 설명하자면, 가시광 카메라에서 광학 수차를 줄이기 위해(고화질 이미지를 구현하기위해) 수많은 노력이 요구되는데, 그 중 고분산 렌즈와 저분산 렌즈를 같이 사용하는 achromatic doublet 방법을 통하여 광학 수차를 줄이는 방법이 이용되고 있다. 이러한 방법론은 적외선 카메라에서 역시 고화질화를 위해선 요구 될 수 있는 사안이라 볼 수 있다. 또한, 가시광 렌즈의 경우 저분산 및 고분산 재료가 다양하게 개발되어 있지만 적외선 카메라에서 적외선 투과 렌즈 재료의 경우 저분산 재료는 다양하게 존재하지만 고분산 재료는 아직 개발이 잘 이루어지고 있지 않기 때문에, 상술한 본 굴절률 분산 조절 방법을 통해 고분산 재료를 구현화 할 수 있는 것은 매우 중요할 수 있는 사안이라 할 수 있다.In general, high dispersion refers to a material in which the refractive index changes greatly with changes in wavelength and wave number, and low dispersion may refer to a material in which the change in refractive index is very small. Accordingly, the reason why the high dispersion material is needed through this refractive index dispersion control method is a lot of effort to reduce the optical aberration in the visible light camera (to realize the high definition image), among which the high dispersion lens and the low A method of reducing optical aberration has been used through an achromatic doublet method using a scattering lens. This methodology can be seen as an issue that may be required for high quality in infrared cameras. In addition, low dispersion and high dispersion materials have been developed in the case of visible light lenses, but low dispersion materials exist in the case of infrared transmission lens materials in the infrared camera, but high dispersion materials have not been well developed yet. It can be said that it is very important to be able to realize a highly dispersed material through the present refractive index dispersion control method.
정리하면, 본 유리 조성물은, 원적외선 12 μm까지 높은 투과도를 가지는 비정질 및 결정질 광소재를 포함하는 모 조성영역에 희토류 및 전이금속 중 하나 이상을 포함하는 첨가물을 첨가하고, 그 첨가 함량에 따라 광학적 특성이 용이하게 조절될 수 있다. 자세히 후술하겠지만, 예시적으로, 본 유리 조성물은 희토류 중에서 중적외선에서 흡수를 보이는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 터븀(Tb)을 선별적으로 첨가함으로써, 4.5 ㎛ 내지 5 ㎛ 대역에서 유발되는 흡수를 통해 투과도를 조절할 수 있다. 또한, 전이금속 철(Fe)은 중적외선에서 큰 흡수를 보이므로, 본 유리 조성물은 철(Fe)을 첨가물에 포함(예를 들어, 단독 포함 또는 희토류와 동시 첨가)되게 함으로써, 원적외선 카메라용 렌즈 및 필터 소재의 광학적 특성에 맞게 조절 할 수 있다. 또한 본 유리 조성물에 따르면, 희토류와 전이금속을 첨가하여 가공하는 것에 따라 광학적 특성이 용이하게(쉽게) 조절될 수 있으므로, 원적외선 광학 기기의 성능을 향상시키고 추가 소재의 필요성을 줄이는 효과를 발휘할 수 있다. 이에 따라, 본 유리 조성물에 의하면, 원적외선 카메라 렌즈 및 필터 용도로 적용 가능한 소재가 구현될 수 있다.In summary, the present glass composition includes an additive containing at least one of rare earths and transition metals in a parent composition region including amorphous and crystalline photomaterials having high transmittance up to 12 μm of far infrared rays, and optical properties according to the added content. This can be easily adjusted. As will be described later in detail, by way of example, the glass composition is 4.5 ㎛ to 5 by selectively adding cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), terbium (Tb), which absorbs in the mid-infrared Permeability can be controlled through absorption induced in the μm band. In addition, since the transition metal iron (Fe) shows a large absorption in the mid-infrared light, the present glass composition allows the iron (Fe) to be included in the additive (for example, alone or in combination with rare earths), thereby making it possible to use a lens for a far infrared camera. And it can be adjusted according to the optical properties of the filter material. In addition, according to the present glass composition, the optical properties can be easily (easily) adjusted according to processing with the addition of the rare earth and the transition metal, thereby improving the performance of far-infrared optical instruments and reducing the need for additional materials. . Accordingly, according to the present glass composition, a material applicable to a far infrared camera lens and a filter can be implemented.
예시적으로, 본 유리 조성물에 있어서, 게르마늄(Ge)은 (27.5-X) 몰%, 안티몬(Sb)은 12.5 몰%, 셀레늄(Se)은 60 몰%를 포함될 수 있다. For example, in the present glass composition, germanium (Ge) may include (27.5-X) mol%, antimony (Sb) 12.5 mol%, and selenium (Se) 60 mol%.
