RU2498950C1

RU2498950C1 - Оптическое стекло типа курц-флинт

Info

Publication number: RU2498950C1
Application number: RU2012123192/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Молев; Светлана Павловна Ромейкова; Людмила Васильевна Громова; Сергей Петрович Белоусов; Олег Викторович Понин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-11-20

Abstract

Изобретение относится к производству оптических стекол типа особых флинтов для создания пары стекол в светосильных двухлинзовых объективах-апохроматах. Оптическое стекло типа курц-флинт включает SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов (в масс.%): SiO₂ 12,5-30,3; В₂О₃ 37-49,2; Al₂O₃ 4-6; K₂O 1-5; Na₂O 1,4-4; ZnO 2,5-3,9; CaO 2-4; ZrO₂ 1,9-6; Ta₂O₅ 7,5-14,2; GeO₂ 4-6; As₂O₃ 0,1-1. Техническим результатом изобретения является создание оптического стекла с пониженными значениями относительных частных дисперсий. Температура варки стекла составляет 1450-1470°C. Химстойкость стекла - группа A-II. 2 табл.

Description

Изобретение относится к производству стекла, а именно к составам оптических стекол типа особых флинтов с показателем преломления Пд=1,51-1,58, числом Аббе 53-57 и пониженной относительной частной дисперсией. Такие стекла пригодны для создания пары стекол в светосильных двухлинзовых объективах-апохроматах.

Для создания двухлинзовых объективов-апохроматов большой светосилы оптикам требуется два оптических стекла с максимально большой разницей чисел Аббе при минимальной разнице относительных частных дисперсий

Одним из этих стекол выбрано серийное стекло с уникальными характеристиками - особый крон ОК4 («Оптическое стекло. Каталог». ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла», 2000 г.). У него показатель преломления n_e=1,4485, число Аббе ν_e=91,53, относительные частные дисперсии

P_{F',e} = 0,5069

,

, P_g,F=0,5308. Однако, среди каталожных отечественных стекол, в частности среди особых флинтов, пары ему не находится.

Из зарубежных аналогов известно оптическое стекло с аномальной частной дисперсией (патент ГДР №160307, опубликован 01.06.83 г.), содержащее (в масс.%): B₂O₃ 73-87; Li₂O и/или Na₂O 3-5; Al₂O₃ 4-9; CaO 2-5 и, возможно, MgO, ZnO, PbO, La₂O₃, ZrO₂, Ta₂O₅. Из-за высокого содержания оксида бора и отсутствия оксида кремния стекло не обладает достаточной химической стойкостью и практически трудноприменимо. Известно также алюмоборосиликатное оптическое стекло с аномальной частной дисперсией (патент DE №1303171, опубликован 25.11.71 г.), содержащее (в масс.%):

SiO₂ 21,9-40; B₂O₃ 24-34; Al₂O₃ 3,8-13; Li₂O 2-10; Ta₂O₅ 2,8-20,8; ZnO 0-5,1; ZrO₂ 0-7,5; Na₂O 0-12; WO₃ 0-15; PbO 0-7; Nb₂O₅ 1-16; K₂O 0-2.

Стекло имеет n_e=1,52-1,64, ν_e=40-60, однако, оно не имеет необходимой величины отрицательного аномального отклонения частной дисперсии.

Ближайшим к предлагаемому стеклу по составу и назначению является особый курц-флинт по патенту DE 19924520 C1, опубликован 28.05.1999 г., содержащий (в масс.%):

SiO₂ 15-25; B₂O₃ 45-55; Al₂O₃ 8-13; CaO 2-8; ZnO 0-5; суммарно CaO+ZnO 2-10; Na₂O 0-4; K₂O 0-4; Li₂O 0-4; суммарно Na₂O+K₂O+Li₂O 3-8; Nb₂O₅ 0-4,8; Ta₂O₅ 10-17; суммарно Nb₂O₅+Ta₂O₅ 10-17; ZrO₂ 0-7; суммарно ZrO₂+Ta₂O₅ 10-18 и, факультативно, La₂O₃ 0-14; SnO₂ 0-2.

Стекло сбалансировано по составу и имеет показатель преломления n_d=1,52-1,57, число Аббе ν_d=50-57, относительную частную дисперсию P_g,F=0,5375-0,5496.

