Стекло
Иллюстрации
Реферат
Использование: в качестве светофильтров . Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 82,75-64,69% БФ S102, оксид бора 2,00-2,90% БФ ВаОз, оксид цинка 10,00-13,10% БФ 2пО. оксид натрия 9,50-12,00% БФ NaaO, оксид калия 11,00- 11,20% БФ К20, твердый раствор 0,15- 0,25% БФ CuJ.iS 2(i-x)Se2x, где 0,1 X 1. Длинноволновый край полосы поглощения 1,1-1,4 мкм. 1 табл.
CQIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК е}5 С 03 С 3/078
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840905/ЗЗ (22) 07.05.90 (46) 23.10.92. Бюл. N 39 (71) Центральное конструкторское бюро
"Пеленг" и Минский радиотехнический институт (72) И. В. Баднарь, H. И, Гребенщикова, В.
А. Зюльков, Г. А. Колосенка, С. Г. Котов и А.
А, Ставрав (56) Авторское свидетельство СССР
N. 203855, кл. С ОЗ С 3/04, 1967, Авторское свидетельство СССР
М 1527199, кл, С 03 С 3/089, 1989.
Изобретение относится к области оптических аксидных стекол, активированных полупроводниковыми соединениями и предназначенных для использования в качестве фильтров, Известно (1) стекло, содержащее (мас,%): SIOz 60...65; СаО 10...15, NazO
18...25; S 0,1...1,5, кроме того BizOa 1...1,5, РЬЗО4 0,1...0,8; С вЂ” не более 1,0. В зависимости от состава стекла, комбинаций и соотношения красителей, в результате варки и повторной термической обработки (наводки) получают стекла для светофильтров с резкой границей поглощения в пределах от
900 до 1700 нм. К недостаткам этих стекол следует отнести зависимость положения полосы поглощения от температурно-временных режимов термообработки, что затрудняет получение светофильтров с четко воспроизводимой границей поглощения.
Наиболее близким по технической сущ- ности и достигаемому результату к заявляемому стеклу является стекло, содержащее Ж,, 1770297 Al. (54) СТЕКЛО (57) Использование: в качестве светофильтров, Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 62,75-64,69% БЗ S102, оксид бара 2,00 — 2,90% БФ 820з, оксид цин™ ка 10,00 — 13,10% БФ ZnO, оксид натрия
9,50-12.00% БФ NazO, оксид калия 11,0011,20% БФ К20, твердый раствор 0,150,25 Д БФ CuJnSz(<- )Sezx, где 0,1 Х 1.
Длиннавалнавый край паласы поглощения
1,1 — 1,4 мкм. 1 табл. (мас,%): 62,75...64,69 SIOz; 2,0...2,90 В20з, 10,00...13,10 Zn0; 9,50... l2,00 NazO;
11,00...11,20 К20; 0,15...0,25 CulnSzI 2).
Длинновалновой край полосы поглощения этого стекла находится в ближней инф-. ракрасной области спектра. Длина стекла: ) находится в ближней инфракрасной области спектра. Длина волны, соответс вующая области прозрачности (Лгр.=1000...1050 нм), для этого стекла не чувствительная к термаобработке. Это позволяет получать светофильтры с четко воспроизводимой границей поглощения. К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие возможности сдвига длинноволнового края 1олосы поглощения в более длинноволновую инфракрасную область спектра, из-за фиксированного его положения, опредег.яемого природой полупроводникового соединения.
Цель изобретения — расширен » спектрального диапазона поглощения сгекла в ближней инфракрасной области спектра.
1770297
Поставленная цель достигается тем, чтй стекло, содержащее В масс, :
Sl0z 62,75...64,69
ВгОз 2,00...2;90
ZnO 10,00...11,20
КгО 11,00...11,20 йагО 9,50...12,00
CulnSz, дополнительно содержит
CulnSez в виде твердого раствора состава
CulnS2(1-x)SG2x, где; х изменяется от 0.1 до
1,0) ри его концентрации 0,15„.0,25 мас,7,.
Иэ литературы известно, что тройные полупроводниковые соединения СЫПЯг и
CulnSez образуют непрерывный ряд твердых растворов.
Известно также, что при восстановительных условиях варки, которые необходимы для синтеза стекол, активированных полупроводниковыми соединениями, улетучиваемость селена значительно выше, чем, серы. При этом количество улетучившегося селена не зависит от того в какой форме селен был введен — в элементарном виде или в виде селенида, но зависит от состава стекла и условий синтеза (4). Очевидно, что это справедливо и для твердых растворов
C gin S2(I-х) Я егх.
Для удержания в стеклах. активированных полупроводниковыми соединениями, селена в достаточных количествах, как правило, долю его в составе красящей добавки делают более высокой по сравнени о с долей серы. Однако, TàKîÀ способ не приемлем для твердых растворов CulnS2(>-x)Sezx, так как даже получение кристаллов тройных соединений и их стехиометрических расплавов осложнено рядом особенностей, связанных с диаграммой соответствующей системы.
Значительные потери селена при варке происходят путем непосредственной возгонки элементарного селена. вводимого в шихту, Поэтому иногда рекомендуют вводить в шихту селен в виде сульфоселенида.
Образование окрашивающих центров и в этом случае идет через появлением В расплавленном стекле сульфидов, селенидов и сульфоселенидов, наиболее устойчивых при высоких температурах варки, с последующим образованием из оставшейся части серы и селена микрокристаллов красителя.
Очевидно, что в этом случае положение границы поглощения будет определяться характером образовавшихся микрокрлсталлов. т.е, будет зависеть от температурновременных условий термообработки.
