DE2908697B2 - Verwendung eines Glases auf Basis von P↓2↓O↓↓5↓ -BaO-(Al↓2↓↓O↓↓3↓)-(Li↓2↓↓O↓)-(Na↓2↓↓O↓)-(K↓2↓↓O↓)-(MgO)-(CaO)-(SrO)-(ZnO)-Cuo als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras - Google Patents
Verwendung eines Glases auf Basis von P↓2↓O↓↓5↓ -BaO-(Al↓2↓↓O↓↓3↓)-(Li↓2↓↓O↓)-(Na↓2↓↓O↓)-(K↓2↓↓O↓)-(MgO)-(CaO)-(SrO)-(ZnO)-Cuo als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für FarbfernsehkamerasInfo
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Description
als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras.
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Phosphatglases, das im sichtbaren Bereich einer hohen
Durchlässigkeit und bei etwa 600 bis 700 nm eine scharfe Absorption aufweist als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter
für Farbfernsehkameras.
In Farbfernseh-Kamera-Röhren reicht die spektrale Empfindlichkeit des fotoelektrischen Elementes in den
infraroten Bereich. Wenn das infrarote Licht nicht abgeschirmt wird, so kann keine gute Farbreproduktion
erreicht werden. Aus diesem Grund ist ein Infrarot-Absorptionsfilter erforderlich.
Aus der DE-PS 6 04 146 sind Wärmestrahlen-absorbierende
Gläser bekannt, die FeO als Wärmesubstanz enthalten. Dabei wird die Wärmeabsorption aufgrund
von Fe++-Ionen sichergestellt, indem man Reduktionsmittel
verwendet, um eine Oxidation der Fe2+-Ionen zu
Fe3+-Ionen zu vermeiden. Um mit Fe2+-Ionen gefärbte
Gläser mit einer geeigneten Spektraldurchlässigkeit als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras
zu verwenden, ist es erforderlich, mehrschichtige Überzüge anzuwenden, um eine verhältnismäßig gute
Färbeabsorption von Licht mit der Wellenlänge von etwa 600 nm oder darüber zu gewährleisten. Solche
Filter sind deshalb sehr teuer.
Aus der DE-OS 24 08 380 sind Glasmassen bekannt, bei denen Cu2+-Ionen als Färbemittel wirken. Die dort
beschriebenen Phosphatgläser haben im Bereich von 400 nm eine hohe Durchlässigkeit Der P2O5-GeIIaIt soll
dort 75 bis 88 Gew.-°/o ausmachen. Mit zunehmenden Phosphatgehalt steigt jedoch die Liquidustemperatur an
und es verschlechtert sich die Wasserbeständigkeit eines solchen Glases.
jo Ein Filter, das bei 600 nm keine Durchlässigkeit von
etwa 75% oder darüber und bei 700 nm keine Durchlässigkeit von etwa 15% oder darüber aufweist,
ergibt keine gute Farbreproduktion. Die bekannten kupferenthaltenden Infrarot-Filter mit hohem P2O5-Ge-
J5 halt haben keine scharfe Absorptionscharakteristik und
bei 600 nm nur eine geringe Durchlässigkeit, wenn die Durchlässigkeit bei 700 nm 15% beträgt. Deshalb sind
solche Filter als Infrarotabsorptions-Filter für Farbfernsehkameras
ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Glas zu zeigen, das eine scharfe Absorptionscharakteristik aufweist, eine
hohe Durchlässigkeit bei 600 nm und eine geringe Durchlässigkeit bei 700 nm hat, das außerdem chemisch
beständig ist, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und das seine spektralen Durchlässigkeitscharakteristika
unverändert beibehält.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Glases auf Basis von
P7O5-BaO-(Al2O3J-(Li2O)-(Na2O)-(K2O)-(MgO)-(CaO)-(SrO)-(ZnO)-CuO
der Zusammensetzung
(a) Basisglas enthaltend in Gew.
