DE2908697C3 - 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 Farbfernsehkameras

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DE2908697C3 DE2908697A DE2908697A DE2908697C3 DE 2908697 C3 DE2908697 C3 DE 2908697C3 DE 2908697 A DE2908697 A DE 2908697A DE 2908697 A DE2908697 A DE 2908697A DE 2908697 C3 DE2908697 C3 DE 2908697C3
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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Phosphatglases, das im sichtbaren Bereich eine hohe 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 wiru, so kann keine gute Farbreproduktion erreicht werden. Aus diesc-m Griäid ist ein Infrarot-Absorptionsfilter erforderlich.
Aus der DE-PS 604 146 sind W Ymestrahlen-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 Fe^-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 Absorption, 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-GeImIt 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.
Ein Filter, das bei 600 nm keine Durchlässigkeit von etwa 75% odei 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-Gehalt 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
P2O5-BaO-(AIjOj)-(Li2O)-(Na2O)-(KjO)-(MgO)-(CaO)-(SrO)-(ZnO)-CuO
der Zusammensetzung
Basisglas enthaltend in Gew.-% 50 bis 75 7 18
PiO5 I Obis 50 6 5
BaO Obis 5 10
AI2O3 Obis 8 15
B2O3 Obis Obis 15 IO und
SiO2 Obis Obis 10, und
Li2O Obis
Na2O Obis
K2O Obis
MgO Obis
CaO Obis
SrO
ZnO
PbO
(υ) 04 bis 2,5 Gew.-% CuO, bezogen auf das Gewicht des Basisglases
als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras.
Ein Beispiel für ein Glas, welches BaO enthält und das sowohl eine scharfe Absorptior.scharakterislik als auch eine überlegene Wasserresistenz aufweist, ist nachfolgend beschrieben. Es wird ein Vergleich zwischen Infrarot-Filterzusammensetzungen durchgeführt, bei welchem das Basisglas P2O5, Al2O3 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 AbO3 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 eine merklich geringe Durchlässigkeit aufweisen und keine gute Farbreproduktion ergeben können.
Tabelle 1 Zusammensetzung des Basisglases (Gew.-%)
P2O5 AI2O3 Zweiwertiges CuO*) *) Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Basisglases. Durchlässig Durchlässig Wasserbe
(61,5 Mol.-0/«) (3,5 MoL-%) Metalloxid Tabelle 2 keit bei keit bei ständigkeit
(35 MoI.-%) 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 verfügen.
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 eine extrem schlechte chemische Beständigkeit auf; wenn eine große Menge an AI2O3 zugegeben wird, um die chemische Beständigkeit zu verbessern, so wird die Absorptionsschärfe des Glases geringer als die des BaO-haltigen Glases. Darüber hinaus kann die chemische Beständigkeit des Glases, welches ein Alkalimetalloxid enthält, nicht über den Grad des BaO-hart'gen 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.-%A12O3
14,0 Gew.-% ZnO
4,0 Gew.-% MgO und
+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 Wean diese Durchlässigkeitswerte bei e'-*;r längeren Wellenlänge als 700 nm gemessen werden, z?igt sich, daß das bekannte Glas keine vollständige Absorption aufweist wohingegen das erfindungsgemäß verwendete Glas ei.ie vollständige Absorption zeigt
Wr-jin 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
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
j5 zu entglasen.
A12O3, B2O3 und SiO2 fördern die chemische Beständigkeit des Glases. Die Absorptioneschärfe nimmt jedoch mit abnehmender Menge dieser Bestandteile zu. Das gewünschte Glas mit einer scharfen Absorption kann nur erhalten werden, wenn die Anteile an AI2O3 7 Gew.-% oder weniger, an B2O3 6 Gew.-% oder v. s;niger und an SiO2 5 Gew.-% oder weniger ausmachen. Die optimale Menge an Al2O3 beträgt 04 bis 6,0 Gew.-%, vom Standpunkt der chemischen Beständigkeit und der Absorptionsschärfe ebs Glases gesehen.
Ein Alkalimetalloxid steigert die Absorption im nahen
infraroten Bereich aufgrund des Kupferions. Wenn daher mindestens ein Alkalimetalloxid in einer Menge von etwa 0,5 Gew.-% oder darüber zusammen mit BaO zugegeben wird, so wird ein sehr geeignetes Filter mit einer Absorptioasschärfe 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 riaO, verschlechtert jedoch die chemische Beständigkeit des Glases, erniedrigt dessen Viskosität und steigert dessen Entglasungjjrad. Aus diesem Grunde sollen die Anteile an U2O 8 Gew.-% oder weniger, an Na2O 15 Gew.-% oder weniger und an
b5 K2O 18Gew.-% oder weniger ausmachen und die Gesamtmenge an Li2O, 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 MgO, CaO, SrO und ZnO steigert die Viskosität des Glases, erleichtert dessen Herstellung und verbessert dessen mechanische Eigenschaften, wahrend auf der anderen Seite diese Bestandteile die Absorptionsschärfe des Glases verschlechtern. Aus diesem Grunde wird der Anteil an MgO vorzugsweise auf 5 Gew.-% oder darunter begrenzt; der Anteil an CaO oder ZnO auf 10Gew.-% oder darunter; und der Anteil an SrO auf 15 Gew.-% oder darunter.
