RU2011643C1

RU2011643C1 - Optical glass showing resistance to gamma-irradiation effect

Info

Publication number: RU2011643C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Молев; Ж.Г. Жуковец; О.П. Печнева
Original assignee: Производственное объединение "Лыткаринский завод оптического стекла"
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: glasses. SUBSTANCE: optical glass has, wt. -% : silicon oxide (SiO₂) 20-25; boron oxide (B₂O₃) 15-18; lanthanum oxide (La₂O₃) 12-16; barium oxide (BaO) 40-45; cerium oxide (CrO₂) 0.3-0.5; antimony oxide (Sb₂O₃) 0.3-0.5; tin chloride (SnCl₂) 0.5-0.7. Ratio SnCl₂/Sb₂O₃ = 1.4-1.66. Transparency at λ = 450 nm is 77-79% , at l = 550 nm is 94-96% . EFFECT: enhanced quality of glass. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству оптического стекла, устойчивого к действию гамма-излучения, а именно к многокомпонентным высокопреломляющим стеклам системы В₂О₃-SiO₂-La₂O₃-BaO, обладающим повышенным светопропусканием в УФ-и видимой областях спектра, что делает возможным использование их для создания объективов оптических приборов, работающих в условиях радиации.The invention relates to the production of optical glass that is resistant to gamma radiation, in particular to multicomponent highly refractive glasses of the B ₂ O ₃ -SiO ₂ -La ₂ O ₃ -BaO system, which has increased light transmission in the UV and visible spectral regions, which makes it possible their use to create the lenses of optical devices operating in radiation conditions.

При воздействии ионизирующего излучения все стекла уменьшают свою прозрачность (темнеют). Потемнение оптических стекол может быть уменьшено путем введения оксидов церия и сурьмы (совместно или в отдельности) в десятки раз в зависимости от рода и концентрации вводимой добавки, состава стекла и дозы излучения. Однако при введении церия довольно сильно увеличивается светопоглощение. Как известно, церий присутствует в силикатных стеклах в двух валентных состояниях Се³⁺ и Се⁴⁺, которым соответствуют полосы поглощения, расположенные примерно около 310 и 230 нм. Полоса поглощения четырехвалентного церия ( ≈ 230 нм) очень интенсивна и заходит в видимую область, сообщая необлученным стеклам желтую окраску. В облучаемых стеклах может происходить как повышение, так и понижение уровня красящих ионов в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала стекла, определяемого его составом, условиями варки и присутствием других красящих или примесных ионов.When exposed to ionizing radiation, all glasses reduce their transparency (darken). The darkening of optical glasses can be reduced by introducing cerium and antimony oxides (together or separately) tens of times, depending on the type and concentration of the added additive, the composition of the glass, and the radiation dose. However, with the introduction of cerium, the light absorption increases quite strongly. As is known, cerium is present in silicate glasses in two valence states of Ce ³⁺ and Ce ⁴⁺ , which correspond to absorption bands located at about 310 and 230 nm. The absorption band of tetravalent cerium (≈ 230 nm) is very intense and enters the visible region, giving unirradiated glasses a yellow color. In irradiated glasses, both an increase and a decrease in the level of dye ions can occur, depending on the redox potential of the glass, determined by its composition, cooking conditions and the presence of other dye or impurity ions.

Известно оптическое стекло следующего состава, мас. % : SiO₂ 15-18; B₂O₃ 10-12; La₂O₃ 17-21; TiO₂ 8-13; BaO 25-32; ZrO₂ 1-5; один оксид из группы As₂O₃, CeO₂, Sb₂O₃, 0,1-0,5, по крайней мере, один оксид из группы CdO, Ma₂O₅, Nb₂O₅ 1-10 [1] . Оно имеет пропускание τ= 50% ( λ = 450 нм) и τ= 83% (λ= 530 нм), μ_A = 0,0065. Введение 0,5% СеО₂ уменьшает пропускание более чем в 2 раза.Known optical glass of the following composition, wt. %: SiO ₂ 15-18; B ₂ O ₃ 10-12; La ₂ O ₃ 17-21; TiO ₂ 8-13; BaO 25-32; ZrO ₂ 1-5; one oxide from the group As ₂ O ₃ , CeO ₂ , Sb ₂ O ₃ , 0.1-0.5, at least one oxide from the group CdO, Ma ₂ O ₅ , Nb ₂ O ₅ 1-10 [1] . It has a transmission of τ = 50% (λ = 450 nm) and τ = 83% (λ = 530 nm), μ _A = 0.0065. The introduction of 0.5% CeO ₂ reduces transmission by more than 2 times.