또한, 일반적으로 희토류 원소 및 전이금속 원소는 유리 구성 성분이 아니기 때문에 용해도 한계가 존재한다. 용해도 한계는 모 조성영역의 구성 성분에 따라 달라지는데, 본 유리 조성물에 있어서, 모 조성영역이 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb), 셀레늄(Se)을 포함하는 경우, 첨가물의 함유량은 이하와 같이 설정될 수 있다. 첨가물이 희토류를 포함하는 경우, 희토류는 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다. 예를 들어, 희토류는 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd) 및 터븀(Tb)을 포함할 수 있다.Also, rare earth elements and transition metal elements generally have solubility limits because they are not free constituents. The solubility limit varies depending on the constituents of the parent composition region. In the present glass composition, when the mother composition region contains germanium (Ge), antimony (Sb), and selenium (Se), the content of the additive is set as follows. Can be. When the additive contains rare earths, the rare earths may be included in an amount of 0.05 or more and 1 or less on a mole% basis. For example, rare earths may include cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), and terbium (Tb).
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.05 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 12는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 14는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce) 1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 15는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 세륨(Ce)을 포함하는 구현예에 있어서, 세륨(Ce)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.FIG. 11 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application contains 0.05 at% of cerium (Ce) as an additive, and FIG. 12 is a glass for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application. A photograph of a specimen of an embodiment wherein the composition comprises 0.2 at% cerium (Ce) as an additive, and FIG. 13 is a view of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.5 at% of cerium (Ce) as an additive. 14 is a photograph of a specimen, and FIG. 14 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for a far infrared ray band filter according to an embodiment of the present disclosure includes 1 at% of cerium (Ce) as an additive, and FIG. 15 is according to an embodiment of the present disclosure. In an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter includes cerium (Ce) as an additive, it is a graph showing the transmittance according to the content of cerium (Ce).
첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 경우, 세륨(Ce)은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다. 다만, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 세륨(Ce)이 0.05 at%첨가된 시편, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 세륨(Ce)이 0.2 at% 첨가된 시편 및 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 세륨(Ce)이 0.5 at% 첨가된 시편은 유리 제작에 큰 문제가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 반면에, 도 14를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 세륨(Ce)이 1 at%첨가된 시편은 유리와 엠퓰과 잘 분리되지 않을 뿐만 아니라 유리 제작이 잘 되지 않는 것을 확인 할 수 있다. 이와 같이, 세륨(Ce)이 모 조성영역에 용해되는 정도(용해도)를 주요 파라메터로 설정하면, 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 경우, 세륨(Ce)은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 포함됨이 바람직하다.When the additive includes cerium (Ce), cerium (Ce) may be included in 0.05 or more to 1 or less on a mole% basis. However, referring to FIGS. 11 to 13, a specimen in which cerium (Ce) is added at 0.05 at% as an additive to the above-described parent composition region, and a specimen in which at least 0.2 at% of cerium (Ce) is added as an additive to the above-mentioned parent composition region And it can be seen that the specimen in which cerium (Ce) is added at 0.5 at% as an additive in the above-described parent composition region does not cause a big problem in glass production. On the other hand, referring to Figure 14, it can be seen that the specimen added with 1 at% of cerium (Ce) as an additive to the above-mentioned parent composition region is not well separated from the glass and the ampule as well as the glass production is not good. . In this way, if the degree of dissolution (solubility) of cerium (Ce) in the parent composition region is set as the main parameter, when the additive contains cerium (Ce), cerium (Ce) is based on mole% (at%). It is preferable that it is contained in 0.05 or more and less than 1.
또한, 세륨(Ce)은 첨가 농도 증가에 따라 흡수가 증가되므로, 용해도를 고려하여 설정된 상기 함유량 범위(0.05 at% 이상 1 at% 미만) 내에서 세륨이 최대한 많이 첨가됨이 중요할 수 있다. 즉, 첨가 농도 증가에 따른 흡수도, 용해도 및 투과스펙트럼 조절을 위한 측면에서 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 경우, 세륨(Ce)은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 첨가됨이 바람직하며, 도 15를 참조하면, 투과율의 관점에서 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 경우, 첨가물(세륨(Ce))은 0.2 at% 이상 0.5 at% 이하로 포함됨이 보다 바람직하다. 즉, 첨가물이 세륨(Ce)을 포함하는 경우, 용해도를 파라메터로 설정하여 본 유리 조성물은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 세륨(Ce)을 포함하도록 설정되고, 상기 범위에서 투과율을 파라메터로 적용하여 몰% 기준(at% 기준)으로 0. 2 이상 0.5 이하로 세륨(Ce)를 포함할 수 있다.In addition, since the absorption of cerium (Ce) increases with increasing concentration, it may be important to add cerium as much as possible within the content range (0.05 at% or more and less than 1 at%) set in consideration of solubility. That is, when the additive contains cerium (Ce) in terms of absorbance, solubility, and permeation spectrum control with increasing concentration, the cerium (Ce) is added in an amount of 0.05% or more but less than 1 in mole% (at%). 15, when the additive contains cerium (Ce) from the viewpoint of transmittance, the additive (cerium (Ce)) is more preferably included at least 0.2 at% and at most 0.5 at%. That is, when the additive contains cerium (Ce), the solubility is set as a parameter and the present glass composition is set to contain cerium (Ce) at 0.05 or more and less than 1 on a mole% basis (at% basis), within the above range. The transmittance may be applied as a parameter to include cerium (Ce) in the range of 0.2 or more and 0.5 or less in terms of mol% (at%).
