光学有色玻璃及其应用和光学锐截止滤光片制造技术

本发明专利技术涉及一种光学有色玻璃，其成分含量为（基于氧化物的重量百分比）ＳｉＯ＃－［２］３０－７５；Ｋ＃－［２］Ｏ５－３５；Ｂ＃－［２］Ｏ＃－［３］＞４－１７；ＺｎＯ５－３７；Ｆ０．０１－１０；ＣｄＯ０．１－１；Ｓ＋Ｓｅ＋Ｔｅ０．１－１．５以及使用这种玻璃制成的锐截止滤光片。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学有色玻璃及其应用和一种光学锐截止滤光片。
技术介绍
光学锐截止滤光片具有独特的透射性能，表明具有使长波通过的特性的锐截止滤光片在短波范围里具有较低的透射性能，它可以通过窄的光谱范围达到高透射并且在长波中保持高透射率。低透射的范围称为截止带(抑制范围)，高透射范围称为通带或者通过带。利用规定的参数表征光学锐截止滤光片的特性。一般这种滤光器的吸收端作为所述的边缘波长λc。其相当于截止带和通带之间的光谱纯透射率的最大值的一半。光学锐截止滤光片一般是用有色玻璃制成的，其中通过在冷却熔融液时析出硫化镉、硒化镉和/或碲化镉或通过随后进行的热处理而使其着色。人们称作变色玻璃。在专利文献中已经叙述了作为变色玻璃的原则上适合的各种玻璃成分。JP 50-11924 B描述了含有Li2O和含有高BaO含量的玻璃，它含有CdS、Se和Te。US 2 416 392公开的玻璃除了CdS之外还含有CoO，而JP 44-23821 A公开的玻璃除了有CdS之外还有氧化铁。SU 192373公开的玻璃除CdO、Se、S和C外还含有PbO和Cu2O。但是如果同时含有PbO和硫族化物则会在玻璃中产生所不希望的变色。在不同文件中都描述了CdS-掺杂的无F变色玻璃，即在DE-AS1596844、JP 43-19402 A、DD 55123和JP 44-23823 A中。这一类玻璃的熔点很高。这就意味着提高了各种成分的蒸发，特别是那些产生颜色的物质易于蒸发，其中主要是它们具有所不希望的毒物学性能。JP 56-5348 A中所介绍的是贫SiO2同时也没有F的变色玻璃，它所含的SiO2成分较低，这会对化学稳定性、热膨胀系数和变形温度等性能产生不良影响。US 3954 485中所介绍的是不含ZnO的变色玻璃。但是这种氧化物对导致变色过程产生的相分离是很重要的。US 2 688 561，US 2 688 560，DD 14 13 87和DE 13 03 171 B所述的玻璃虽然含有Cd，但是既不含Se或S也不含Te，因而通过添加半导体不能够达到所希望的着色。
技术实现思路
本专利技术的目的是，生产出一种透明的光学有色玻璃，它具有锐截止滤光片性能，而且它的吸收(光谱)端在390-850nm之间。本专利技术的另一目的是，提供用这类有色玻璃制备锐截止滤光片。这些目的是用按照权利要求1中所述的光学有色玻璃，按照权利要求8的这种玻璃的应用并根据权利要求9所述锐截止滤光片来完成的。这种玻璃的主要成分是SiO2，占据玻璃主成分总重量的30-75wt％，优选为40-65wt％。具体实施例方式与普通的商业上销售的不含硼的或者含有1-4wt％B2O3硼的变色玻璃相反，按本专利技术的玻璃的B2O3含量在＞4-17wt％之间。为此烧结温度可以降低，而且其它的玻璃成分可以溶解在玻璃基质中并在采用烧结方法生产时可以改善生坯体的可加工性和干燥性。优选的用量至少5wt％，最好是至少大于6wt％。如果高于16wt％将会对玻璃的质量产生不良影响。另外，H3BO3，一种可用于氧化硼的原料，在水中因含有高的K2O的碱性溶液而限制所说的B2O3成分。如果将K2O以原材料KOH作为这种玻璃成份而加入，则对原材料H3BO3非常有利，因为这样，通过KOH产生的悬浮液的很高的PH值下降，这个值影响其粘稠度并对混合设备有腐蚀作用。主要成分是ZnO。这种氧化物占总重量的5-37wt％。这样掺杂物的结晶作用可均匀地分布在玻璃中。因而发现，在玻璃退火时，半导体掺杂物晶体可以均匀地生长，而且产生的结晶体的颗粒尺寸分布很窄。用这些单分散的晶粒制造出的玻璃很纯并有发光颜色而且有很明显的吸收端。所说的ZnO含量上限具有重要意义，因为含高ZnO成分的玻璃具有形成滴状离析范围的倾向。