P2O5 50 bis 75
BaO 10 bis 50
P2O5 50 bis 75
BaO 10 bis 50
(b) 0,5 bis 2,5 Gew.-«!
des Basisglases
des Basisglases
ι CuO, bezogen auf das Gewicht
B2O3O bis 6
SiO2O bis 5
Li2OO bis 8
Na2OObIS 15
K2OO bis 18
MgOO bis 5
CaOObislO
SrOO bis 15
ZnOO bis 10 und
PbOO bis 10. und
SiO2O bis 5
Li2OO bis 8
Na2OObIS 15
K2OO bis 18
MgOO bis 5
CaOObislO
SrOO bis 15
ZnOO bis 10 und
PbOO bis 10. und
als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras.
Ein Beispiel für ein Glas, welches BaO enthält und das sowohl eine scharfe Absorptionscharakteristik als auch
eine überlegene Wasserresistenz aufweist, ist nachfolgend beschrieben. Es wird ein Vergleich zwischen
Infrarot-Filterzusammensetzungen durchgeführt, bei welchem das Basisglas P2O5, AI2O3 und ein zweiwertiges
Metalloxid als Modifikationskomponente enthält. Für diesen Vergleich wurden verschiedene zweiwertige
Metalloxide anstelle von BaO eingesetzt. Letzteres wird gemäß der Erfindung in Form eines zweiwertigen
Metalloxids als Modifikationskomponente verwendet.
Um die Modifikationskomponente in der gleichen
molaren Konzentration zu verwenden, wurde die Menge an P2O5 und Al2O3 in der Zusammensetzung des
Basisglases jeweils mit 61,5 und 3,5 Mol.-% festgesetzt
Die molare Konzentration des zweiwertigen Metalloxids beträgt demnach 35 MoL-%. Aus den Ergebnissen
von Tabelle 2 geht klar hervor, daß, wenn die Durchlässigkeit bei 700 nm 15% beträgt, BaO bei
600 nm die höchste Durchlässigkeit aufweist und somit eine scharfe Absorption zeigt
Außerdem geht aus Tabelle 2 hervor, daß ein BaO-haltiges Glas eine 600-nm-Durchlässigkeit in der
Nähe der kritischen Durchlässigkeit von 75% Farbreproduktion zeigt, wohingegen Gläser mit anderen
Komponenten oder einer anderen Gewichtsprozentzusammensetzung ei'.ie merklich geringe Durchlässigkeit
aufweisen und keine gute Farbreproduktion ergeben können.
Zusammensetzung des ßasisglases (Gew.-%)
P2O5 | AI2O3 | Zweiwertiges | CuO ) | *) Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Basisglases. | Durchlässig | Durchlässig | Wasserbe |
(61,5 Mol.-%) | (3,5 Mo!.-%) | Metalloxid | Tabelle 2 | keit bei | keit bei | ständigkeil | |
(35 Mol.-%) | Zweiwertiges | 700 η m (%) | 600 nm (%) | Gewichts | |||
83,2 | 3,4 | MgO 13,4 | 1,30 | Metalloxid | verlust | ||
79,0 | 3,2 | CaO 17,8 | 1,46 | (Gew.-%) | |||
68,7 | 2,8 | SrO 28,5 | 1,48 | 15,0 | 68,3 | 0,62 | |
73,2 | 3,0 | ZnO 23,8 | 1,34 | 15,0 | 71,6 | 1,73 | |
60,4 | 2,5 | BaO 37,1 | 1,52 | MgO | 15,0 | 71,6 | 0,41 |
CaO | 15,0 | 70,0 | 12,05 | ||||
SrO | 15,0 | 74,2 | 0,17 | ||||
ZnO | |||||||
BaO | |||||||
Der Gewichtsverlust zur Ermittlung der Wasserbeständigkeit
ist bei BaO am geringsten, während die Gläser, die andere Bestandteile enthalten, nicht über
eine für die praktische Anwendung ausreichende Wasserbeständigkeit verfugen.
Im Hinblick auf das Alkalimetalloxid ist die Absorptionsschärfe bei Li2O am schlechtesten, bei K2O
am besten. Ein Glas, welches Li2O, Na2O und/oder K2O
enthält, weist jedoch eiiie extrem schlechte chemische
Beständigkeit auf; wenA eine große Menge an Al2O3
zugegeben wird, um die chemische Beständigkeit zu
verbessern, so wird die <\bsorptionsschärfe des Glases
geringer als die des ßaO-haltigen Glases. Darüber
hinaus kann die chemische Inständigkeit des Glases, welches ein Alkalimetalloxid enthält, nicht über den
Grad des BaO-haltigen Glases verbessert werden.