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 0.05 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 17은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 18 및 도 19는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr) 1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 20은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 구현예에 있어서, 프라세오디뮴(Pr)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.FIG. 16 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application contains praseodymium (Pr) 0.05 at% as an additive, and FIG. 17 is a glass for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application. The composition is a photograph of a specimen of an embodiment comprising 0.5 at% praseodymium (Pr) as an additive, Figure 18 and 19 is a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present application contains 1 at% praseodymium (Pr) as an additive 20 is a photograph of a specimen of an embodiment, and FIG. 20 illustrates a transmittance according to a content of praseodymium (Pr) in an embodiment in which the glass composition for a far infrared ray band filter according to an embodiment of the present application includes praseodymium (Pr) as an additive. One graph.
또한, 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 프라세오디뮴(Pr) 은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 16 및 도 17을 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr)이 0.05 at% 첨가된 시편 및 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr)이 0.5 at% 첨가된 시편은 유리 제작에 큰 문제가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 또한 도 18및 도 19를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 프라세오디뮴(Pr)이 1 at%첨가된 시편의 경우, 유리와 엠퓰이 잘 분리되지 않을 뿐만 아니라 유리 제작이 잘 되지 않는 것을 확인 할 수 있으나, 부분적 샘플링이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 프라세오디뮴(Pr)이 모 조성영역에 용해되는 정도(용해도)를 주요 파라메터로 설정하면, 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 프라세오디뮴(Pr) 은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 이하로 포함됨이 바람직하다.In addition, when the additive contains praseodymium (Pr), praseodymium (Pr) may be included in the mole percent based on 0.05 or more 1 or less. For example, referring to FIGS. 16 and 17, 0.5 at% of praseodymium (Pr) is added as a additive to the above-described parent composition region and a specimen in which praseodymium (Pr) is added at 0.05 at% as an additive to the parent composition region. It can be confirmed that the prepared specimens do not cause a big problem in glass manufacturing. Referring to FIGS. 18 and 19, in the case of a specimen in which praseodymium (Pr) is added as an additive to the above-described parent composition region, glass and ampule are not easily separated, and glass is not produced well. Yes, but it can be seen that partial sampling is possible. In this way, if the degree of dissolution (solubility) of praseodymium (Pr) in the parent composition region is set as the main parameter, when the additive contains praseodymium (Pr), the praseodymium (Pr) is based on mole% (at% basis). It is preferable that it is contained in 0.05 or more and 1 or less.
또한, 프라세오디뮴(Pr)은 첨가 농도 증가에 따라 흡수가 증가되므로, 용해도를 고려하여 설정된 상기 함유량 범위(0.05 at%이상 1 at% 이하) 내에서 프라세오디뮴(Pr) 이 최대한 많이 첨가됨이 중요할 수 있다. 즉, 첨가 농도 증가에 따른 흡수도, 용해도 및 투과스펙트럼 조절을 위한 측면에서 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 첨가물은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 이하로 첨가됨이 바람직하며, 도 20을 참조하면, 투과율도 함께 고려하였을 때 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 프라세오디뮴(Pr)은 0.5 at% 이상 1 at% 이하로 포함됨이 바람직하다.In addition, since the absorption of praseodymium (Pr) increases with increasing concentration, it may be important to add as much praseodymium (Pr) as possible within the above content range (0.05 at% or more and 1 at% or less). have. That is, when the additive contains praseodymium (Pr) in terms of absorbance, solubility, and permeation spectrum control with increasing concentration, the additive is preferably added in an amount of 0.05 or more and 1 or less in mole percent (at%). In addition, referring to FIG. 20, when the additive includes praseodymium (Pr) in consideration of the transmittance, the praseodymium (Pr) is preferably included in 0.5 at% or more and 1 at% or less.
즉, 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 용해도를 파라메터로 설정하여 본 유리 조성물은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 프라세오디뮴(Pr)을 포함하도록 설정되고, 상기 범위에서 투과율을 파라메터로 적용하여 몰% 기준으로 0.5 이상 1 이하로 프라세오디뮴(Pr)을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 상기 범위에서 0.5 at% 이상 및 1 at% 이하라는 것은 투과율 및 용해도를 파라메터로 하여 설정되는 것이라 할 수 있다.That is, when the additive contains praseodymium (Pr), the solubility is set as a parameter, the glass composition is set to include praseodymium (Pr) in the range of 0.05 or more and 1 or less in terms of mol%, the transmittance is applied as a parameter in the above range For example, praseodymium (Pr) may be included in an amount of 0.5 or more and 1 or less on a mole% basis. According to this, 0.5 at% or more and 1 at% or less in the above range can be said to be set with the transmittance and solubility as parameters.
