本发明专利技术揭示一种玻璃，其具有较高内部透射性并具有较低的辐射所致物理收缩倾向和较低的曝光过度倾向，其包括：１８－３１％（重量计）ＳｉＯ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞，０－７％（重量计）Ｎａ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞３＜／ｓｕｂ＞，０－７％（重量计）Ｋ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ，６５－８４％（重量计）ＰｂＯ，０．００１－１％（重量计）Ａｓ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞３＜／ｓｕｂ＞＋Ａｓ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞５＜／ｓｕｂ＞；其特征在于含有：Ｓｂ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞３＜／ｓｕｂ＞０－５０００ｐｐｍ，ＴｉＯ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞０－５００ｐｐｍ，ＣｕＯ ０－１００ｐｐｍ，Ｆ０－１０００ｐｐｍ；∑（Ａｓ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞３＜／ｓｕｂ＞，Ａｓ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞５＜／ｓｕｂ＞，Ｓｂ＜ｓｕｂ＞２＜／ｓｕｂ＞Ｏ＜ｓｕｂ＞３＜／ｓｕｂ＞，Ｆ）≥２０ｐｐｍ及Ａｓ（ＩＩＩ）／Ａｓ（Ｖ）的比例至少为０．５。该种玻璃适合用作光学元件。
Glass with improved stability of radiation damage, method for producing the same and use thereof
The invention discloses a glass, which has high internal transmittance and with radiation caused by physical shrinkage tendency of lower and lower tendency of excessive exposure, including: 18 - 31% (weight) SiO < sub > < / sub > 2, 0 - 7% (weight) Na < < sub > 2 O / sub > < sub > < / sub > 3, 0 - 7% (weight) K < sub > 2 < / sub > O, 65 - 84% (weight) PbO, 0.001 - 1% (weight) As < sub > 2 < / sub > O < sub > 3 < / sub As > + < sub > 2 < / sub > O < sub > < / sub > 5; characterized in that it comprises: Sb < sub > 2 < < / sub > O Su B > 3 < / sub > 05000ppm, TiO < sub > 2 < / sub > 0500ppm, CuO 0100ppm, F01000ppm; sigma (As < sub > 2 < / sub > O < sub > < / sub > 3, As < sub > 2 < / sub > O < sub > < / sub > 5 2, Sb < sub > < / sub > O < sub > 3 < / sub > > 20ppm, F) and As (III) / As (V) ratio of at least 0.5. The glass is suitable for use as an optical element.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种玻璃，尤其涉及一种具有较高内部透射性及对辐射损伤具有较高稳定性(即，低物理收缩倾向和低曝光过度倾向)的重质燧石玻璃，以及该种玻璃在成像和投影及光学通信工程技术、电信和计算机制造业中的用途。
技术介绍
对现代高性能光学设备来说，关于成像精度和分辨率的要求变得越来越高，这一方面意味着可以获得越来越大的成像投影区域，而另一方面，又意味着必须在越来越小的尺寸内以越来越高的点和细节精度成像所要成像的结构。由于此种原因，曝光时需要使用越来越短的波长(即较高能量的光)，这相应增加了光学元件的能量负荷。此外，对于多种技术应用，例如对于微蚀刻技术，为了提高生产率，需要的曝光时间越来越短，为此，辐射功率及引导穿过光学设备的辐射密度(即单位时间的辐射曝光量)不得不随之提高。而且对于光学系统而言，尤其是在通信工程技术和电信中，高光能效率(即高透射性)是一个重要的目标。这意味着不仅是对各个光学设备发展的高要求，而且也是对光学设备所用材料(通常是一种玻璃)的高要求。例如，我们已知道，高能量密度的使用会导致一种所谓的曝光过度现象，一光学元件的透射性(即辐射透射性)会因该现象而急剧降低；然而，不仅一光学元件的整体光能效率随之降低，而且由于因此而发生的辐射吸收，致使越来越多的能量被引入光学元件的基体中。这种能量在基体中的沉积又会导致光学材料的收缩(即致密化)；这种致密化会引起材料基体的收缩，从而导致光学性能的变化，特别是折射力的变化。除此之外，这种折射力的变化会导致最初设计用于该光学元件的辐射路径发生改变，而由于这种辐射路径的改变，拟成像的结构将变得模糊，即成像精度将下降。因为这种收缩分别与辐射和沉积的能量成比例，并且在一光学系统中不仅每个单一组件而且该些元件内的局部区域也承受不同的辐射曝光量，所以这种影响还会加剧。因此，在一光学系统中，会发生一种几何形不规则畸变，而这种畸变会扩大到所有透镜中。