Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ОПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ - Патент РФ 2091824
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
ОПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

ОПТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в частности оптические системы, обладающие улучшенным качеством изображения при теоретически предельных характеристиках. Сущность изобретения: для изготовления линз используется ортогерманат висмута, что позволяет при разработке оптических систем при одинаковых фокусных расстояниях повысить качество изображения за счет исправления астигматизма вследствие уменьшения кривизны преломляющей поверхности, а также увеличить срок эксплуатации оптических систем за счет негигроскопичности материала, его монокристалличности, а также высокой радиационной стойкости. 1 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2091824
Класс(ы) патента: G02B1/00
Номер заявки: 94044692/28
Дата подачи заявки: 19.12.1994
Дата публикации: 27.09.1997
Заявитель(и): Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова
Автор(ы): Каргин Ю.Ф.; Скориков В.М.; Федоров Ю.В.; Ефименко И.М.; Женовка С.Г.
Патентообладатель(и): Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова
Описание изобретения: Изобретение относится к оптике в частности к линзам, и может использоваться в оптических системах, обладающих улучшенным качеством изображения при теоретически предельных характеристиках. Известны оптические материалы стекла с высоким показателем преломления в частности, сверхтяжелые кроны СТК16 и СТК20 с показателями преломления ne=1,790 и 1,768 и дисперсиями ν 45,4 и 50 соответственно [1]
По химическому составу сверхтяжелые кроны представляют собой боратные стекла, содержащие 7-39 мол. SiO2; 24-52 мол. B2O3; 34-48 мол. (CaO, ZnO, Al2O3 + La2O3, TiO2, ZrO2) [2]
Известна также [3] группа тяжелых баритовых флинтов, например, ТБФ9 с ne= 1,8129 и n 42,5, а также ТБФ11 с ne=1,837 и n 42,8. По химическому составу тяжелые баритовые флинты состоят из 20-40 мол. SiO2; 20 мол. B2O3; 3-43 мол. BaO, PbO с добавками ZnO, CaO, TiO2, WO3[2]
Эти стекла довольно перспективны для улучшения качества изображения при разработке оптических систем с характеристиками, близкими к предельным. Однако, показатель преломления этих стекол ограничен величинами, указанными выше, и не может быть более 2,0, при этом они имеют высокие значения дисперсии.
Достаточно сложная технология изготовления таких стекол оптического качества ограничивает их выпуск и определяет высокую стоимость.
Кроме того к недостаткам этих стекол относится их взаимодействие с влагой. По показателю пятнаемости стекла, содержащие >17 мол. B2O3 относятся к III группе (пятнающиеся стекла) и IV группе (нестойкие стекла) [4]
Наиболее близким к предлагаемому материалу для изготовления линз является оптический материал: к которому относится группа сверхтяжелых флинтов [5] типа СТФ2 с ne=1,955, и n 20,2 и СТФ3 с ne=2,186 и n 16,6. По химическому составу сверхтяжелые флинты состоят из 50 мол. SiO2; 48-59 мол. PbO и 0,5-1,5 мол. K2O (Na2O).
Недостатком таких стекол, является желтый оттенок, что снижает прозрачность в видимой области на 10-20% а также повышенная кристаллизационная способность, что приводит к изменению оптических характеристик вследствие старения [4]
Техническим результатом изобретения является изыскание оптического преломляющего материала с высоким показателем преломления [1, 2] при относительно невысокой дисперсии (n 20), обеспечивающего повышение качества изображения.
Согласно изобретению технический результат обеспечивается за счет того, что ортогерманат висмута Bi4Ge3O12, показатель преломления которого n=2,1, а дисперсия n 20.
Указанное соединение описано в литературе [6] и ранее использовалось в качестве сцинтилляционного материала для регистрации гамма-излучения, электроном и др. элементарных частиц в ядерной физике, геологии, медицине. Использование ортогерманата висмута для изготовления линз в литературе не описано.