Как видим, у стекла относительно высокие значения относительной частой дисперсии сравнительно с ОК-4.

Задачей изобретения является понижение значений относительных частных дисперсий в синей области спектра до величин, близких к стеклу марки ОК4, и расширение возможностей предлагаемого курц-флинта при создании пары стекол со стеклом ОК4 для светосильных объективов-апохроматов.

Задача решается тем, что в оптическом стекле типа курц-флинт, содержащем, как и прототип, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, дополнительно введены GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов (в масс.%):

SiO₂	12,5-30,3
B₂O₃	37-49,2
Al₂O₃	4-6
K₂O	1-5
Na₂O	1,4-4
ZnO	2,5-3,9
CaO	2-4
ZrO₂	1,9-6
Ta₂O₅	7,5-14,2
GeO₂	4-6
As₂O₃	0,1-1

Введение в стекло оксида германия в указанном количестве, а также уменьшение доли оксида алюминия с частичным компенсированием этой доли за счет оксида мышьяка ведет к понижению относительных частных дисперсий.

Конкретные составы синтезированных стекол и их основные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 Составы стекол (в масс.%) и основные характеристики
	1	2	3	4	5	6	7
SiO₂	30,3	19,2	18,2	12,5	15,15	15,15	16,15
B₂O₃	37,0	49,0	45,2	49,0	48,5	48,7	49,2
Al₂O₃	4,0	6,0	6,0	5,0	5,25	5,25	4,75
K₂O	5,0	2,0	2,0	2,0	2,55	1,0	1,0
Na₂O	1,4	2,0	2,0	4,0	1,5	2,0	2,0
ZnO	3,8	3,8	3,8	3,7	3,9	2,5	2,5
CaO	3,1	2,0	2,0	3,0	4,0	3,7	2,7
ZrO₂	2,4	2,4	2,4	6,0	1,9	2,5	2,5
GeO₂	4,5	4,5	4,5	5,3	6,0	4,0	4,0
Ta₂O₅	7,5	9,0	9,0	9,4	10,25	14,2	14,2
AS₂O₃	1,0	0,1	1,0	0,1	1,0	1,0	1,0
n_d	1,5315	1,5499	1,56897	1,5834	1,5644	1,5875	1,5844
ν_d	55,36	56,98	58,06	58,9	57,59	59,34	59,03
P_F′,е	0,512	0,505	0,510	0,505	0,505	0,500	0,505
P_g,F	0,526	0,5285	0,5306	0,5252	0,5204	0,5252	0,5253
P_g,F,	0,477	0,4742	0,4796	0,4849	0,4769	0,4700	0,4848

Стекла были сварены в платиновом тигле из материалов высокой степени чистоты: кварцевой муки, борной кислоты, гидроокиси алюминия, двуокиси циркония, двуокиси германия, окиси цинка, углекислого кальция, калия азотнокислого, натрия углекислого, пятиокиси тантала, трехокиси мышьяка. Температура варки составляла 1450-1470°C. Было получено стекло оптического качества. Химстойкость стекла - группа A-II. Температура отжига Tg - 480-500°C.

Ниже приводится сравнительная таблица оптических характеристик прототипного стекла, предлагаемого стекла и стекла марки ОК4.

Таблица 2
Оптические характеристики	Прототип DE 19924520	Предлагаемое стекло	ОК4
n_d	1,52-1,57	1,5058-1,5875	1,447341
ν_d	50-57	55,36-59,34	92,05
P_g,F	0,5375-0,5496	0,5204-0,5306	0,5308
	отсутствует	0,4700-0,4849	0,4747
$P_{F',e}$	отсутствует	0,500-0,512	0,5069

Как видно из сравнительных данных, в предложенном стекле значительно понижена относительная частная дисперсия

, так что она приближается к значению P_g,F стекла ОК4, а по относительным частным дисперсиям

и

P_{F',e}

они практически совпадают. Таким образом, технический результат достигнут.

Claims

Оптическое стекло типа курц-флинт, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 12,5-30,3 B₂O₃ 37-49,2 Al₂O₃ 4-6 K₂O 1-5 Na₂O 1,4-4 ZnO 2,5-3,9 CaO 2-4 ZrO₂ 1,9-6 Ta₂O₅ 7,5-14,2 GeO₂ 4-6 As₂O₃ 0,1-1