도 21은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 22는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 23은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 네오디뮴(Nd)을 포함하는 구현예에 있어서, 네오디뮴(Nd)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.FIG. 21 is a photograph of a sample of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application includes 0.2 at% of neodymium (Nd) as an additive, and FIG. 22 is a glass for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application. A photograph of a specimen of an embodiment in which the composition comprises 0.5 at% of neodymium (Nd) as an additive, and FIG. 23 is an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure includes neodymium (Nd) as an additive. , Is a graph showing the transmittance according to the content of neodymium (Nd).
또한, 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 경우, 첨가물은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다. 다만, 도 21 및 도 22를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 네오디뮴(Nd)이 0.2 at% 첨가된 시편 및 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 네오디뮴(Nd)이 0.5 at% 첨가된 시편은 표면에 약간의 기공이 존재하였으나, 샘플 제작에 큰 문제가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이를 통해, 네오디뮴(Nd)의 용해도는 1 at% 미만임을 알 수 있다. 이에 따라, 네오디뮴(Nd)이 모 조성영역에 용해되는 정도(용해도)를 주요 파라메터로 설정하면, 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 프라세오디뮴(Pr) 은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 포함됨이 바람직하다.In addition, when the additive includes neodymium (Nd), the additive may be included in 0.05 or more to 1 or less on a mole% basis. However, referring to FIGS. 21 and 22, a specimen in which 0.2 at% of neodymium (Nd) is added as an additive to the parent composition region and a specimen in which 0.5 at% of neodymium (Nd) is added as an additive to the parent composition region are described. Some pores were present on the surface of the silver, but it can be seen that no significant problem occurs in the sample preparation. Through this, it can be seen that the solubility of neodymium (Nd) is less than 1 at%. Accordingly, if the degree of dissolution (solubility) of neodymium (Nd) in the parent composition region is set as the main parameter, when the additive contains praseodymium (Pr), the praseodymium (Pr) is based on mole% (at% basis). It is preferable that it is contained in 0.05 or more and less than 1.
또한, 네오디뮴(Nd)은 첨가 농도 증가에 따라 흡수가 증가되므로, 용해도를 고려하여 설정된 상기 함유량 범위(0.05 at%이상 1 at% 미만) 내에서 최대한 많이 첨가됨이 중요할 수 있다. 즉, 첨가 농도 증가에 따른 흡수도, 용해도 및 투과스펙트럼 조절을 위한 측면에서 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 경우, 네오디뮴(Nd)은 본 유리 조성물에 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 첨가됨이 바람직하며, 도 23을 참조하면, 투과율도 함께 고려하였을 때 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 경우, 네오디뮴(Nd)은 0.2 at% 이상 0.5 at% 이하로 포함됨이 보다 바람직하다.In addition, since neodymium (Nd) increases with increasing concentration, it may be important to add as much as possible within the content range (0.05 at% or more and less than 1 at%) set in consideration of solubility. That is, when the additive contains neodymium (Nd) in terms of absorbance, solubility, and permeation spectrum with increasing concentration, the neodymium (Nd) is 0.05 or more on a mol% basis (at% basis) in the present glass composition. It is preferable to add less than 1, and referring to FIG. 23, when the additive also includes neodymium (Nd) in consideration of the transmittance, it is more preferable that the neodymium (Nd) is included in 0.2 at% or more and 0.5 at% or less. Do.
즉, 첨가물이 네오디뮴(Nd)을 포함하는 경우, 용해도를 파라메터로 설정하여 본 유리 조성물은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 미만으로 네오디뮴(Nd)을 포함하도록 설정되고, 상기 범위에서 투과율을 파라메터로 적용하여 몰% 기준으로 0. 2 이상 0.5 이하로 네오디뮴(Nd)을 포함하도록 설정될 수 있다.That is, when the additive contains neodymium (Nd), the solubility is set as a parameter, the glass composition is set to include neodymium (Nd) in a mole percent basis of 0.05 or more and less than 1, and the transmittance is applied as a parameter in the above range It may be set to include neodymium (Nd) by 0.2 or more and 0.5 or less on a mole% basis.
도 24는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb) 0.2 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 25는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 26은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 터븀(Tb)을 포함하는 구현예에 있어서, 터븀(Tb)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.24 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for far-infrared bandpass filter according to an embodiment of the present application contains 0.2 at% terbium (Tb) as an additive, and FIG. 25 is a glass for far-infrared bandpass filter according to an embodiment of the present application. A photograph of a specimen of an embodiment wherein the composition comprises 0.5 at% terbium (Tb) as an additive, and FIG. 26 illustrates an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure includes terbium (Tb) as an additive. , Is a graph showing the transmittance according to the content of terbium (Tb).
