Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
59
дисперсии, минимальную кристаллизационную способность и наивысшую химическую устойчивость, достигаемые при заданном показателе преломления. Основные из них сводятся к следующему.
1. Наряду с окисью лантана в состав стекла должны вводиться окислы его аналогов. Суммарное содержание окислов элементов подгруппы лантана должно быть возможно большим.
2. Присутствие в составе стекла значительных количеств окислов элементов второй группы нежелательно.
Е88-Ч0 e LaSFi 18 ^ § 1^1 I
LaSFOS ® , LoSFS (ц f>La$f07 ® TaFDB Ф TaFD7 -ТБФ1870 © Т0Ф8
(9V ^ / LaSFOS Т5ФГ83f T6W9 0 t>TaFD2 kLoSF!2 ОТ5Ф5 ®ТБФ25
42 w J8 збчd
Рис. 4. Положение стекол ТБФ1831, ТБФ1870 и ТБФ1901 на диаграмме Аббе в сравнении с торие-выми стеклами ведущих зарубежных фирм Японии («Охара», «Хойя»), ФРГ («Шотт») и Франции («Соверель»)
3. Оптимальное молярное соотношение окислов германия и бора составляет приблизительно 1:1, несколько колеблясь в зависимости от состава.
4. Содержание пятиокиси тантала должно быть минимально возможным при данном показателе преломления.
5. Для достижения значений nD в интервале 1,88—1,90 допускается вводить в минимально возможном количестве пятиокись ниобия. Присутствие в составе стекол ТЮ2 и W03 нежелательно.
На базе этих рекомендаций были разработаны четыре новых стекла ТБФ, заполняющих через приблизительно равные промежутки интервал значений nD от 1,80 до 1,90: ТБФ1800 (nD ^ ™ 1,803), ТБФ1831 (nD = 1,8326), ТБФ1870 (nD = 1,8717) и ТБФ1901 (nD = 1,9000). Оптические постоянные трех из этих стекол приведены в табл. 8, а их положение на диаграмме Аббе показано на рис. 4. Можно видеть, что эти стекла действительно йвляются экстремальными среди отечественных стекол ТБФ * и
* Наиболее близкими к ним являются стекла В. Н. Полухина: 0Ф1877 (nD =- 1,8039; vD = 42,9), 0Ф1929 (nD = 1,8618; \D= 39,5 и 0Ф1932 (nD = = 1,8854; vD = 38,8).
60
Оптические постоянные новых стекол
Таблица 8
Условный номер
Свойства j Г~
1 ТБФ1831 ] ТБФ1870 | ТБФ1901
1,8322 1,8717 1,9000
(пр — пс) ю5 1930 2174 2448
VD 43,1 40,1 36,8
tig — Пр 0,563 0,567 0,574
Пр — ПС
Av?> на участке g—F -5,3 -5,3 -4,7
Пр — HD 0,711 0,712 0,714
Пр — пс
представляют собой дублеры целого ряда ториевых стекол ведущих фирм ФРГ, Франции и Японии. Стекло ТБФ1800 (nD ^
1,803; Vj ^ 45,3) также является близким дублером ряда ториевых стекол, например, LaSFl фирмы «Шотта» или TaF3 фирмы «Хойя».
Кристаллизационная способность стекол ТБФ1800, ТБФ1831, ТБФ1870 и ТБФ1901 является наинизшей возможной при таких соотношениях оптических констант. Однако для стекол ТБФ1870 и ТБФ1901 она тем не менее весьма высока (III степень при часовой экспозиции). Стекла ТБФ1831, ТБФ1870 и ТБФ1901 отличаются высокой химической устойчивостью как к действию влажной атмосферы (группа «а» согласно ГОСТ 13917—68), так и к действию кислых растворов (ТБФ1831 и ТБФ1870 — II группа, ТБФ1901 —
I группа согласно ГОСТ 13917—68). Они характеризуются также исключительно низким для таких высоких значений nD светопогло-щением (0,4 для ТБФ1831 и ТБФ 1870 и 0,7 для ТБФ1901 при варке из особо чистых реактивов).
Стекло ТБФ 1831 освоено опытным производством и может поставляться заказчикам. Стекло ТБФ1800 не подвергалось производственному опробованию, но может быть освоено при возникновении интереса к нему со стороны вычислителей оптических систем. Освоение стекол ТБФ1870 и ТБФ1901 осложняется их высокой кристаллизационной способностью и потребует, по-видимому, применения новых технологических приемов выработки.
Таким образом, давно поставленная задача создания бесто-риевых высокопреломляющих стекол, не уступающих по константам ториевым стеклам зарубежных фирм, в настоящее время успешно решена: в области ториевых стекол с nD > 1,80 получены семь новых бесториевых стекол типа ТБФ (с учетом трех стекол
61
В. Н. Полухина). Как показывает весь комплекс исследований, этим исчерпываются возможности повышения показателя преломления и коэффициента дисперсии стекол на германатнолантано-вой основе. Этим также исчерпывается, по-видимому, возможность расширения областей стекол СТК и ТБФ на диаграмме Аббе без применения двуокиси тория, так как в вышеописанных разработках были использованы все перспективы, представляемые для указанной цели периодической системой элементов. Единственным путем, который еще может позволить несколько продвинуться дальше в левый верхний угол диаграммы Аббе, является переход к стеклам на той же основе, но с еще более высокой кристаллизационной способностью. Этот путь потребует создания принципиально новых технологических процессов варки и выработки. Альтернативой может явиться лишь возврат к использованию двуокиси тория. Несмотря на неизбежные недостатки, вносимые двуокисью тория вследствие ее радиоактивности, этот путь представляет интерес, так как сочетание германатнолантановой основы с введением двуокиси тория позволит достичь еще более высоких значений коэффициента дисперсии, чем у существующих ториевых стекол зарубежных фирм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воробьева 3. А. и др. Влияние фтора на физико-химические свойства и характер кристаллизации стекол системы Ge02—La203—Ga203. — «Физика и химия стекла», 1975, т. 1, № 1, с. 74—79.