Kurve 1 der Zeichnung stellt die spektrale Durchlässigkeit eines erfindungsgemäßen Glases gemäß nachfolgendem
Beispiel 23 dar. Die Dicke des Glases wurde mit 1,48 mm gewählt, wobei dann eine Durchlässigkeit bei
700 nm von 15% vorliegt Kurve 2 stellt die spektrale Durchlässigkeit eines Glases gemäß DE-OS 24 08 380
folgender Zusammensetzung
75,5 Gew.-%P2O5
6,5 Gew.-% Al2O3
14,0 Gew.-% ZnO
ίο 4,0 Gew.-%MgOund
6,5 Gew.-% Al2O3
14,0 Gew.-% ZnO
ίο 4,0 Gew.-%MgOund
+ 2,1 Gew.-%CuO
dar, wobei die Dicke des Glases auf 0,90 mm eingestellt
wurde, um bei 700 nm eine Durchlässigkeit von 15% zu erhalten.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Glas eine schärfere Absorption auf;
die Durchlässigkeit beträgt bei 600 nm 75% oder darüber, wohingegen das Vergleichsglas bei 600 nm eine
Durchlässigkeit von 70% oder darunter aufweist. Wenn diese Durchlässigkeitswerte bei einer längeren Wellenlänge
als 700 nm gemessen werden, zeigt sich, daß das bekannte Glas keine vollständige Absorption aufweist,
wohingegen das erfindungsgemäß verwendete Glas eine vollständige Absorption zeigt
Wenn der Anteil an P2Os unter 50 Gew.-% liegt, so
wird kein Glas mit einer scharfen Absorption erhalten. Wenn der Anteil 75 Gew.-% überschreitet, so nimmt die
Schärfe der Absorption zu, jedoch zeigt das Glas die
jo Neigung zur Entglasung.
Wenn der Anteil an BaO über 50 Gew.-% oder unter 10 Gew.-% liegt, so ist es nicht möglich, ein Glas mit
einer scharfen Absorption zu erhalten. Falls der Anteil unterhalb 10Gew.-% liegt zeigt das Glas die Tendenz
zu entglasen.
Al2O3, B2O3 und SiO2 fördern die chemische Beständigkeit
des Glases. Die Absorptionsschärfc nimmt jedoch mit abnehmender Menge dieser Bestandteile zu.
Das gewünschte Glas mit einer scharfen Absorption
4(i kann nur erhalten werden, wenn die Anteile an Al2O3
7 Gew.-% oder weniger, an B2O3 6 Gew.-% oder
weniger und an SiO2 5Gew.-% oder weniger ausmachen.
Die optimale Menge an Al2O3 beträgt 0,5 bis
6,0Gew.-%, vom Standpunkt der chemischen Beständigkeit
und der Absorptionsschärfe des Glases gesehen.
Ein Alkalimetalloxid steigert die Absorption im nahen
infraroten Bereich aufgrund des Kupferions. Wenn daher mindestens ein Alkalimetalloxid in einer Menge
von etwa 04 Gew.-% oder darüber zusammen mit BaO
zugegeben wird, so wird ein sehr geeignetes Filter mit einer Absorptionsschärfe bei 600 bis 700 nm und einer
vollständigen Absorption in der Nähe des infraroten Lichtes bei 800 nm und darüber erhalten. Vom
Standpunkt der Absorptionsschärfe, der chemischen Beständigkeit und der Entglasung beträgt die Gesamtmenge
von BaO und dem Alkalimetalloxid vorzugsweise 25 bis 45 Gew.-%.
Das Alkalimetalloxid reduziert die Absorptionsschärfe
in geringerem Maße als zweiwertige Metalloxide, mit Ausnahme von BaO, verschlechtert jedoch die chemische
Beständigkeit des Glases, erniedrigt dessen Viskosität und steigert dessen Entglasungsgrad. Aus
diesem Grunde sollen die Anteile an Li2O 8 Gew.-% oder weniger, an Na2O 15 Gew.-% oder weniger und an
t,5 K2O 18Gew.-% oder weniger ausmachen und die
Gesamtmenge an Li2O1 Na2O und K2O soll 18 Gew.-%
nicht übersteigen. Die bevorzugte Gesamtmenge an Li2O, Na2O und K2O beträgt 0,5 bis 18 Gew.-%.