또한, 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 경우, 터븀(Tb) 은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다. 다만, 도 24를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 터븀(Tb)이 0.2 at%첨가된 시편은 유리 제작이 잘 되지만, 도 25를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 터븀(Tb)이 0.5 at% 첨가된 시편은 유리와 엠퓰이 잘 분리되지 않고 유리 제작이 잘되지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 터븀(Tb)은 상술한 모 조성영역에 대하여 0.5 at% 미만 범위에서 용해됨을 확인할 수 있다. 따라서, 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 경우, 터븀(Tb)의 용해도가 다른 희토류에 비해 낮다는 점 등을 고려하여 첨가물은 몰% 기준으로 0.05 이상 0.5 미만으로 포함될 수 있고, 도 26을 참조하면, 투과율도 함께 고려하였을 때, 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 경우, 터븀(Tb)은 0.2 at% 이상 0.5 at% 미만으로 포함됨이 바람직하다. In addition, when the additive contains terbium (Tb), terbium (Tb) may be included in 0.05 or more to 1 or less on a mole% basis. However, referring to FIG. 24, the specimen in which terbium (Tb) is added at 0.2% by weight as an additive to the above-described parent composition region is well fabricated. However, referring to FIG. 25, as shown in FIG. It can be seen that the specimen with Tb) added at 0.5% did not separate well from the glass and the ampule and the glass was not produced well. That is, it can be seen that terbium (Tb) is dissolved in the range of less than 0.5 at% with respect to the above-described parent composition region. Therefore, when the additive contains terbium (Tb), in consideration of the solubility of terbium (Tb) is lower than that of other rare earths, the additive may be included in an amount of 0.05 or more and less than 0.5 on a mole% basis, see FIG. 26. In consideration of the transmittance, when the additive contains terbium (Tb), the terbium (Tb) is preferably contained in an amount of 0.2 at% or more and less than 0.5 at%.
즉, 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 경우, 용해도를 파라메터로 설정하여 본 유리 조성물은 몰% 기준으로 0.05 이상 0.5 미만으로 터븀(Tb)을 포함하도록 설정되고, 상기 범위에서 투과율을 파라메터로 적용하여 몰% 기준으로 0.2 이상 0.5 이상으로 프라세오디뮴(Pr)을 포함할 수 있다. 이에 따르면, 상기 범위에서 0.2 at% 이상이라는 것은 투과율을 파라메터로하여 설정되는 것이고, 0.5 at% 미만이라는 것은 용해도를 파라메터로 하여 설정되는 것이라 할 수 있다. That is, when the additive contains terbium (Tb), the solubility is set as a parameter, the glass composition is set to include terbium (Tb) at 0.05 or more and less than 0.5 on a mole% basis, and the transmittance is applied as a parameter in the above range. For example, the mol% may include praseodymium (Pr) in an amount of 0.2 or more and 0.5 or more. According to this, in the above range, at least 0.2 at% may be set as the transmittance as a parameter, and less than 0.5 at% may be set as the solubility as a parameter.
또한, 첨가물이 전이금속을 포함하는 경우, 전이금속은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 미만으로 포함될 수 있다.In addition, when the additive includes a transition metal, the transition metal may be included in an amount of 0.05 or more and less than 1 on a mole% basis.
예를 들어, 전이금속은 철(Fe)일 수 있다.For example, the transition metal may be iron (Fe).
도 27은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 28은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.1 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이며, 도 29는 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.3 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 30은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe) 0.5 at% 포함하는 구현예의 시편의 사진이고, 도 31은 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 첨가물로서 철(Fe)을 포함하는 구현예에 있어서, 철(Fe)의 함량에 따른 투과율을 도시한 그래프이다.FIG. 27 is a photograph of a specimen of an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application includes 0.1 at% of iron (Fe) as an additive, and FIG. 28 is a glass for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application. A photograph of a specimen of an embodiment in which the composition comprises 0.1 at% of iron (Fe) as an additive, and FIG. 29 is a view of an embodiment in which the glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure contains 0.3 at% of iron (Fe) as an additive. 30 is a photograph of a specimen, and FIG. 30 is a photograph of an embodiment of a glass composition for a far infrared band filter according to an embodiment of the present disclosure including 0.5 at% of iron (Fe) as an additive, and FIG. 31 is according to an embodiment of the present disclosure. In an embodiment in which the glass composition for the far infrared band filter includes iron (Fe) as an additive, it is a graph showing the transmittance according to the content of iron (Fe).
첨가물이 철(Fe)을 포함하는경우, 철(Fe) 은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함될 수 있다.When the additive contains iron (Fe), iron (Fe) may be included in the mole percent based on 0.05 or more.
