RU2467962C1 - Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол - Google Patents
Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол Download PDFInfo
- Publication number
- RU2467962C1 RU2467962C1 RU2011116695/03A RU2011116695A RU2467962C1 RU 2467962 C1 RU2467962 C1 RU 2467962C1 RU 2011116695/03 A RU2011116695/03 A RU 2011116695/03A RU 2011116695 A RU2011116695 A RU 2011116695A RU 2467962 C1 RU2467962 C1 RU 2467962C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- reactor
- iodides
- synthesis
- melt
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
- C03C3/323—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te containing halogen, e.g. chalcohalide glasses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к материалам для волоконной оптики и касается разработки способа получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол, которые могут быть использованы для изготовления волоконных световодов, применяемых в оптике и оптоэлектронных приборах для ближнего и среднего ИК-диапазона. Техническим результатом изобретения является снижение загрязняющих примесей в составе стекол. Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол включает загрузку компонентов шихты в реактор, при этом в качестве компонентов шихты используют халькогены и другие исходные веществ -макрокомпоненты стекла, синтез стеклообразующего расплава, его гомогенизацию и охлаждение. При этом в качестве компонентов шихты, наряду с халькогенами, используют летучие иодиды элементов. Синтез стеклообразующих соединений ведут в реакторе, соединенном с разделительной секцией, при управляемой скорости нагрева и выводе из реактора йода, образующегося при химическом превращении исходных йодидов, и возвращении в зону реакции непрореагировавших йодидов элементов до достижения заданного макросостава расплава. 1 пр., 1 табл.
Description
Заявляемое изобретение относится к материалам для волоконной оптики и касается разработки способа получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол, которые могут быть использованы для изготовления волоконных световодов, применяемых в оптике и оптоэлектронных приборах для ближнего и среднего ИК-диапазона. К тугоплавким халькогенидным стеклам относятся стекла с температурой стеклования выше 250°С, содержащие германий, сурьму, селен, серу, при концентрации йода не более 5-15% ат.
Халькойодидные стекла относятся к наиболее перспективным стеклам для волоконной оптики среднего ИК-диапазона. Это обусловлено их высокой прозрачностью в спектральном ИК-диапазоне 5-12 мкм.
В традиционных способах получения халькойодидных стекол исходными веществами служат элементы - макрокомпоненты стекла как компоненты шихты, плавлением которой синтезируют стеклообразующий расплав требуемого состава (см., например, Виноградова Г.З. - Стеклообразование и фазовые равновесия в халькогенидных системах. Изд-во «Наука». М, 1984, с.86, 100, 106).
Известный способ включает загрузку компонентов шихты в реактор, в заданных количествах, его вакуумирование, синтез стеклообразующего расплава в запаянном вакуумированном реакторе, его гомогенизацию и отверждение в стекло. Взвешивание исходных элементов даже в защитной атмосфере, последующее их измельчение и загрузка в реактор приводят к появлению на их поверхности оксидов и воды. Полное их удаление при вакуумировании реактора с шихтой не достигается, в том числе и из-за высокой летучести йода. Более того, способ не позволяет получать чистые халькойодидные стекла, в состав которых входят тугоплавкие элементы, например Ge (температура плавления 937°С). Синтез германийсодержащих халькойодидных стекол ведут при высокой температуре, порядка 800-900°С в течение длительного времени, что приводит к сильному загрязнению стекол материалом аппаратуры.
Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является разработка способа получения тугоплавких высокочистых халькойодидных стекол заданного состава.
Эта задача решается за счет того, что в известном способе получения особо чистых халькойодидных стекол, включающем загрузку компонентов шихты в реактор, синтез стеклообразующего расплава, его гомогенизацию и охлаждение, согласно заявляемому изобретению, в качестве шихты, наряду с халькогенами, используют летучие иодиды элементов, синтез стеклообразующего расплава ведут в реакторе, соединенном с разделительной секцией, при управляемой скорости нагрева и выводе из реактора йода, образующего при химическом превращении исходных йодидов и возвращением в реакционную зону непрореагировавших иодидов, до достижения заданного содержания йода в расплаве.
Новым в способе является то, что в качестве компонентов шихты стеклообразующих соединений, наряду с халькогенами, используют летучие иодиды элементов в стеклообразующем соединении. Температуры плавления иодидов значительно ниже температур плавления простых веществ, например, температуры плавления германия и йодида германия составляют 937°С и 146°С, соответственно, температуры плавления сурьмы и йодида сурьмы составляют 631°С и 178°С, соответственно. Иодиды элементов реагируют с халькогенами при более низкой температуре, чем элементы. Это позволяет снизить температуру синтеза стеклообразующих соединений, продолжительность гомогенизации расплава и тем самым снизить возможность загрязнения стеклообразующего расплава материалом аппаратуры. В сравнении с прототипом, максимальная температура на всех этапах процесса на 150-250°С ниже температуры синтеза стекол из элементов.
