RU2033571C1

RU2033571C1 - Compound for making infrared light filter

Info

Publication number: RU2033571C1
Application number: RU93012807A
Authority: RU
Inventors: Л.Г. Томилова; Н.А. Овчинникова; В.М. Подгаецкий; Б.А. Константинов; Н.А. Козлов; И.И. Парфенов; Е.С. Шаньгин
Original assignee: Совместное российско-британское предприятие "Башкорт"
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: lighting engineering. SUBSTANCE: compound for making infrared light filter is based on dyes of class of diphthalocyanines and their substituted analogs or rare-earth and transition elements of structural formula

Description

Изобретение относится к светотехнике, в частности к инфракрасным светофильтрам отрезающего и полосового типа, поглощающим видимое излучение и коротковолновую часть ближнего ИК-излучения и пропускающим более длинноволновое ближнее ИК-излучение. The invention relates to lighting equipment, in particular to cut-off and strip-type infrared filters that absorb visible radiation and the short-wavelength part of near-infrared radiation and transmit more long-wavelength near-infrared radiation.

Цель маскировка световых приборов со светофильтром в областях чувствительности человеческого глаза и приборов ночного видения в видимой и самой ближней ИК-частях спектра вплоть до λ= 1,3-2,2 мкм. The goal is to mask light devices with a light filter in the areas of sensitivity of the human eye and night vision devices in the visible and nearest infrared parts of the spectrum up to λ = 1.3-2.2 μm.

Известны ИК-светофильтры отрезающего типа на основе кубовых красителей в целлюлозе [1] органических красителей в резиновом покрытии на стеклянной подложке [2] триселенида сурьмы на прозрачной подложке [3] и антрахинового красителя в полимере [4] Известны также ИК-светофильтры с многослойным диэлектрическим покрытием на стеклянной подложке [5]
Недостатком целлюлозных и резиновых светофильтров [1] [2] являются большие потери полезного более длинноволнового ближнего ИК-излучения. Светофильтры [1] [2] [4] обладают слишком коротковолновой границей поглощения, не обеспечивая маскировку световых приборов с такими фильтрами от приборов ночного видения и человеческого глаза, адаптированного к темноте. Сурьмяноселенидные светофильтры [3] выделяют вредные продукты распада при их нагреве излучением светового прибора. Многослойные диэлектрические светофильтры [5] сложны в изготовлении, особенно при большом размере фильтров, требуемом в световых приборах.Known IR cut-off type optical filters based on vat dyes in cellulose [1] organic dyes in a rubber coating on a glass substrate [2] antimony trislenide on a transparent substrate [3] and anthrachine dye in a polymer [4] IR-filters with multilayer dielectric are also known coated on a glass substrate [5]
The disadvantage of cellulose and rubber filters [1] [2] is the large loss of useful longer-wavelength near-infrared radiation. Light filters [1] [2] [4] have an excessively short wavelength absorption limit, without masking light devices with such filters from night vision devices and the human eye adapted to darkness. Antimony-selenide filters [3] emit harmful decay products when they are heated by radiation from a light device. Multilayer dielectric light filters [5] are difficult to manufacture, especially with the large filter size required in lighting devices.

Наиболее близким по своим характеристикам к изобретению является состав для получения светофильтра на основе фталоцианиновых и других органических красителей в полимере [6] Недостатком такого состава является слишком коротковолновая граница поглощения, что в результате не обеспечивает маскировку световых приборов со светофильтром от приборов ночного видения. The closest in its characteristics to the invention is a composition for producing a filter based on phthalocyanine and other organic dyes in a polymer [6]. The disadvantage of this composition is the absorption wavelength that is too short, which as a result does not provide masking of light devices with a filter from night-vision devices.

Эти недостатки могут быть устранены при использовании состава для получения светофильтра на основе красителей из класса дифталоцианинов и их редкоземельных аналогов редкоземельных и переходных элементов структурной формулы Рс₂ ^lМ, где М-ион редкоземельного или переходного элемента, а Рс^l незамещенный или замещенный фталоцианин, где ^l Н, t Bu или Me. Такие красители могут быть нанесены на прозрачную в ИК-диапазоне длин волн подложку (например, из сапфира) методом сублимации или полива из раствора. Получаемые пленки обеспечивают поглощение видимого и частично ближнего ИК-излучения при основном максимуме длинноволновой полосы поглощения, соответствующем λ_max, близкой к границе поглощения светофильтра и равной 1,2-2,15 мкм в зависимости от природы элемента М. При этом достигается маскировка световых приборов с такими светофильтрами в областях чувствительности человеческого глаза и приборов ночного видения. Высокая стабильность красителей к действию излучения и нагрева позволяет получить хорошие эксплуатационные характеристики светофильтров.These disadvantages can be eliminated by using a composition for obtaining a filter based on dyes from the class of diphthalocyanines and their rare-earth analogues of rare-earth and transition elements of the structural formula Рс ₂ ^l М, where М is an ion of a rare-earth or transition element, and Рс ^{l is an} unsubstituted or substituted phthalocyanine, where ^l H, t Bu or Me. Such dyes can be applied to a substrate that is transparent in the infrared wavelength range (for example, sapphire) by sublimation or irrigation from solution. The resulting films provide the absorption of visible and partially near-infrared radiation at the main maximum of the long-wavelength absorption band corresponding to λ _max , close to the absorption limit of the filter and equal to 1.2-2.15 μm depending on the nature of element M. In this case, masking of lighting devices is achieved with such filters in the areas of sensitivity of the human eye and night vision devices. The high stability of the dyes to the effects of radiation and heating makes it possible to obtain good performance characteristics of light filters.