ZnO的含量可以在5-30wt％之间，较好在9-30wt％之间，最好是在15-23wt％之间。这种“硅酸锌玻璃”的离析倾向可以通过加入晶格转换剂K2O而降低。因而为防止ZnO富集区的微析出并降低其加工温度，这些玻璃含K2O占总重量的5wt％-35wt％，最好为15-29wt％。特别是当所含ZnO大于5wt％时K2O的含量要大于5wt％，并当ZnO含量大于10wt％时K2O的含量最好大于17wt％。这样才能得到高透明度的玻璃。另外，这些玻璃中含有的F成分占总重量的0.01-10wt％。如果用烧结工艺生产这些玻璃，通过F成分降低它的烧结温度并提高生坯体的强度是特别有利的。当采用熔化工艺生产时，由于存在F成分可使熔化温度下降，从而减少着色材料从熔炼中蒸发，特别是在使用镉-化合物时就很有利。优选的是F含量至少占总重量的0.3wt％。生坯体的高强度对它的加工、运输和处理都具有重要意义。生坯体的强度可以这样来确定，在相近的SiOH基之间形成了氢桥键并因此交联成生坯体。当F存在时在-SiF和-SiOH之间形成的键，比刚才所说的键强得多，这样，存在有少量的氟可以提高强度。当然在F含量高(＞总重量的10wt％)时生坯体的干燥性能就变差(降低)。另外热膨胀系数变得过高，而转化温度就太低。最好的是F-浓度小于总重量的5wt％。作为着色用的掺杂成分，玻璃含有CdO 0.1-1wt％，S+Se+Te 0.1-1.5wt％。由Cd作为阳离子成分和S，Se，Te作为阴离子成分而就地形成CdS/Cd Se/Cd Te组成的混合晶体，这根据所加入成分量的比和专业人员易于确定所选择的反应条件而定。Zn也可加入这种晶体中，特别是以Zn S作为原材料加入并存在少量“Cd”时。那么这些所形成的晶体可以作为(Cd，Zn)、(S，Se，Te)来说明，从而用逗号分开的成分在宽带内可以相互或完全替换。通过各自的硫族化合物成分的变化可以使吸收(光谱)端向390-850nm之间范围推移。另外，这些玻璃含至多20wt％Na2O，至多20wt％MgO，优选至多10wt％MgO，至多20wt％，优选10wt％的CaO和至多10wt％的Al2O3。此外Na2O起K2O同样作用。这些可以部分或全部地替换，这也就是说，K2O和Na2O的总重量最高为35wt％，最好为29wt％。当Na2O浓度过高时会使化学稳定性降低，膨胀系数过高，转化温度过低。原则上可设想，其它(昂贵的)碱金属氧化物Li2O、Rb2O、Cs2O在价格上处于劣势。当作为替代K2O(或Na2O)(按重量百分比计)考虑用量时必须考虑氧化物的不同摩尔量。MgO和CaO的总量不应超过重量的20wt％。用MgO和CaO可以改善化学稳定性。另外还有价格上的优势。但也应该注意，特别是在使用大量的CaO时优选用少量的F，否则会形成MF2(M＝(Mg)，Ca，Sr，Ba)的结晶。此外，当MgO或CaO的量超过10wt％时会有不是MF2的其它化合物结晶的危险以及使颜色成份的离析状态变得不再均匀和不可控制，因此，无论是MgO还是CaO的优选范围为小于10wt％。Al2O3可以改善化学稳定性。但是在量较大时烧结温度和熔炼温度大大提高。最好使用量不超过5wt％。另外，考虑到微调膨胀系数、转化温度Tg和加工温度VA，玻璃中含有10wt％以下的SrO和10wt％以下的BaO。这里也认为，使用这些氧化物，最好不同时使用大量的F，以避免出现上述的MF2结本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学有色玻璃，其特征在于，其成分（基于氧化物的ｗｔ％）如下：ＳｉＯ↓［２］ ３０－７５Ｋ↓［２］Ｏ ５－３５Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］ ＞４－１７ＺｎＯ ５－３７Ｆ ０．０１－１０ＣｄＯ ０．１－１Ｓ＋Ｓｅ＋Ｔｅ ０． １－１．５。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫克拉森，莫尼卡格勒克，乔基恩弗罗因德，马格达莱纳温克勒特鲁德维格，尤维科尔伯格，
申请(专利权)人：肖特股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]