다만, 도 27 내지 도 29를 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 철(Fe)이 0.05 at%첨가된 시편, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 철(Fe)이 0.1 at%첨가된 시편 및 상술한 모 조성영역에 철(Fe)이이 0.3 at% 첨가된 시편은 유리 제작에 큰 문제가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 도 30을 참조하면, 상술한 모 조성영역에 첨가물로서 철(Fe)이 0.5 at% 첨가된 시편은 부분적으로 결정화 현상이 발생하였으나, 유리 제작에는 큰 문제가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 철(Fe) 원소는 1 at% 미만의 용해도를 나타냄을 알 수 있다. 이를 고려하여, 철(Fe)이 모 조성영역에 용해되는 정도(용해도)를 주요 파라메터로 설정하면, 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 경우, 철(Fe) 은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 포함됨이 바람직하다.However, referring to FIGS. 27 to 29, a specimen in which iron (Fe) is added as an additive to the parent composition region as described above is added at 0.05 at%, and a specimen in which iron (Fe) is added as an additive to the above described parent composition region is added thereto. And it can be seen that the specimen in which the iron (Fe) is added at 0.3 at% in the above-described parent composition region does not cause a big problem in glass production. In addition, referring to FIG. 30, although the crystallization phenomenon partially occurred in the specimen in which iron (Fe) was added as an additive to the above-described parent composition region, the glass fabrication did not occur. Accordingly, it can be seen that the iron (Fe) element exhibits solubility of less than 1 at%. In consideration of this, if the degree of solubility (solubility) of iron (Fe) in the parent composition region is set as a main parameter, when the additive contains iron (Fe), iron (Fe) is based on a mole% (at%). It is preferably included in more than 0.05 less than 1.
또한, 도 31을 참조하면, 철(Fe) 함량 증가에 따라 3 ㎛ 대역의 빛의 흡수가 유발되며, 3 ㎛뿐만 아니라, 그 주변 대역대로 흡수되는 빛의 파장 범위가 넓게 형성될 수 있다. 다만, 철(Fe) 함량 증가에 따라 투과도 감소가 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 경우, 첨가물은 몰% 기준(at% 기준)으로 0.05 이상 1 미만으로 포함됨이 바람직하지만, 첨가 농도를 좀더 세분화 할 시, 투과도까지 고려하면 0.1 ≤ 철(Fe) ≤ 0.3 범위에서 3 ㎛ 흡수가 깊게 나타날 뿐만 아니라, 투과도 저해가 비교적 적게 일어나기 때문에 가장 최적 범위로 설정될 수 있다.In addition, referring to FIG. 31, absorption of light in a 3 μm band is induced as the iron (Fe) content increases, and a wavelength range of light absorbed in the peripheral band as well as 3 μm may be broadly formed. However, it can be seen that the permeability decreases as the iron (Fe) content increases. Therefore, when the additive contains iron (Fe), the additive is preferably included in the mole percent (at%) by 0.05 or more but less than 1, when considering the permeability when the addition concentration is further subdivided, 0.1 ≤ iron ( It is possible to set the most optimal range because not only 3 μm absorption appears deep in the range of Fe) ≦ 0.3, but also relatively low permeability inhibition occurs.
즉, 첨가물이 철(Fe)을 포함하는 경우, 용해도를 파라메터로 설정하여 본 유리 조성물은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 미만으로 철(Fe)을 포함하도록 설정되고, 상기 범위에서 투과율을 파라메터로 적용하여 몰% 기준으로 0.1 이상 0.3 이하로 철(Fe)을 포함할 수 있다.That is, when the additive contains iron (Fe), the solubility is set as a parameter, the present glass composition is set to include iron (Fe) in the range of 0.05 or more and less than 1 on a mole% basis, the transmittance is applied as a parameter in the above range In the mol% based on 0.1 to 0.3 may include iron (Fe).
본 유리 조성물은, 희토류 또는 전이금속을 첨가물로 첨가하여 intra-3d-configurational transition 또는 intra-4f-configurational transition을 각각 활용하는 방식을 통한 투과스펙트럼을 조절하는 방법이라 할 수 있다. 이에 따르면, 가격적 측면 및 내구도 측면에서 우수한 원적외선 대역 필터용 유리가 구현될 수 있다.The glass composition may be referred to as a method of controlling the transmission spectrum through the use of an intra-3d-configurational transition or an intra-4f-configurational transition by adding rare earth or transition metal as an additive. According to this, excellent glass for far-infrared bandpass filter in terms of price and durability can be realized.
정리하면, 본 유리 조성물은 원적외선 대역 열화상 카메라용 렌즈 및 필터 소재로 적용될 수 있다. 본 유리 조성물은 특정 원소들의 첨가를 이용하여 중적외선 대역의 흡수를 야기해 원적외선 대역을 선별적으로 투과 시켜줌으로써, 원적외선 카메라의 이미지 고화질화에 기여할 뿐만 아니라 기존 다층박막 코팅을 이용한 투과스펙트럼 조절에 비해 여러 단점을 보완할 수 있다. In summary, the present glass composition can be applied to lenses and filter materials for far-infrared band cameras. The glass composition causes absorption of the mid-infrared band by adding specific elements, and selectively transmits the far-infrared band, thereby contributing to the image quality of the far-infrared camera as well as controlling the transmission spectrum using the conventional multilayer thin film coating. It can compensate for the disadvantages.
