Стекло для светофильтров

(71) Заявитель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Стекло для светофильтров, содержащее диоксиды кремния и церия, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оксид марганца при следующем соотношении компонентов, мас.диоксид церия оксид марганца диоксид кремния Изобретение относится к составам модифицированного кварцевого стекла, предназначенного для изготовления термостойких светофильтров, непрозрачных в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, например,отрезающих УФ-светофильтров для систем накачки лазеров, очках специального назначения и пр. Известно стекло, содержащее диоксид кремния и модифицирующие добавки 1. Стекло содержит 99,1 99,7 мас.диоксида кремния (2),добавки в количестве оксид алюминия (А 12 О 3) 0,010,5 оксид европия (23) 0,010,3 диоксида титана (Т 2) 0,010,1. Благодаря этому обеспечивается полная непрозрачность стекла в диапазоне длин волн 160200 нм, прозрачность в диапазоне волн 460700 нм в видимой области спектра. В то же время, благодаря указанным добавкам, не обеспечивается поглощение в диапазоне длин волн до 360 нм и высокое пропускание в видимой области спектра, в частности, при 400450 нм. Известно стекло для светофильтров, содержащее в качестве основы диоксид кремния и диоксид церия в качестве модифицирующей добавки 2. Известное стекло включает в себя, в мас.2 99,599,97 А 12 О 3 0,010,1 2 0,010,1 СеО 2 0,010,3. Благодаря введению СеО 2 обеспечивается поглощение в диапазоне длин волн до 300 нм. Однако известное стекло не обеспечивает поглощение УФ-длинноволновой области спектра. Оно характеризуется высоким поглощением в видимой области спектра, особенно в коротковолновой его части и недостаточной крутизной полосы поглощения на границе УФ и видимой областей спектра,что обусловлено качественным и количественным составом модифицирующих добавок. Замена оксида европия диоксидом церия в известной совокупности модифицирующих добавок при росте концентрации последнего препятствует увеличению светопропускания в коротковолновой части видимой области спектра. 4835 1 Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стекло для светофильтров, содержащее в качестве основы диоксид кремния и диоксид церия в качестве модифицирующей добавки 3. Введение в известное стекло диоксида церия в количестве 0,361,72 мас.позволяет получить стекло, обладающее повышенным светопропусканием в области 4002100 нм, с резкой крутизной края полосы поглощения и с обеспечением поглощения в диапазоне длин волн до 360 нм. Однако известное стекло не обеспечивает достаточное поглощение в длинноволновой УФ-области от 360 до 370 нм, а высокая концентрация диоксида церия удорожает стекло. Предлагаемое изобретение обеспечивает создание стекла для светофильтров, обладающего повышенным светопропусканием в области 4002100 нм, с резкой крутизной края полосы поглощения и с обеспечением поглощения в диапазоне длин волн до 370 нм. Технический эффект изобретения заключается в расширении края полосы поглощения до 370 нм и удешевлении стоимости стекла. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в стекло для светофильтров,содержащее диоксид кремния, диоксид церия, дополнительно введен оксид марганца, а указанные компоненты взяты в соотношении, мас.диоксид церия 0,30,36 оксид марганца 0,10,5 диоксид кремния 99,1499,6. Согласно заявляемому техническому решению, предлагается трехкомпонентное стекло для светофильтров, содержащее в качестве основы диоксид кремния (2), а в качестве модификаторов диоксид церия(СеО 2) и оксид марганца (МО). При этом введение модификаторов меньше указанных пределов не обеспечивает поглощения в области менее 370 нм, а увеличение содержания выше указанных пределов ведет к уменьшению крутизны полосы поглощения на 25 . Кроме того, увеличивается поглощение в области 400800 нм более чем на 15 . Исследованиями установлено, что введение в аморфный кремнезем (2) диоксида церия в интервале концентраций 0,30,36 мас.и оксида марганца в интервале концентраций 0,10,5 мас.обеспечивает максимальную крутизну полосы поглощения в интервале длин волн 370390 нм. Менее и более указанных пределов концентраций имеет место возникновение паразитных полос поглощения либо снижение крутизны полосы. Благодаря этому обеспечиваются наилучшие условия для использования заявляемого стекла для изготовления отрезающего УФ-светофильтра. При этом существенное значение имеет содержание примесей в заявляемом стекле, которое в сумме не превышает 10-4 и основную часть которого составляют ионы гидроксила. Введение оксида марганца в заданных пределах уменьшает концентрацию легирующих компонентов в целом и обусловливает замену диоксида церия менее дорогостоящим оксидом марганца, что снижает стоимость стекла. Конкретные составы стекол приведены в табл. 1, где составы 37 предлагаемые, а составы 1, 2, 8, 9, 10 характеризуют выбор граничных значений. Таблица 1 Компоненты СеО 2 МО 2 В качестве исходного сырья для получения заявляемого стекла используют тетраэтилортосиликат(ТЭОС), аморфный тонкодисперсный кремнезем (2), хлорид церия (СеС 37 Н 2 О), хлорид марганца(МС 124 Н 2 О) марок ОСЧ. Стекло получают прямым золь-гель методом. ТЭОС гидролизуют деионизованной водой в присутствии кислого катализатора, например соляной кислоты в полученный золь вводят тонкодисперсный кремнезем и легирующие соли в виде раствора в деионизованной воде превращают золь в гель, добавляя в полученную смесь слабое основание, например аммиачную воду выдерживают золь, а затем гель в закрытой форме. Полученные заготовки модифицированного хлоридом церия и хлоридом марганца геля сушат, а затем спекают при 11151200 С до получения прозрачного гельного кварцевого стекла. В процессе сушки геля и термообработки в среде, насыщенной водяными парами, хлорид церия и хлорид марганца претерпевают ряд превращений и в окислительной среде трансформируются в СеО 2 и МО соответственно. 4835 1 Заготовки стекла получают в виде труб, пластин, стержней и других профилей. Заготовки могут использоваться как изделия либо для превращения в изделия путем дальнейшей механической обработки. В табл. 2 приведены данные по определению светопропускания полученных стекол, крутизны полосы поглощения и другие их свойства. Таким образом, заявляемое стекло обладает высоким пропусканием в видимой и ИК-области спектра и характеризуется высокой крутизной полосы поглощения. Таблица 2 Светопропускание,КрутизТермоСодлина волны, нм на полостойстасы покость,вы 160 220 320 370 390 410 500 600 750 1200 2100 глощени С я 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Примечание. Светопропускание указано для толщины образца 3 мм. Источники информации 1. А.с. СССР 441246, МПК С 03 С 3/06, 1974. 2. А.с. СССР 923975, МПК С 03 С 3/06, 1982. 3. Патент Республики Беларусь 924, МПК С 03 С 3/06, 1995 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. Хим. стойкость по ГОСТ 10134-82 водостойкость 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10