因此，在使用过程中，这些影响会导致可达到的点分辨率和图像清晰度急剧降低。由于因技术的改进此类系统现今具有更长的工作寿命，由此光学元件的辐射时间同样也会增加，且其能量负荷也随之增加，其应用时间及折旧和可行用途将分别受到限制，而该限制又会导致更高的成本。现有技术人们一直在设法改善这种玻璃材料的光学性能，即辐射透射性。例如在DE973 350中描述了一种光学硅酸盐玻璃，相对于平均散射值和v值，其具有一低折射率。低折射率可以使玻璃具有高色散。此类用于制作负透镜的玻璃含有5-30％(重量计)的碱金属氧化物，30-70％(重量计)的SiO2和B2O3以及0.15-35％(重量计)的氟，其中必须含有至多5％(重量计)的碱土金属氧化物和至少一种下列物质AlO3，TiO2，Sb2O3，As2O3和PbO。Al2O3和TiO2的含量必须分别少于或者等于30％(重量计)，PbO的含量必须少于或者等于55％(重量计)，Sb2O3的含量必须少于或者等于35％(重量计)以及As2O3的含量必须少于或者等于5％(重量计)。如果欲使该种玻璃的v值高于63.5，则其Al2O3+Sb2O3+As2O3的含量必须高于B2O3的含量。根据DE 973 350的教导，通过添加大量的氟化物来取代玻璃结构中的氧可以实质上获得低折射力。在DE一26 03 450中，描述了一种含铅硅酸盐光学玻璃，其在可见光范围内具有较高透射率；同样根据这一参考文献，通过添加大量的氟化物可以获得良好光学性能，所添加的氟化物可遮蔽带入的能导致光透射下降的杂质。正式文件参考编号为102 07 732.0的专利申请书提出了若干种其光学性能和物理稳定性(特别是对曝光过度和收缩)有所改善且具有良好内部透射性的含铅玻璃。与诸如系列重质燧石玻璃等高含铅玻璃相比，该些含铅玻璃具有相当低的折射力以及对辐射显著降低的敏感度。SF玻璃的特征在于其含有大量的铅氧化物并额外含有碱金属氧化物。SF玻璃的一个优点在于它具有较高的折射力，由此在光学设计领域里可以获得更短的焦距，从而可能实现更小的组合部件尺寸。另外，高含铅玻璃具有一非常低的光学应力系数，这使得它们特别适用于数字化投影领域的应用，该些应用通过一偏振控制色彩管理系统和/或反射式LCDs而工作。然而，SF玻璃中铅含量的高比例因直接吸收能量而导致对辐射的敏感度增大。
技术实现思路
因此，业内需要改良型含铅玻璃，特别是高含铅玻璃，例如含铅燧石玻璃或重质燧石玻璃。该些玻璃一方面具有高折射力，同时在另一方面对辐射具有较小的敏感性，因此具有稳定性。本专利技术旨在提供该种具有高折射力的改良型玻璃，其特征在于对辐射具有良好稳定性和较低的敏感性。该目标可通过权利要求书中所规定的特点来达到。已发现，对于一种含铅玻璃，特别是对于一种含铅燧石玻璃或重质燧石玻璃，本专利技术的目标可以通过一种高含铅玻璃达到，特别是一种含有下述物质的玻璃18-31％(重量计)的SiO2，0-7％(重量计)的Na2O，0-7％(重量计)的K2O，65-84％(重量计)的PbO，以及0.001-1％(重量计)的As2O3；无论是熔融物还是玻璃制成品，上述玻璃中的As(III)和As(V)比例分别至少为0.5。在本专利技术中，术语″高含铅玻璃″意味着最终玻璃组成中的PbO的含量至少为65％(重量计)，具体而言在65％(重量计)至84％(重量计)之间。为了达到上述As(III)和As(V)的定额，例如，一Sb、Ti、Cu及/或氟化物源和/或一含碳还原剂可视需要在熔融过程中分别加入到所述玻璃或者其起始原料中。Sb2O3的含量不应超过5000ppm，TiO2的含量应低于或等于500ppm，CuO的含量应低于或等于100ppm，含碳还原剂的含量应低于或等于5000ppm以及氟的含量应低于或等于1000ppm。根据本专利技术，上述物质仍需进一步满足下列条件I∑(As2O3，Sb2O3，F)≥20ppm，且较佳II∑(Sb2O3+5*F+含碳还原剂+50*CuO+10*TiO2)≥50ppm。氧化熔融物通常呈现出一增加的As(V)比例，其中As(III)和As(V)的比例大约为0.4。反之，通常非氧化融化物(即没有氧供应)呈现一0.45的比例；通过添加还原剂，本专利技术玻璃组分的上述比例可以毫无问题地调整到0.5。其中，该调整直接取决于相应还原剂的数量和效力，其列示在求和公式II中。较佳的比例为至少0.55，尤其至少0.60；其中至少0.65，尤其至少0.70为最佳，实际值大约为0.75。换句话说，根据本专利技术，我们发现通过虑及上述调整规则，可获得不仅具有优异光学性质和物理稳定性(特别是对曝光过度和收缩)而且还呈现出优异内部透射性的光学玻璃。第二求和公式II反映出在本专利技术混合物中，单个组分表现出与目标实现相关的不同的功效因数。据此，例如，氧化铜具有比糖及/或锑氧化物高50倍的活性，氟具有比糖及/或锑氧化物高5倍的活性以及钛氧化物具有比糖及/或锑氧化物高10倍的活性。对于上述公式，仍需进一步考虑氟的模浓度是指纯氟化物离子。根据上述求和公式，例如，在一熔融物中，其意味着2克氟化物可代替10克Sb2O3。相应的，10克钛氧化物可替代1克含碳还原剂或者Sb2O3。根据本专利技术，这样就有可能抛弃高比例的氟化物而在玻璃中使用低比例的氟化物或者完全不使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有较低辐射所致物理收缩倾向和较低曝光过度倾向的高含铅玻璃，其特征在于含有： Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］ ０至５０００ｐｐｍ ＴｉＯ↓［２］ ０至５００ｐｐｍ ＣｕＯ ０至１００ｐｐｍ Ｆ ０至１０００ｐｐｍ 其中： ∑（Ａｓ↓［２］Ｏ↓［３］，Ａｓ↓［２］Ｏ↓［５］，Ｓｂ↓［２］Ｏ↓［３］，Ｆ）≥２０ｐｐｍ及Ａｓ（Ⅲ）／Ａｓ（Ⅴ）的比例至少为０．５。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：西尔克沃尔夫，乌特韦尔费尔，
申请(专利权)人：史考特公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。