본 유리 조성물이 투과스펙트럼을 조절하기 위해 포함하는 원소는 희토류(세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 터븀) 및 전이금속(철) 중 하나 이상일 수 있다. 상기 원소가 모재(모 조성영역)에 첨가될 수 있다. 희토류 및 전이금속 원소 각각은 그 특유의 전자천이에 의한 흡수로 모조성의 변화에 큰 영향을 받지 않지만, 용해도의 경우 모조성에 영향을 받게 되는데, 이는 모재료의 조성 및 성분의 변화를 통해 조절 할 수 있고, 본 유리 조성물은 이러한 점을 고려하여 상술한 바와 같이 조성비가 설정될 수 있다.Elements included to control the transmission spectrum of the present glass composition may be one or more of rare earths (cerium, praseodymium, neodymium, terbium) and transition metals (iron). The element may be added to the base material (the parent composition region). Each rare earth and transition metal element is not affected by the change in the counterfeit due to the absorption by its unique electron transition, but in the case of solubility, it is affected by the change in the composition and composition of the base material. The present glass composition may have a composition ratio set as described above in consideration of this point.
본 유리 조성물이 원적외선 대역 열화상 카메라 렌즈에 적용될 경우, 본 유리 조성물은 첨가물(첨가 원소)의 함량 조절에 의해 굴절률 및 분산이 조절되어 적외선 카메라에서 요구하는 다양한 분해능 및 해상도에 부합하는 광학적 물성을 제공할 수 있다. When the glass composition is applied to a far infrared band infrared camera lens, the glass composition is controlled to adjust the refractive index and dispersion by controlling the content of additives (additional elements) to provide optical properties that match the various resolutions and resolutions required by infrared cameras. can do.
또한, 본원은 본원의 일 실시예에 따른 적외선 투과 렌즈를 제공한다. 본원의 일 실시예에 따른 적외선 투과 렌즈는 상술한 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물을 포함한다.In addition, the present application provides an infrared transmission lens according to an embodiment of the present application. An infrared ray transmitting lens according to an embodiment of the present application includes a glass composition for a far infrared band filter according to the embodiment of the present application described above.
구체적으로, 본원의 일 실시예에 따른 적외선 투과 렌즈는 상술한 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 성형되어 제조될 수 있다. 성형 방법은 제한되지 않으며, 예를 들어, 몰드 성형법에 의해 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물이 성형됨으로써, 본원의 일 실시예에 따른 적외선 투과 렌즈가 제조될 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따른 적외선 투과 렌즈의 제조 과정에서 상술한 본원의 일 실시예에 따른 원적외선 대역 필터용 유리 조성물에는 저분산성 렌즈 등과 조합되어 색수차, 구면수차, 온도수차 등의 수차가 보정될 수 있다.Specifically, the infrared transmission lens according to an embodiment of the present application may be manufactured by molding the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application described above. The molding method is not limited, and for example, the infrared ray transmitting lens according to the exemplary embodiment of the present application may be manufactured by molding the glass composition for the far infrared band pass filter according to the exemplary embodiment of the present application by the mold molding method. In addition, in the manufacturing process of the infrared transmission lens according to an embodiment of the present application, in the glass composition for the far infrared band filter according to the embodiment of the present application, aberrations such as chromatic aberration, spherical aberration, temperature aberration, etc. are corrected in combination with a low dispersion lens. Can be.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present application.
Claims (13)
원적외선 대역을 포함하는 적외선 대역의 빛을 투과시키는 칼코지나이드 유리 조성인 모 조성영역을 가지고,
희토류 및 전이금속을 함유하는 첨가물을 포함하되,
상기 희토류는 세륨(Ce), 네오디뮴(Nd), 터븀(Tb) 또는 프라세오디뮴(Pr)을 포함하고,
상기 전이금속은 철(Fe)을 포함하며,
상기 첨가물이 세륨(Ce) 및 네오디뮴(Nd) 중 하나를 포함하는 경우, 상기 세륨(Ce) 및 네오디뮴(Nd) 중 하나는 몰% 기준으로 0.05 이상 1 미만으로 포함되고,
상기 첨가물이 터븀(Tb)을 포함하는 경우, 상기 터븀(Tb)은 몰% 기준으로 0.05 이상 0.5 미만으로 포함되며,
상기 첨가물이 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 상기 프라세오디뮴(Pr)은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 이하로 포함되고,
상기 철(Fe)은 몰% 기준으로 0.05 이상 1 미만으로 포함되며,
상기 첨가물에 의해, 상기 희토류에는 4f 오비탈 내의 전자 천이에 의한 흡수가 야기되고, 상기 전이금속에는 3d 오비탈 내의 전자 천이에 의한 흡수가 야기되어, 적외선 대역 중 원적외선 대역 이외의 빛이 흡수되는 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.In the glass composition,
It has a parent composition region which is a chalcogenide glass composition which transmits light in an infrared band including a far infrared band,
Additives containing rare earths and transition metals,
The rare earth includes cerium (Ce), neodymium (Nd), terbium (Tb) or praseodymium (Pr),
The transition metal includes iron (Fe),
When the additive includes one of cerium (Ce) and neodymium (Nd), one of the cerium (Ce) and neodymium (Nd) is included in more than 0.05 and less than 1 on a mole% basis,
When the additive includes terbium (Tb), the terbium (Tb) is included in more than 0.05 and less than 0.5 on a mole% basis,
When the additive contains praseodymium (Pr), the praseodymium (Pr) is included in the mole percent based on 0.05 or more, 1 or less,
The iron (Fe) is included in the mole percent based on 0.05 or less than 1,
By the additive, the rare earth causes absorption by electron transition in 4f orbital, and the transition metal causes absorption by electron transition in 3d orbital, so that light outside the far infrared band is absorbed in the infrared band. Glass composition for far infrared band filter.