Применение ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 в сравнении с обычными кроновыми и флинтовыми стеклами (аналоги и прототип) при одинаковых (нормированных) фокусных расстояниях приводит к меньшей кривизне преломляющих поверхностей и вследствие этого к снижению абберций всех порядков, а это в свою очередь, приводит к возможности увеличения относительного отверстия оптической системы без ее усложнения. При этом, помимо возможности создания новых систем, возникает возможность упрощения серийно выпускаемых оптических систем, в частности, фотообъективов за счет замены в них сложных коррекционно-силовых компонентов более простыми, содержащими ортогерманат висмута.
Таким образом, применение Bi4Ge3O12 в качестве оптического материала при изготовлении линз оптических систем приводит к возможности повышения качества изображения без их усложнения за счет уменьшения кривизны преломляющей поверхности и за счет исправления астигматизма.
Получение монокристаллов ортогерманата висмута.
Исходную смесь оксидов висмута (III) марки ОСФ 13-3 (для монокристаллов) и оксида германия (IV) (ТУ 48-21-72), взятую в соотношении Bi2O3:GeO2 2:3, в количестве 1,0 кг перемешивают в агатовой ступке и затем проводят твердофазный синтез шихты Bi4Ge3O12 в платиновой чашке на воздухе при 750-950oC. Полученную шихту загружают в платиновый тигель диаметром 200 мм, высотой 300 мм в количестве 40 кг, расплавляют и проводят процесс выращивания монокристаллов методом Чохральского на ориентированную затравку. Получают бесцветные монокристаллы диаметром до 150 мм и длиной до 250 мм.
На чертеже представлен окуляр.
В качестве примера конкретного использования можно привести разработку окуляра для телескопических систем. Окуляр имеет следующие конструктивные параметры (см.таблицу).
Расчет хода действительных лучей свидетельствует, что по сравнению с известным трехлинзовым окулятором, в котором одна линза (N 1) с высоким показателем преломления (n=2,0667), выполненная из сверхтяжелого флинта [7] заменяется на линзу из ортогерманата висмута, данный окуляр обладает улучшенным качеством изображения за счет уменьшения кривизны поверхности линзы, и исправления астигматизма (астигматическая разности в пределах поля ω 30o не превышает 2 мм, что более чем в три раза лучше, чем в известном окуляре).
Применение линз, выполненных из ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 при разработке оптических систем при одинаковых (нормированных) характеристиках позволяет повысить качество изображения без усложнения оптической системы, а также существенно расширить спектральный диапазон применения оптических приборов.
Кроме того, использование Bi4Ge3O12 выгодно экономически, т.к. позволяет снизить стоимость изделий за счет несложной технологии изготовления предлагаемого оптического материала.
Использование линз, выполненных из ортогерманата висмута позволяет также увеличить срок эксплуатации оптических систем за счет негигроскопичности применяемого материала (отсутствие пятнаемости), высокой радиационной стойкости.
Поскольку в качестве оптического материала используется монокристалл (а не стекло как в прототипе), то устраняется один из основных недостатков высокопреломляющих стекол, а именно повышенная кристаллизационная способность, что также позволяет увеличить срок эксплуатации этого материала.
Источники информации:
1. Бесцветное оптическое стекло СССР. Каталог. М. Госстандарт, 1990, с. 52.
2. Физико-химические основы производства оптического стекла /под ред. Л. И.Демкиной. Л. Химия, 1976, с. 62-77.
3. Бесцветное оптическое стекло СССР. Каталог. М. Госстандарт, 1990, с. 62.
4. Физико-химические основы производства оптического стекла /под ред. Л. И.Демкиной. Л. Химия, 1976, с. 185-186, с. 209-220.
5. Бесцветное оптическое стекло СССР. Каталог. М. Госстандарт, 1990, с. 74.
6. Каргин Ю.Ф. Каргин В.Ф. Скориков В.М. Шадеев Н.И. Пехова Т.И. Синтез и излучение сцинтилляционных свойств монокристаллов Bi4Ge3O12. Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1984, т. 20, N 5, с. 815-817.
7. Русинов М.М. Композиция оптических систем. Л. Машиностроение, 1989, с. 202-203.
Формула изобретения: Применение монокристаллов ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 в оптических системах в качестве оптического материала с показателем преломления n 2,1 и дисперсией ν = 20.н