PbO vermindert die Absorptionsscharfe 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 IO Gew.-% oder weniger.
Beispiel Nr.
I 2
IO 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.
Beispiele
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
59.4 33.8 1,70 2.2
4.6
76,3 0.12 65.2
30,1
1.71
2,7
P,O< 53,1') 58.1 57.3
BaO 46.9 41,9 42.0
CuO 1.90 1.65 1.85
ΛΙ:Ο, B:O.
SiO; K:O Na?O Li:O SrO CaO MgO ZnO PbO
T„.„ (%) bei 75.9 75.8 75.4
Τ-™= 15".
Wasserbestän- 0.15 0.20 0.25 digkeit/Gew.-Verlust (%)
') Jede Komponente ist in Gewichtsprozent angegeben.
76.0
0.16
57.9
37.1
1,48
5.0
75.0
0.30
60.5
29.4
1.82
2,4
1.7
6.0
76.3 0,23
60.8
29.4 1.89 2.4
1,4 6,0
75,4 0,21
Beispiel Nr. 9
12 13
14
15
16
BaO CuO Al2O3 B2O5 SiO2 K2O Na2O Li2O SrO CaO MgO ZnO PbO
68.6') 11,3
1,91
6,4
13,7
74.2 62,8
12,1 23.0
1,66 2,03
6,6 5,7
7,1
8,5
62.3 15.5 2,11 6,3
15.9 58.3
33,4
1,82
2,6
3,4
2,3
59.0 60,4
33,8 34.6
1,72 1,51
2,6 2,7
3,5
1,1
2,3
58,9
28,1 1,93 2,6
10,4
Fortsetzung
Beispiel Nr.
9 10 11 12 1.1 14 15 16
T600 (%) bei 75,7 75,0 75,5 76,5 76,6 76,1 75,8 76,8 T70O = 15%
Wasserbestän- 0,28 0,18 0,15 0,30 0,10 0,10 0,08 0,24 digkeit/Gew.-
Verlust (%)
) Jede Komponente ist in Gewichtsprozenten angegeben.
Beispiel Nr.
17 18 19 20 21 22 2.1
PjQ; 63,2') fr! 3 6SS 62 4 62 0 c.7 5 S7 Ί
BaO 24,2 24,6 13,2 17,9 21,7 27,5 37,6
CuO 2,01 1,45 1,48 1.50 1,45 1,50 1,60
AI2O, 2,8 2,9 3.1 2,8 2,8 2,6 1,8
B3O,
SiO,
K;O 3,3
Na3O 9,8 5,0 5,3 4,8 4,9 4,4
Li3O
SrO 12,1
CaO 9,6
MgO i,2
ZnO 7J
PbO 8,0
T600 (%) bei 77,9 75,4 75,0 75,8 75,3 76,0 76,8
T700= 15%
Wasserbestän- 0,29 0,10 0,18 0,11 0.16 0,10 0,14
digkeit/Gew.-
Verlust (%)
') Jede Komponente ist in Gewichtsprozenten angegeben.
Gläser mit den Zusammensetzungen, wie sie in den SiO2, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallnitrate, Carbo- ;
vorstehenden Betspielen gezeigt Sind, weisen eine nate von Ba, Mg oder Ca oder Nitrate von Ba, Sr oder
Durchlässigkeit bei 600 nm von 75% oder darüber auf. Pb, ZnO, PbO oder CuO. Materialien, welche eine i
wenn die Durchlässigkeit bei 700 nm 15% beträgt Bei so Reduzierbarkeit aufweisen, sind für die Herstellung des |
Verwendung dieser Gläser als Nah-Infrarot-Absorp- erfindungsgemäßen Glases nicht geeignet. I
tionsfilter für Farbfernsehkameras kann eine gute Das erfindungsgemäße Glas kann durch homogenes f
Farbreproduktion erhalten werden. Die Glaser weisen Vermischen der Rohmaterialien, welche die oben |
auch eine für die Praxis erforderliche Wasserbeständig· beschriebenen Komponenten enthalten. Schmelzen des
keit auf, die als Wasserbestindigkert/Gewichtsverhist 55 Gemisches in einem Keramik- oder Platintiegel bei
angegeben wird und 0,30% oder darunter betragt etwa 11000C bis etwa 12500C, Rühren und Läutern der
Geeignete Rohmaterialien für das erfindungsgemäße Schmelze, Gießen derselben in eine Form und Kühlen Glas sind z.B. H3PO4, P2O5. AJ(OH)], Al7O3, H3BO3, der Form erhalten werden. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Palentanspruch:
    Verwendung eines Glases auf Basis von
    PIO5-BaO-(AI2Oj)-(Li2O)-(Na2O)-(KjO)-(MgO)-(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
    Li2O O bis 8
    Na2O O bis 15
    K2O O bis 18
    MgO O bis 5 CaO O bis 10 SrO O bis 15 ZnO O bis 10 und PbO O bis 10, und (b) 0,5 bis 2J5 Gew.-% CuO, bezogen auf das Gewicht de: s Basisglases
    als Nah-Infrarot-Absorptionsfilter für Farbfernsehkameras.
DE2908697A 1978-04-17 1979-03-06 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 Expired DE2908697C3 (de)

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