Электровакуумное стекло

Реферат

 

Использование: для изготовления оболочек газоразрядных ламп высокого давления, применяемых для искусственного освещения рассады и овощей, а также оболочек электровакуумных приборов, других источников света, работающих в УФ-диапазоне длин волн. Сущность изобретения: электровакуумное стекло содержит, мас.%: оксид кремния 72,9 - 75,7, оксид бора 17 - 19, оксид алюминия 1,1 - 1,5, оксид натрия 3,5 - 4,5, оксид калия 1,2 - 1,8, оксид железа 0,1 - 0,3, оксид церия 0,1 - 0,3, оксид сурьмы 0,2 - 0,4, оксид циркония 0,1 - 0,3. Коэффициент пропускания в УФ-области спектра на длине волны - 290 нм 0,2 - 0,6, соляризация стекла - 0%. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к составам электровакуумных стекол, пропускающих ультрафиолетовые лучи (УФ), начиная с длины волны = 285 нм, и используемых при изготовлении оболочек газоразрядных ламп высокого давления, применяемых для искусственного освещения рассады и овощей, а также оболочек электровакуумных приборов и других источников света, работающих в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.

Известно эритемное стекло [1] применяемое для изготовления оболочек эритемных ламп, являющихся источником УФ излучения в средней (UVB-280-315 нм) и ближней (UVA-315 и 380 нм) коротковолновой области спектра, не пропускающее УФ лучи на длине волны = 253,8 нм и ниже и имеющее высокое пропускание на длине волны = 296 нм, включающее, мас. SiO2 65,0-70 MgO 1-3,5 CaO 5-6 BaO 5-7 PbO 0,5-1,0 Na2O 10-14 K2O 3-6 ZnO 0,3-1,2 TiO2 0,1-0,3 F1 0,2-04, Стекло характеризуется следующими свойствами: температурный коэффициент линейного расширения (20-300оС) 97 10-7оС-1; температура начала размягчения при вязкости 1010 Па С 850оС; термостойкость 120оС; температура варки 1450оС; пропускание (при толщине 0,6 нм) на длине = 253,7 нм 0% на длине = 296 нм 86% соляризация отсутствует.

Оно хорошо варится, осветляется и формируется.

Недостаток данного стекла наличие повышенного коротковолнового ультрафиолетового излучения на длине волны = 290 нм более 50% В естественных условиях УФ излучение отличается от искусственного двумя особенностями: отсутствием коротких волн (менее 285 нм) и изменчивостью самого излучения в течение светового дня (16 ч).

При искусственном освещении рассады и овощей в спектре источника света всегда присутствует коротковолновое УФ излучение и его доза в течение суток не меняется. УФ лучи с длиной волны менее 290 нм угнетающе или летально воздействуют на растения. Поэтому их количество в спектре не должно превышать более 1% Известное стекло является легкоплавким и не термостойким. Оболочка газоразрядной лампы, изготовленная из него, под действием высокой рабочей температуры размягчается и деформируется, а при попадании воды во время полива рассады и овощей разрушается. Жесткое УФ излучение незащищенной оболочкой горелки за короткий промежуток времени уничтожает растения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является тугоплавкое стекло [2] содержащее, мас. SiO2 74,8 B2O3 18 Al2O3 1,4 Na2O 4,8 K2O 1,6 Известное стекло имеет: температурный коэффициент линейного расширения (20-300оС) 40 10-7оС-1; температуру размягчения при вязкости 1010 Па С 620оС; термостойкость, 260оС; пропускание (при толщине 1 мм) на длине волны = 290 нм 16% температуру варки 1580оС; соляризацию 20% Стекло имеет высокую термостойкость и высокую температуру разгмягчения при вязкости 1010 Па C. Оно довольно технологично при варке и формовании и поэтому широко применяется для изготовления оболочек газоразрядных ламп высокого давления.

Однако стекло не может использоваться для изготовления тепличных ламп, так как имеет высокое УФ пропускание на длине волны = 290 нм (более 16% при толщине образца 1 мм) и высокую соляризацию (до 20%), снижающую световой поток ламп во время эксплуатации.

