Лекции прикладная оптика / Lec8_2015

Лекция 8

Номенклатура оптических стекол

В основу классификации оптических стекол положены значения показателя преломления пе (ранее использовалось близкое значение nD) и коэффициента средней дисперсии е (ранее - D), еще называется числом Аббе. Названия типов оптических стекол соответствуют их основному химическому составу.

Оптические стекла подразделяются на бесцветные (ГОСТ 3514-76), цветные (ГОСТ 9411-81), кварцевые (ГОСТ 15130-79), органические (ГОСТ 15809-70), с особыми свойствами.

Каждому стеклу определенного химического состава присваивается марка, состоящая из обозначения типа и порядкового номера.

Номенклатура оптических стекол

Более тридцати основных марок оптического стекла имеют свои аналоги, которые при тех же значениях пе и ve отличаются более высокой устойчивостью к действию жесткого гаммаизлучения. Эта повышенная радиационная устойчивость достигается путем введения в состав стекла нескольких десятых долей процента двуокиси церия. Так как химический состав стекла при этом изменяется, обозначение марок радиационно-устойчивых аналогов несколько иное - больше порядкового номера основной марки на 100. При использовании стекол серии 100 следует учитывать, что граница их пропускания в коротковолновой части спектра смещена в сторону видимой области.

Во всех новых разработках оптических систем, как правило, применяются стекла, сочетающие в себе высокий показатель преломления с высоким коэффициентом дисперсии, т.е. стекла типов ТФК, СТК, ТБФ. Широко применяются также стекла с особым ходом относительных частных дисперсий (особые кроны и особые флинты) с целью максимального уменьшения хроматических аберраций сразу в нескольких частях спектра. Тем не менее, в объеме всего перерабатываемого стекла основное количество всегда составляет наиболее ходовое стекло К8. Многолетние статистические данные стабильно свидетельствуют, что из всей номенклатуры оптических стекол 80 % объема производства и потребления относится к 10 маркам, 10 % - еще к 10 менее ходовым маркам, а остальные 10% соответствуют выпуску более чем 100 марок оптического стекла. Российское оптическое производство в этом отношении держится «золотой середины» между фирмами, выпускающими более 220 марок стекла («Охара» и «Хойя», Япония, «Специальное стекло - Майнц», ФРГ)» и фирмами, выпускающими 65-85 марок («Пилкингтон», Великобритания, «Корнинг-Европа», Франция).

Это учитывает ГОСТ 3514-94, в который включено вместе со стеклами серии 100 всего 95 марок, из которых только 38 марок рекомендовано для предпочтительного использования. По сравнению с ГОСТом 76-го года исключено 55 марок.

Стекла отличаются по химическому составу

основную группу среди оптических стекол составляют силикатные стекла, в которых содержание массовых долей стеклообразующей двуокиси кремния лежит в пределах 30-80 %. В стеклах кронового типа другими компонентами являются окислы калия, натрия, бора, алюминия, бария, кальция. В состав легких кронов включается фтористый калий.

Кроны имеют малый показатель преломления и малую дисперсию, в основном они состоят из: пентооксида фосфора (P2O5), оксида цинка (ZnO), триоксида бора (B2O3), оксида бария (BaO) .

Основой стекол типа флинтов и тяжелых флинтов является тройная система из окислов кремния, свинца и калия; некоторые марки флинтов содержат двуокись титана. Баритовые кроны, баритовые и особые флинты и кронфлинты в некоторых случаях содержат окись цинка и окись сурьмы. Показатели преломления теллуритных стекол доходят до 2,17-2,23 при коэффициенте дисперсии 19-17. Такие стекла применяются в качестве диспергирующих призм спектральных приборов, отрицательных элементов короткофокусных ахроматических линз,

призм для рефрактометров.

Флинты имеют большой индекс преломления и большую дисперсию их основой являются: оксид свинца (PbO) (сейчас уже не применяется), диоксид титана (TiO2), диоксид циркония

(ZrO2).

Номенклатура оптических стекол

Типы оптических бесцветных стекол устанавливают в зависимости от расположения на координатном поле диаграммы ne ( e ) (рис. 41). Исключения составляют особые флинты, которые

могут находиться на любом из участков поля диаграммы.

Рис. 41 Диаграмма Аббе ЛК – легкие кроны, ФК –

фосфатные кроны; ТФК – тяжелые фосфатные кроны; К – кроны, БК – баритовые кроны; ТК – тяжелые кроны; СТК - сверхтяжелые кроны; КФ – кронфлинты; БФ – баритовые флинты; ТБФ – тяжелые баритовые флинты; ЛФ – легкие флинты; Ф – флинты; ТФ – тяжелые флинты; СО115М – оптический ситалл

Показатель преломления ne для

существующих марок оптического стекла имеет дискретные значения в диапазоне 1,44-2,07.

1.nF = n(0.486µm) (голубой)

2.nd = n(0.588µm) (зеленый)

3.nC = n((0.656µm) (красный

-

-

-

-