8 нашем случае соответствующее фиксированное положение границы поглощения будет определяться характером образовавшихся микрокристаллов, т.е. бу15
40 дет зависеть от температурно-временных условий термообработки, В нашем случае соответствующее фиксированное положение границы поглощения достигается введением в шихту сульфоселенида, ответственного эа поглощение в данной области спектра, и его сохранением в процессе варки и выработки эа счет подбора состава стекла, соответствующего полупроводникового соединения и его содержания, а также условий синтеза.
Из советской и зарубежной литературы авторам не известны стекла, в которых бы расширение спектрального диапазона поглощения стекла при четко фиксированном поло>кении границы поглощения достигалось путем сохранения в количествах, достаточных для проявления В спектре стекла сульфоселенида, введенного в шихту. Это позволяет сделать вывод, что техническое решение обладает существенными отличиями.
Синтез стекла проиоходит следующлм образом.
Предварительно синтезированное полупроводниковое соединение CulnS2(<-х)Яегх, где, х изменяется От 0,1 До 1.0, растира от в яшмовой ступке и смешивают с шихтой, Для увеличения долл сохранившегося в стекле после варки полупроводникового соединеНИЯ CulnS2(r-x)Sezx В СОСТав ШИХТЫ ВВОДИТСЯ уголь в. количестве 0,05...0,06 сверх 100 мас. jo Стекло варят в мазутной печи в восстановительной среде с выдержкой в течение 4 часов при максимальной температуре варки 1400 С и обжигают при Т=540 С в течение 4 ча" îâ. Из стекла вырезали плоскопараллельные пластинки толщиной 2 мм, поверхности которых полировали, и которых использовали в дальнейшем для снятия спектров пропускания.
Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблицах 1 и 2 соответственноо, У всех стекол с указанным выше соотношением компонентов, активированных полупроводниковыми соединениями
CulnS2(1-x)S82x, где: х измеРЯетсЯ от 0,1 до
1.0, коротковолновая полоса поглощения смещена в более длинноволновую инфракрасную область спектра, чем у прототипа, Причем. с увеличением значения х это смещение значительнее.
Положение полосы поглощения g эаЯВляемых стекол, а также характер ее смеще55 ния с увеличением х свидетельствуют о том, что она может быть связана только с наличием в конечном продукте полупроводниковых соединЕний CulnS2(l- )Бегх. СлеДУет отметить, что при значениях х>0,5 крутизна коротковолновой границы уменьшается и расширив диапазон его спектральных свойств, яь
Таблица!
Состав стекла нас, Конпоненты (4 5 6
) > > (1рототнп
s(o, О оа
Zu0
62,75-64,69
2,00 2,90
10,00" 12,00
9,50"12,00
11,00- 11>20
62,94
2,90
13,10
9,66
11, 10
64,69
2,00
10,t0
12,00
11,06
63,50
2,55
13, 10
9,60
1l,00
63, 50
"2,90
13,!О
9,60
;11,120
62,75
2,90
63,30
)>90
13 ° IO
9,95
11,15!
3 10
9 50 .11,10
Иаэо
К О
Палупровални" кавые соединения
?ла Sp(1Си?аа Ое 1Со?л Ое С >?»О Ое Св?лБе Са?лье Cu?nSS йьл((ол1 щт1 (>.О т(>а(>(яь(" яьь(>(»,>
Содержание полулравадни» кового сое динения
0,25 0,25 0 ° 25 0,30 0,15-0,25
0>15
0>10
Таблнца2
Па ранет р рототнп
6 ь
Стекло
1 () 2 3 4
Паксинальнав тенперату" вС
14C02(0 восстанов.
>! 400+10
t 400>.t 0 восстановительная
1400210
1400(:(0 1400»10
140О !О
Гаэовая среда
Результат варки восстанов, васстаноа, восстанов. восстанов. васстаюв ° окрашен" ное стекло стекло насти»но кристаллизуется
4 окрашенное стекла.окрашенное стехокраш. стекло окрашен"
we стек" га стекга не окрашивается
Те>мература отжнга, С а
Ореня o òì>u à, нас
540?5
540+ 5
540ь5
540+5
540+5
5 4 02г5
Длинновол>к>вый край паласы легло>кения, нкн
1,4
t 01,05
1,25 1>3
Составитель И,Боднарь
Техред М.Моргентал
Редактор
Корректор А,Мотыль
Заказ 3710 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 достигает своего минимального значения у стекол, активираванных CulnS(.z.
Как и у стекол системы $)0 -89Qa-ZnOНа О ) 20> активированных С(3! п)2, длина волны, соответствующая областй прозрачности, для стекол атой системы, активированных CuinSglt-t()S62», Hå чувствительна IC термообработке. Стекла, активйрованйые
Со!пЯр(1)()8(32)(, получены без повторной термообработки, Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет по сравнению с прототипом сместить край полосй поглощения в длинноволновую ИК-область спектра.
Формула изобретения
5 Стекло, содержащее, мас,$ РО2 б2,75-64,69; В2Оз — 2,00 — 2,90;;"пΠ— 10,013,10; Nap0 — 9,50-12,00; К20 — 11,00-11,20 и добавку твердого раствора, включающего
С(3 и 1п, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью
10 расширения спектрального диапазона поглощения в ближней ИК-области спектра, оно в качестве твердого раствора содержит
С(3(ПС)г(1?х)ЯЕ2хтДЕ0,1 Х %1,0, В КОЛИЧЕСТВЕ
0,15-0;25 МаС. о7Ь.