Цель изобретения снижение ультрафиолетового пропускания на длине волны = 290 нм, уменьшение соляризации и улучшение варочных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что электровакуумное стекло, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, K2O, дополнительно содержит Fe2O3, CeO2, Sb2O3 и ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас. SiO2 72,9-75,7 B2O3 17-19 Al2O3 1,1-1,5 Na2O 3,5-4,5 K2O 1,2-1,8 Fe2O3 0,1-0,3 CeO2 0,1-0,3 Sb2O3 0,2-0,4 ZrO2 0,1-0,3.

Оксид железа Fe2O3 вводится в стекло в качестве добавки, понижающей ультрафиолетовое пропускание в коротковолновой части спектра, причем железо, присутствующее в стекле в форме Fe+3, поглощает УФ лучи в области 220-300 нм в 100 раз сильнее, чем в форме Fe+2. Для перевода железа из формы Fe2+ в форму Fе3+ служит в стекле диоксид церия CeO2, который и сам по себе поглощает УФ излучение. В зависимости от окислительно-восстановительного потенциала шихты и стекломассы церий может присутствовать в стекле в низшей (Се3+) и высшей (Се4+) степени окисления. Церий в последней форме поглощает УФ лучи преимущественно в коротковолновой области спектра (220-300 нм). Диоксид церия снижает соляризацию стекол и способствует уменьшению содержания мелких пузырей и мошки в боросиликатной стекломассе в процессе ее варки и формования.

Триоксид сурьмы Sb2O3 способствует поддержанию в шихте и стекломассе окислительных условий, что позволяет поддерживать церий в высшей степени окисления. Во время варки тугоплавкого стекла триоксид сурьмы испаряется, образуя при этом большое количество крупных пузырей, которые, улетучиваясь, очищают стекломассу от мелких пузырей и мошки. Присутствуя в небольшом количестве в стекле, триоксид сурьмы способствует, как и диоксид церия, снижению соляризации стекла и стабилизации светопропускания в процессе эксплуатации ламп.

Диоксид циркония ZrO2 сдвигает начало полосы пропускания стекла в длинноволновую часть УФ спектра. В совокупности с Fe2O3, CeO2, Sb2O3 диоксид Zr дает желаемый эффект поглощения УФ лучей в коротковолновой части спектра, в том числе и на волне = 290 нм, полностью снижает соляризацию стекла, повышает термостойкость. Такая совокупность оксидов железа, церия, сурьмы и циркония при производстве электровакуумного стекла для оболочек тепличных ламп является новой, и именно она позволила достигнуть цели изобретения.

Составы стекол и их физико-химические свойства приведены в таблице.

Варка предлагаемых стекол осуществляется как в газопламенной, так и в электростекловаренной печи при температуре 1550-1580оС. Для ввода SiO2 в стекло применяется чистый кварцевый песок, для ввода B2O3 техническая борная кислота. Al2O3 вводится через глинозем или гидрооксид алюминия; Na2O и K2O вводятся через натриевую селитру и поташ. Для ввода Fe2O3, CeO2, Sb2O3 и ZrO2 применяются одноименные химические реактивы марок ХЧ, ЧДА, Ч.

Обработка технических материалов, приготовление шихты, загрузка ее в печь осуществляются на существующем оборудовании. Формование оболочек для тепличных газоразрядных ламп высокого давления производится на автоматике с фидерным питанием в интервале температур 1150-1250оС.

На чертеже изображена зависимость УФ пропускания стекол от длины волны . Номера кривых соответствуют номерам стекол в таблице.

Графическое изображение пропускания стекол известных 1, 2 и предлагаемых 3, 4, 5 показывает значительное превосходство последних в части снижения УФ пропускания на длине волны = 290 нм.

Предлагаемое стекло по физическим свойствам относится к группе стекол, пригодных для спаивания с вольфрамом. Оно имеет пропускание на длине волны = 290 нм не более 1% хорошо варится, осветляется и формуется. Благодаря высокой термостойкости оболочки тепличных ламп не деформируются, не растрескиваются и защищают полностью растения и рассаду от губительного действия УФ излучения.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОВАКУУМНОЕ СТЕКЛО, включающее SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, K2O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Fe2O3, CeO2, Sb2O3, ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO2 72,9 75,7 B2O3 17 19 Al2O3 1,1 1,5 Na2O 3,5 4,5 K2O 1,2 1,8 Fe2O3 0,1 0,3 CeO2 0,1 0,3 Sb2O3 0,2 0,4 ZrO2 0,1 0,3

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2