Наиболее близким по составу ингредиентов, технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому стеклу является стекло, имеющее состав, мас. % : SiO₂ 24,08; CeO₂ 0,4; B₂O₃ 17,84; As₂O₃ 0,2; La₂O₃ 14,10; BaO 43,38 [2] .The closest in composition of the ingredients, the technical nature and the achieved effect to the described glass is glass having a composition, wt. %: SiO ₂ 24.08; CeO ₂ 0.4; B ₂ O ₃ 17.84; As ₂ O ₃ 0.2; La ₂ O ₃ 14.10; BaO 43.38 [2].

Недостатком этого стекла является низкая категория по показателю ослабления в основном μ_A 4-5 кат. , и малое светопропускание.The disadvantage of this glass is the low category in terms of attenuation mainly μ _A 4-5 cat. , and low light transmission.

Целью изобретения является повышение светопропускание в ультрафиолетовой и видимой областях спектра и категории по показателю ослабления. The aim of the invention is to increase light transmission in the ultraviolet and visible regions of the spectrum and category in terms of attenuation.

Поставленная цель достигается тем, что оптическое стекло, устойчивое к действию гамма-излучения, имеет следующий состав, мас. % : SiO₂ 20-25; B₂O₃ 15-18; La₂O₃ 12-16; BaO 40-45; CeO₂ 0,3-0,5, а также SnCl₂ 0,5-0,7; Sb₂O₃ 0,3-0,5, причем SnCl₂/Sb₂O₃ = = 1,4-1,66.This goal is achieved in that the optical glass, resistant to gamma radiation, has the following composition, wt. %: SiO ₂ 20-25; B ₂ O ₃ 15-18; La ₂ O ₃ 12-16; BaO 40-45; CeO ₂ 0.3-0.5, as well as SnCl ₂ 0.5-0.7; Sb ₂ O ₃ 0.3-0.5, with SnCl ₂ / Sb ₂ O ₃ = = 1.4-1.66.

В рассматриваемой системе при введении SnCl₂ при указанных соотношениях остальных компонентов и отношении SnCl₂/Sb₂O₃ создаются окислительно-восстановительные условия, переводящие церий в основном, в трехвалентное состояние, в результате чего существенно повышается пропускание в УФ- и видимой области спектра, повышается категория по показателю ослабления при сохранении гамма-устойчивости.In the system under consideration, with the introduction of SnCl ₂ at the indicated ratios of the remaining components and the SnCl ₂ / Sb ₂ O ₃ ratio, redox conditions are created that transform cerium mainly into the trivalent state, resulting in significantly increased transmission in the UV and visible spectral regions, the category rises in terms of attenuation while maintaining gamma stability.

Конкретные составы стекол и их свойства приведены в таблице, а их спектральное пропускание стекол - на чертеже (1 - СТК 103М, 2 - СТК 103). The specific compositions of the glasses and their properties are shown in the table, and their spectral transmission of the glasses is shown in the drawing (1 - STK 103M, 2 - STK 103).

Варку стекол на основе оксидов, карбонатов, нитратов проводили в полупроизводственных и производственных условиях в платиновых тиглях емкостью 2 и 60 л при температуре 1200-1320^оС, отжиг по II режиму при температуре 650^оС. Как видно из таблицы, предлагаемое стекло имеет параметры, превышающие ранее достигнутые и зафиксированные, например, на серийное стекло СТК 103 (ОСТ 3/-4932-81), характеризуется повышенным светопропусканием, повышением категории по показателю ослабления μ_A и смещением края поглощения в УФ-область спектра на 40 нм при сохранении гамма-устойчивости.Boiling glasses based on oxides, carbonates, nitrates and poluproizvodstvennyh performed in production conditions in platinum crucibles 2 and 60 l at a temperature of 1200-1320 ^{° C,} annealing for mode II at a temperature of 650 ^C. As seen from the table, the glass has proposed parameters exceeding previously achieved and recorded, for example, on STK 103 serial glass (OST 3 / -4932-81), it is characterized by increased light transmission, an increase in the category of attenuation μ _A and a shift of the absorption edge to the UV region of the spectrum by 40 nm while maintaining gamma ma-sustainability.

Claims

OPTICAL GLASS RESISTANT TO GAMMA RADIATION, including SiO ₂ , B ₂ O ₃ , La ₂ O ₃ , BaO, CeO ₂ , characterized in that, in order to increase light transmission in the UV and visible regions of the spectrum and category in terms of attenuation , it additionally contains Sb ₂ O ₃ and SnCl ₂ in the following ratio of components, wt. %:
SiO ₂ 20 - 25
B ₂ O ₃ 15 - 18
La ₂ O ₃ 12 - 16
BaO 40 - 45
CeO ₂ 0.3 - 0.5
Sb ₂ O ₃ 0.3 - 0.5
SnCl ₂ 0.5 - 0.7
and the ratio of SnCl ₂ / Sb ₂ O ₃ = 1.4 - 1.66.