Оптическое стекло типа курц-флинт

Оптическое стекло типа курц-флинт

Реферат

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 1Составы 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
nd	1,5315	1,5499	1,56897	1,5834	1,5644	1,5875	1,5844
νd	55,36	56,98	58,06	58,9	57,59	59,34	59,03
PF′,е	0,512	0,505	0,510	0,505	0,505	0,500	0,505
Pg,F	0,526	0,5285	0,5306	0,5252	0,5204	0,5252	0,5253
Pg,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
nd	1,52-1,57	1,5058-1,5875	1,447341
νd	50-57	55,36-59,34	92,05
Pg,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.

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