Новым в способе является то, что, синтез стеклообразующего расплава ведут в реакторе, соединенном с разделительной секцией. При этом синтез ведут при управляемой скорости нагрева и вывода из реактора йода, образующегося при химическом превращении исходных йодидов, и возвращении в реакционную зону непрореагировавших йодидов, до достижения заданного содержания йода в расплаве. Это обеспечивает получение халькойодидных стекол заданного макросостава.
Селективное удаление йода из стеклообразующего расплава с одновременным сохранением в нем макрокомпонентов решается за счет того, что синтез ведут в реакторе, соединенном с разделительной секцией. При проведении синтеза в таком аппарате для полного разделения йодидов германия и сурьмы от йода массообменная секция должна обеспечивать эффективность разделения, обеспечиваемого 2-3 теоретическими ступенями разделения.
Упомянутые признаки являются существенными, т.к. каждый из них необходим, а вместе они достаточны для решения поставленной задачи - разработки способа получения тугоплавких высокочистых халькойодидных стекол заданного состава. При этом максимальная температура на всех этапах процесса на 200-300°С ниже температуры синтеза стекол из элементов, что значительно снижает загрязняющее действие материала реактора.
Получены стекла систем Ge-S-I, Ge-Se-I, Ge-Se-Те-I, Ge-Sb-S-I, Ge-Ga-Те-I, Ge-Sb-Se-I. Содержание примесей по данным лазерной масс-спектрометрии: Si≤1·10-4 мас.%, содержание Fe, K, Ca-(2÷5)·10-5 мас.%, содержание примесей переходных элементов ниже предела обнаружения (см. таблицу). Содержание примеси водорода в форме Ch-Н, где Ch - атом халькогена, по данным ИК-спектроскопии, составляет (3÷5)·10-5% мол.
Пример.
В реактор, выполненный из кварцевого стекла, загружают йодид германия, йодид сурьмы и серу в количествах 259,4 г, 89,76 г и 34,44 г, соответственно. Реактор с упомянутым содержимым помещают в печь резистивного нагрева. При нагревании пар, находящийся над расплавом, поступает в разделительную секцию. Ее температура обеспечивает конденсацию йода в жидкость, которая течет вниз по секции. Часть жидкого йода, обогащенного йодидами германия, в виде флегмы стекает обратно в реактор, а часть йода отбирают в приемник. При этом происходит эффективное отделение йодидов германия и сурьмы от йода, образующегося при химическом превращении упомянутых йодидов. Синтез стеклообразующих соединений ведут при контролируемой скорости нагрева расплава и селективном удалении йода. В процессе синтеза температуру реакционной камеры поднимают ступенчато или плавно. Отбор йода ведут до достижения заданного макросостава расплава. Масса отобранного йода, в данном случае для получения стекла системы Ge-Sb-S-I с содержанием йода 10% ат., составляет 283 г. После этого реактор охлаждают, вакуумируют, отпайкой отделяют от основной системы и ведут гомогенизацию полученного расплава. Температура синтеза не превышает 650°С. После гомогенизации реактор извлекают из печи и отверждают расплав в стекло. Отжиг стекла проводят для снятия механических напряжений.
Содержание примесей в полученных стеклах составляет: Si≤1.8·10-4 мас.%, Fe, K, Ca-(2÷5)·10-5 мас.%, переходных элементов - ниже предела обнаружения (см. таблицу). Температура на всех этапах процесса не превышает 650°С, в то время как в прототипе эта температура составляет 800-900°С. В сравнении с прототипом, максимальная температура на всех этапах процесса на 150-250°С ниже температуры синтеза стекол из элементов.