Die Einführung von MgO1CaO, SrO und ZnO steigert
die Viskosität des Glases, erleichtert dessen Herstellung und verbessert dessen mechanische Eigenschaften,
während auf der anderen Seite diese Bestandteile die Absorptionsschärfe des Glases verschlechtern. Aus
diesem Grunde wird der Anteil an MgO vorzugsweise auf 5 Gew.-°/o oder darunter begrenzt; der Anteil an
CaO oder ZnO auf 10 Gew.-% oder darunter; und der Anteil an SrO auf 15 Gew.-% oder darunter.
PbO vermindert die Absorptionsschärfe nur in geringem Maße, reduziert jedoch die Härte und
Viskosität des Glases, wodurch die Herstellung oder die Bearbeitung des Glases erschwert wird. Die geeignete
Menge an PbO beträgt daher 10 Gew.-% oder weniger. Eine geeignete Menge an CuO beträgt 0,5 bis 2,5
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des vorstehend beschriebenen Basisglases. Wenn aus praktischen
Gründen die Dicke des Glasfilters im Bereich 1,5 bis 3,0 mm geändert wird, so kann die CuO-Menge
ebenfalls entsprechend verändert werden. Bei einem dicken Glasfilter ist der Anteil an CuO gering. Dies
bedeutet, daß der Anteil an CuO im umgekehrten Verhältnis mit der Glasdicke variiert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel Nr.
1 2
1 2
P2O5
BaO
CuO
BaO
CuO
AlA
SiO;,
53,1')
46,9
1,90
46,9
1,90
58,1
41,9
1,65
41,9
1,65
57,3
42,0
1,85
0,7
42,0
1,85
0,7
65,2
30,1
1,71
2,7
30,1
1,71
2,7
57,9
37,1
1,48
37,1
1,48
5,0
60,5
29,4
1,82
2,4
1,7
6,0
60,8 29,4 1,89 2,4
1,4 6,0
Na2O | 75,9 | Beispiel | 75,8 | 75,4 | 4,6 | Π | 12 | 2,0 | 75,0 | 76,3 | 75,4 |
Li;O | 62.8 | 62,3 | |||||||||
SrO | 0,15 | 68,6') | 0,20 | 0.25 | 23.0 | 15.5 | 0.30 | 0,23 | 0,21 | ||
CaO | 11.3 | 2.03 | 2.11 | ||||||||
MgO | 1.91 | 5.7 | 6.3 | ||||||||
ZnO | ι Jede Komponente ist in | 6.4 | |||||||||
PbO | 76.0 | ||||||||||
T ('/..) bei | 76,3 | 8,5 | 15.9 | 14 | 15 | 16 | |||||
T-,,,- 15% | PO, | 0,16 | 59,0 | 60,4 | 58,9 | ||||||
Wasserbestän- | BaO | 13,7 | 0,12 | 33.8 | 34.6 | 28,1 | |||||
digkcit/Gew.- | CuO | 1,72 | 1,51 | 1.93 | |||||||
Vcrlust (%) | Al2O; | 2.6 | 2,7 | 2.6 | |||||||
B2Oi | Gewichtsprozent angegeben. | ||||||||||
SiO3 | Nr. | ||||||||||
K3O | H) | 58,3 | 3,5 | 10,4 | |||||||
NaA | 74,2 | 33.4 | |||||||||
LiA | 12,1 | 1,82 | 1.1 | 2.3 | |||||||
SrO | 1,66 | 2.6 | |||||||||
CaO | 6,6 | ||||||||||
MgO | |||||||||||
ZnO | 3,4 | ||||||||||
PbO | 2,3 | ||||||||||
7.1 | |||||||||||
7 | lieispiel | Nr. | 29 08 697 | 13 | lieispiel | Nr. | 18 | 19 | 20 | M | 21 | 8 | 22 | 16 | |
Fortsetzung | 9 | K) | 76,6 | 17 | 64,3 | 68,8 | 62,4 | 76,1 | 62,9 | 57,5 | 76,8 | ||||
75,7 | 75,0 | J 0,10 | 63,2') | 24,6 | 13,2 | 17,9 | 0,10 | 21,7 | 27,5 | 0,24 | |||||