상기 모 조성영역은, 게르마늄(Ge), 안티몬(Sb) 및 셀레늄(Se)을 포함하는 조성영역이고,
상기 첨가물은 게르마늄을 대체하여 포함되는 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 1,
The parent composition region is a composition region including germanium (Ge), antimony (Sb), and selenium (Se),
The additive is included in place of germanium, glass composition for the far infrared band filter.
상기 모 조성영역은, 상기 게르마늄(Ge), 상기 안티몬(Sb) 및 상기 셀레늄(Se)을 각각 10-X 내지 35-X : 5 내지 25 : 55 내지 70의 몰비로서 함유하고,
상기 X는 상기 첨가물의 몰% 기준 함량인 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 2,
The parent composition region contains the germanium (Ge), the antimony (Sb) and the selenium (Se) in a molar ratio of 10-X to 35-X: 5 to 25: 55 to 70, respectively,
Wherein X is a mole percent reference content of the additive, the glass composition for a far infrared band filter.
상기 게르마늄(Ge) 27.5-X 몰%, 상기 안티몬(Sb) 12.5 몰%, 상기 셀레늄(Se) 60 몰%를 함유하되,
상기 X는 상기 첨가물의 몰% 기준 함량인 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 2,
27.5-X mol% of germanium (Ge), 12.5 mol% of antimony (Sb), and 60 mol% of selenium (Se),
Wherein X is a mole percent reference content of the additive, the glass composition for a far infrared band filter.
상기 희토류가 세륨(Ce) 또는 네오디뮴(Nd) 을 포함하는 경우, 상기 세륨(Ce) 또는 네오디뮴(Nd)은 몰% 기준으로 0.2 이상 0.5 이하로 포함되고,
상기 희토류가 터븀(Tb)을 포함하는 경우,
상기 터븀(Tb)은 몰% 기준으로 0.2 이상 0.5 미만으로 포함되는 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 1,
When the rare earth includes cerium (Ce) or neodymium (Nd), the cerium (Ce) or neodymium (Nd) is contained in 0.2% or more and 0.5 or less on a mole% basis,
When the rare earth contains terbium (Tb),
The terbium (Tb) is included in the mole percent based on 0.2 or less than 0.5, the far infrared band filter glass composition.
상기 희토류가 프라세오디뮴(Pr)을 포함하는 경우, 상기 프라세오디뮴(Pr)은 몰% 기준으로 0.5 이상 1 이하로 포함되는 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 1,
When the rare earth includes praseodymium (Pr), the praseodymium (Pr) is contained in 0.5 to 1 or less on a mol% basis, far infrared band filter glass composition.
상기 철(Fe)은 몰% 기준으로 0.1 이상 0.3 이하로 포함되는 것인, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물.The method of claim 1,
The iron (Fe) is included in the mole percent based on 0.1 to 0.3 or less, far infrared band filter glass composition.
(a) 전자천이 흡수가 커지면 굴절률 분산값이 커지는 특성에 기반하여, 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량에 따라 전자천이 흡수가 커지는 파수를 측정하고, 측정된 흡수강도 및 파수와의 관계에 대하여 Kramers-Kronig 관계식을 적용함으로써, 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량에 따른 상기 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 산출하는 단계; 및
(b) 상기 희토류의 함량과 상기 전이금속의 함량을 조절하면서 상기 (a) 단계를 반복적으로 수행하여, 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산을 조절하는 단계를 포함하는 원적외선 대역 필터용 유리 조성물의 굴절률 분산 조절 방법.
As the refractive index dispersion control method of the glass composition for far-infrared band filter according to claim 1,
(a) Based on the characteristics that the refractive index dispersion value increases as the electron transition becomes larger, the wave number at which the electron transition is increased according to the content of the rare earth and the transition metal is measured, and the relationship between the measured absorption intensity and the wave number is determined. Calculating a refractive index dispersion of the glass composition for the far-infrared bandpass filter according to the content of the rare earth and the transition metal by applying a Kramers-Kronig relation to the content of the rare earth; And
(b) repeating the step (a) while adjusting the rare earth content and the transition metal content, thereby controlling the refractive index dispersion of the glass composition for the far infrared band filter. Refractive index dispersion adjustment method.
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