Таблица. | |||
Содержание примесей в полученных халькойодидных стеклах | |||
Элемент | Концентрация, ppm wt. | Элемент | Концентрация, ppm wt. |
C | ≤3.0 | Mg | <0.05 |
Al | <0.04 | K | 0.5 |
Si | 1-1.8 | Ca | 0.5 |
Ti | <0.2 | V | <0.5 |
Cr | <0.1 | Mn | <0.1 |
Fe | 0.3 | Co | <0.1 |
Ni | <0.1 | Cu | <0.2 |
Zn | <0.3 | As | ≤7.5 |
Те | <1.3 | Sn | <1.3 |
Bi | <1.0 | W | <2.7 |
Claims (1)
- Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол, включающий загрузку компонентов шихты в реактор, при этом в качестве компонентов шихты используют халькогены и другие исходные вещества - макрокомпоненты стекла, синтез стеклообразующего расплава, его гомогенизацию и охлаждение, отличающийся тем, что в качестве компонентов шихты, наряду с халькогенами, используют летучие йодиды элементов, синтез стеклообразующих соединений ведут в реакторе, соединенном с разделительной секцией, при управляемой скорости нагрева и выводе из реактора йода, образующегося при химическом превращении исходных йодидов, и возвращении в зону реакции непрореагировавших йодидов элементов до достижения заданного макросостава расплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116695/03A RU2467962C1 (ru) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116695/03A RU2467962C1 (ru) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2467962C1 true RU2467962C1 (ru) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116695/03A RU2467962C1 (ru) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2467962C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579096C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Способ получения высокочистых халькойодидных стекол |
RU2618257C1 (ru) * | 2016-01-11 | 2017-05-03 | Учреждение Российской академии наук Институт химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) | Способ получения особо чистых стекол системы германий - сера - йод |
RU2648389C1 (ru) * | 2017-06-20 | 2018-03-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол системы германий-селен |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU550351A1 (ru) * | 1974-07-26 | 1977-03-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им. М.В.Ломоносова | Способ получени халькогенидных стекол |
SU833602A1 (ru) * | 1979-07-04 | 1981-05-30 | Ужгородский Государственный Университет | Способ получени халькогенидныхСТЕКОл |
RU2021218C1 (ru) * | 1991-05-05 | 1994-10-15 | Санкт-Петербургский государственный технологический университет | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНОГО СТЕКЛА GeS2 |
EP1611060B1 (en) * | 2003-04-15 | 2007-06-20 | Umicore SA | Method for vapor pressure controlled growth of infrared chalcogenide glasses |
-
2011
- 2011-04-28 RU RU2011116695/03A patent/RU2467962C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU550351A1 (ru) * | 1974-07-26 | 1977-03-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им. М.В.Ломоносова | Способ получени халькогенидных стекол |
SU833602A1 (ru) * | 1979-07-04 | 1981-05-30 | Ужгородский Государственный Университет | Способ получени халькогенидныхСТЕКОл |
RU2021218C1 (ru) * | 1991-05-05 | 1994-10-15 | Санкт-Петербургский государственный технологический университет | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНОГО СТЕКЛА GeS2 |
EP1611060B1 (en) * | 2003-04-15 | 2007-06-20 | Umicore SA | Method for vapor pressure controlled growth of infrared chalcogenide glasses |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ВИНОГРАДОВА Г.З. Стеклообразование и фазовые равновесия в халькогенидных системах. - М.: Наука, с.86, 100, 106. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579096C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Способ получения высокочистых халькойодидных стекол |
RU2618257C1 (ru) * | 2016-01-11 | 2017-05-03 | Учреждение Российской академии наук Институт химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) | Способ получения особо чистых стекол системы германий - сера - йод |
RU2648389C1 (ru) * | 2017-06-20 | 2018-03-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол системы германий-селен |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101445323B (zh) | 硫系红外玻璃及其制备工艺 | |
EP2226304B1 (en) | Infrared transmitting glass suitable for mold forming | |
JP6806078B2 (ja) | 光学ガラス | |
RU2467962C1 (ru) | Способ получения особо чистых тугоплавких халькойодидных стекол | |
CN102531335A (zh) | 一种低羟基高纯硫系玻璃的动态全蒸馏提纯方法 | |
CN105502935B (zh) | 一种高纯硫系玻璃的制备方法 | |
CN106927673A (zh) | 一种光纤用高纯硫系玻璃的制备方法 | |
CN109320093B (zh) | 一种透明微晶玻璃材料及其制备方法 | |
CN102786222A (zh) | 一种含镓的高熔沸点硫系玻璃的制备装置及制备方法 | |
CN101214935B (zh) | 电子级红磷的生产工艺 | |
CN101397190A (zh) | 一种硒基透可见硫卤玻璃及其制备方法 | |
WO2013191270A1 (ja) | ガラスおよび光学素子の製造方法 | |
Velmuzhov et al. | Preparation of high-purity germanium telluride based glasses with low oxygen impurity content | |
JP5793164B2 (ja) | ガラス、光学ガラス、プレス成形用ガラス素材および光学素子 | |
Churbanov | Recent advances in preparation of high-purity chalcogenide glasses in the USSR | |
JP4109105B2 (ja) | カルコゲナイドガラスの製造方法 | |
RU2698340C1 (ru) | Способ получения особо чистых халькогенидных стекол | |
RU2455243C1 (ru) | Способ получения высокочистых теллуритных стекол | |
CN103979792A (zh) | 一种金掺杂的硫系玻璃及其制备方法 | |
CN108503215B (zh) | 一种硫系光学玻璃及其制备方法和光学元件 | |
Guillevic et al. | Fabrication of highly homogeneous As2Se3 glass under argon flow | |
RU2618257C1 (ru) | Способ получения особо чистых стекол системы германий - сера - йод | |
RU2450983C2 (ru) | Особо чистый сульфидно-мышьяковый материал для синтеза высокопрозрачных халькогенидных стекол и способ его получения | |
US9194057B2 (en) | Production of radiation-resistant fluoride crystals, in particular calcium fluoride crystals | |
Vigreux-Bercovici et al. | Te-rich Ge–As–Se–Te bulk glasses and films for future IR-integrated optics |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130429 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141110 |