0,28 | 0,18 | Il 12 | ') Jede Komponente ist in Gewichtsprozenten angegeben. | 24,2 | 1,45 | 1,48 | 1,50 | 1,45 | 15 | 1,50 | |||||
Τ,,,ηι (%) bei T711U =15% |
75,5 76,5 | 2,01 | 2,9 | 3,1 | 2,8 | 2,8 | 75,8 | 2,6 | |||||||
Wasserbestän- digkeit/Gew.- Verlust (%) |
0,15 (),3( | 2,8 | 0,08 | 23 | |||||||||||
P2O5 | 57,3 | ||||||||||||||
BaO | 37,6 | ||||||||||||||
CuO | 5,0 | 5,3 | 4,8 | 4,9 | 4,4 | 1,60 | |||||||||
AI2O3 | 9,8 | 1,8 | |||||||||||||
B2O., | 12,1 | ||||||||||||||
SiO2 | 9,6 | ||||||||||||||
K7O | 3,2 | 3,3 | |||||||||||||
Na2O | 7,7 | ||||||||||||||
Li,O | 8,0 | ||||||||||||||
SrO | 75,4 | 75,0 | 75,8 | 75,3 | 76,0 | ||||||||||
CaO | 77,9 | 0,10 | 0,18 | 0,11 | 0,16 | 0,10 | |||||||||
MgO | 0,29 | ||||||||||||||
ZnO | |||||||||||||||
PbO | |||||||||||||||
T600 (%) bei T700= 15% |
76,8 | ||||||||||||||
Wasserbestän digkeit/G ew.- Verlust (%) |
0,14 |
) Jede Komponente ist in Gewichtsprozenten angegeben.
Gläser mit den Zusammensetzungen, wie sie in den vorstehenden Beispielen gezeigt sind, weisen eine
Durchlässigkeit bei 600 nm von 75% oder darüber auf, wenn die Durchlässigkeit bei 700 nm 15% beträgt Bei
Verwendung dieser Gläser als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras kann eine gute
Farbreproduktion erhalten werden. Die Gläser weisen auch eine für die Praxis erforderliche Wasserbeständigkeit auf, die als Wasserbeständigkeit/Gewichtsverlust
angegeben wird und 030% oder darunter beträgt
Geeignete Rohmaterialien für das erfindungsgemäße Glas sind z.B. H3PO4, P2O5, AKOH)3, AI2O3, H3BO3,
S1O2, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallnitrate, Carbonate von Ba, Mg oder Ca oder Nitrate von Ba, Sr oder
Pb, ZnO, PbO oder CuO. Materialien, welche eine Reduzierbarkeit aufweisen, sind für die Herstellung des
erfindungsgemäßen Glases nicht geeignet
Das erfindungsgemäße Glas kann durch homogenes Vermischen der Rohmaterialien, welche die oben
beschriebenen Komponenten enthalten, Schmelzen des Gemisches in einem Keramik- oder Platintiegel bei
etwa 11000C bis etwa 12500C, Rühren und Läutern der
Schmelze, Gießen derselben in eine Form und Kühlen der Form erhalten werden.
Claims (1)
- Patentanspruch: Verwendung eines Glases auf Basis vonP2O5-BaO-(Al2Oj)-(Li2O)-(Na2O)-(K2O)-(MgG)-(CaO)-(SrO)-(ZnO)-CuO der Zusammensetzung(a) Basisglas enthaltend in Gew.-%:
P2O5 50 bis 75
BaO 10 bis 50
Al2O3 O bis 7
B2O3 O bis 6
SiO2 O bis 5
U2O O bis 8
Na2O0bis 15
K2O0bis 18MgO O bis 5
CaOObislO
SrO O bis 15
ZnO O bis 10 und
PbO O bis 10, und(b) 03 bis 2,5 Gew.-% CuO, bezogen auf das Gewicht des Basisglases
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