П р и м е р 1. Светофильтр на основе красителей дифталоцианина гафния был изготовлен в виде пленки на сапфировой подложке с помощью сублимации при температуре 520^оС в вакууме 10^-5 тор. Спектр поглощения светофильтра показан на чертеже: (а), значение λ_max 1200 нм. В диапазоне λ= 1,9-7,5 мкм поглощение не наблюдалось. После испытаний на термостабильность при температуре 150^оС в течение 100 ч спектральные характеристики светофильтра практически не изменились. Аналогичный результат был получен после испытаний на фотостабильность, т.е. освечивания светофильтра лампой ДКСШ-500 мощностью 500 Вт на расстоянии 10 см от поверхности светофильтра в течение 100 ч.EXAMPLE EXAMPLE 1. A filter dye based diphthalocyanine hafnium was made into a film on a sapphire substrate by sublimation at 520 ^{° C} in a vacuum of 10 ^-5 Torr. The absorption spectrum of the filter is shown in the drawing: (a), the value of λ _max 1200 nm. In the range λ = 1.9-7.5 μm, absorption was not observed. After the tests on thermal stability at ¹⁵⁰ ° C for 100 hours, the spectral characteristics of the color filter is practically not changed. A similar result was obtained after tests for photostability, i.e. illumination of the filter with a DKSSh-500 lamp with a power of 500 W at a distance of 10 cm from the surface of the filter for 100 hours

П р и м е р 2. Светофильтр на основе красителя окта-4-третбутилдифталоцианина лютеция был изготовлен в виде пленки на сапфировой подложке с помощью полива из раствора красителя в хлороформе при комнатной температуре и далее сушки в вакууме в течение 1 ч при комнатной температуре. Спектр поглощения светофильтра показан на чертеже (б), значение λ_max1390 нм. В диапазоне λ= 2,2-7,5 мкм поглощение не наблюдалось. После испытаний на термостабильность и фотостабильность в условиях примера 1 спектральные характеристики светофильтра практически не изменились.Example 2. A filter based on dye octa-4-tert-butyl diphthalocyanine lutetium was made in the form of a film on a sapphire substrate by irrigation from a dye solution in chloroform at room temperature and then drying in vacuum for 1 h at room temperature. The absorption spectrum of the filter is shown in the drawing (b), the value of λ _max 1390 nm. In the range λ = 2.2-7.5 μm, absorption was not observed. After tests for thermal stability and photostability under the conditions of example 1, the spectral characteristics of the filter remained practically unchanged.

П р и м е р 3. Светофильтр на основе красителя окта-4-метилдифталоцианина лантана был изготовлен в виде пленки на сапфировой подложке с помощью сублимации при температуре 500^оС в вакууме 10^-5 тор. Спектр поглощения светофильтра показан на чертеже (в), значение λ_max 2160 нм. В диапазоне λ= 2,5-7,5 нм поглощение не наблюдалось. После испытаний на термостабильность и фотостабильность в условиях примера 1 спектральные характеристики светофильтра практически не изменились.EXAMPLE EXAMPLE 3 A filter dye-based octa-4-metildiftalotsianina lanthanum was made into a film on a sapphire substrate by sublimation at 500 ^{° C} in a vacuum of 10 ^-5 Torr. The absorption spectrum of the filter is shown in drawing (c), the value of λ _max 2160 nm. In the range λ = 2.5-7.5 nm, no absorption was observed. After tests for thermal stability and photostability under the conditions of example 1, the spectral characteristics of the filter remained practically unchanged.

П р и м е р 4. Светофильтр на основе сульфофталоцианинов ванадила и меди в сополимере винилхлорида и винилацетата (прототип) имел значение λ_max 690 нм. Спектральные характеристики светофильтра мало изменились после испытаний на фотостабильность в условиях примера 1 и термостабильность при температуре 120^оС в течение 100 ч. Более высокое значение рабочей температуры для светофильтра невозможно из-за близости к температуре стеклования сополимера ( ≈150^оС).PRI me R 4. The light filter based on vanadyl sulfophthalocyanines and copper in a copolymer of vinyl chloride and vinyl acetate (prototype) had a value of λ _max 690 nm. Spectral characteristics of the color filter little changed after the test on photostability conditions in Example 1 and the thermal stability at ¹²⁰ ° C for 100 hours. A higher operating temperature for color filter is not possible due to the proximity to the glass transition temperature of the copolymer (≈150 ° ^C).

Таким образом, по спектральным характеристикам и термостабильности предлагаемый состав светофильтра превосходит прототип и близок к нему по стойкости к действию света. Thus, in terms of spectral characteristics and thermal stability, the proposed composition of the light filter exceeds the prototype and is close to it in terms of resistance to light.

Claims

COMPOSITION FOR PRODUCING INFRARED LIGHT FILTER based on a phthalocyanine dye, characterized in that, for the purpose of masking light devices with a light filter in the areas of sensitivity of the human eye and night vision devices in the visible and near infrared parts of the spectrum up to λ = 1.3 - 2.2 μm, it is made on the basis of dyes from the class of diphthalocyanines and their substituted analogues of rare-earth and transition elements of the structural formula Pc _{2 ′} M, where M is a rare-earth or transition element ion, and Pc 'is unsubstituted or substituted th phthalocyanine, where 'H, t B ₄ or