Brevet FR2227236A1 — publié le 19741122

L'invention concerne le verre optique largement utilisé pour divers instruments optiques. La construction d'instruments optiques nécessite des verres possédant divers indices de réfraction (faibles et élevés) et un coefficient de dispersion maximale pour n'importe quel indice de réfraction. Plus le coefficient de dispersion est élevé, plus l'aberration monochromatique du verre optique est faible. Plus l'indice de réfraction est élevé, plus l'aberration sphérique est faible. Cependant pour certains instruments optiques, on doit également disposer des verres avec des indices de réfraction faibles et moyens. L'aberration monochromatique et l'aberration sphérique entrainent une dégradation de la qualité de l'image dans les instruments optiques. C'est pourquoi, il convient de comparer les dispersions des verres possédant des indices de réfraction à peu près identiques, ou bien les indices de réfraction des verres possédant des dispersions 9 peu près identiques. On connait des verres optiques å base de fluorures, possédant une dispersion relativement faible (S = 73,9-88,8). Ils ne sont transparents que dans la partie visible du spectre et possèdent pour cette raison un domaine d'utilisation assez restreint. On connait également un verre dont la composition comprend du monofluorophosphate de baryum et des fluorures d'aluminium, d'yttrium, de magnésium, de calcium, de strontium, de béryllium et de lanthane. Les composants indiqués entrent dans la composition du verre en quantités suivantes (moles %) BaP03F 30-50 A1F3 10-15 YF3 15-30 MgF2 5-10 CaF2 10-15 SrF2 0-10 BeF2 0-10 LaF3 0-5 (voir, par exemple, le certificat d'auteur de 1'URSS nO 29 8555) Le verre connu possède une gamme insuffisante de transmission spectrale, qui ne permet de l'utiliser que pour les instruments optiques fonctionnant seulement dans le domaine spectral visible et dans la partie infrarouge adjacente du spectre. En outre, le verre connu possède une dispersion faible. On sait que le coefficient de dispersion est donné par la formule dans laquelle nD est l'indice de réfraction pour la raie jaune du spectre de la vapeur de sodium; n F' l'indice de réfraction pour la raie bleu du spectre de lthydrogène; nc, l'indice de réfraction pour la raie rouge du spectre de l'hydrogène; et 4 le coefficient de dispersion. Une dispersion faible est due d ce que les grandeurs des indices de réfraction nD, nF, nC diffèrent sensiblement les unes des autres. C'est pourquoi l'image obtenue dans les instruments optiques n'est pas de très bonne qualité à cause de l'apparition de fortes aberrations monochromatiques. La présente invention a pour but l'élimination des inconvénients indiqués. L'invention est basée sur le problème de la création d'un verre optique, dont la composition chimique assure l'élargissement de la gamme de transmission spectrale et l'accroissement de la dispersion, ce qui permet, d'autre part, d'élargir son domaine d'application et d'améliorer la qualité de l'image obtenue dans les instruments optiques grace à la diminution de l'aberration monochromatique. Le problème posé est résolu du fait que dans un verre optique dont la composition comprend du monofluorophosphate de baryum ainsi que des fluorures d'aluminium, de magnésium, de calcium et de strontium, les composants cités sont pris selon l'invention en quantités suivantes (en moles %) BaP03F 8-29,9 AlF3 30-40 MgF2 4,76-10 CaF2 15-30 SrF2 4,76-20 Les composants du verre optique proposé peuvent aussi être pris en quantités suivantes (moles %) BaP03F 8-14 AlF3 35-40 MgF2 5-10 CaF2 29-30 SrF2 8-10 La composition du verre peut également contenir du fluorure d'yttrium en quantité de 2 à 8 moles % de la quantité moléculaire totale des constituants. Le verre proposé peut également contenir de l'oxyde de magnésium en quantité de 5 à 10 moles % à la quantité moléculaire totale des constituants pris en quantités suivantes (en moles 7 -: BaP03F 20-29,9 AlF3 30-40 MgF3 -4,76-10 CaF2 15-30 SrF2 4,76-20 En outre, ledit verre optique peut aussi contenir de l'oxyde de calcium en quantité de 5 moles % de la quantité totale en mole des composants. Le principe'de l'invention consiste en ce qui suit. L'indice de réfraction des verres optiques proposés dépend principalement de la concentration du phosphate monofluoré de baryum dans le verre. La diminution de la quantité d'oxygène contenue et l'accroissement grâce au fluorures de la concentration de fluor dans le verre entraient une certaine diminution de l'indice de réfraction, mais la dispersion augmente sensiblement. Les verres optiques proposés en comparaison avec les verres optiques connus tout en possédant des indices de réfraction proches possèdent des dispersions beaucoup plus élevées. En utilisant dans les instruments optiques des verres à dispersion élevée, on obtient une amélioration de la qualité de l'image grâce à une aberration monochromatique minimale. Cependant dans ce cas (pour un indice de réfraction faible) la qualité de l'image diminue quelque peu à cause de l'accroissement des aberrations sphériques. Avec une faible concentration du monofluorophosphate de baryum, c'est-à-dlre en cas d'une faible teneur en oxygène du verre, la transmission spectrale dans le domaine ultraviolet du spectre augmente (200-4200 nm), ce qui permet d'utiliser ce verre pour les instruments optiques fonctionnant non seulement dans le domaine visible du spectre et la partie infrarouge adjacente, mais également dans la partie ultraviolette du spectre. Les oxydes de magnésium et de calcium, ainsi que le fluorure d'yttrium sont introduits dans la composition du verre optique proposé pour réduire l'aptitude à la cristallisation. Le verre contenant 8-14 moles % de monofluorophosphate de baryum possède une dlspersion particulièrement élevée (4 = 89,0 à 97,2), bien qe l'indice de réfraction soit quelque peu inférieur (nD = 1,434 à 1,468) à celui du verre connu. Grtce à une dispersion élevée, l'aberration monochromatique du verre proposé est minimale. Ce verre optique possède un indice de réfraction proche de l'indice de réfraction d'un monocristal de fluorure de calcium, mais la dispersion de ce verre est beaucoup plus élevée. C'est pourquoi le verre optique proposé peut être utilisé surtout pour les instruments optiques au lieu de monocristal de fluorure de calcium coûteux et difficile à faire crottre et au lieu d'autres verres optiques connus. Un verre contenant 20 à 29,9 moles % de monofluorophosphate de baryum est caractérisé par une plus faible dispersion et par un indice de réfraction plus élevé en comparaison avec le verre optique indiqué plus haut. Par conséquent, ce verre possède dans une certaine mesure une aberration monochromatique plus importante, mais une aberration sphérique moindre. En comparaison avec les verres optiques connus et le monocristal de fluorure de baryum, ce verre optique avec un indice de réfraction proche possède une dispersion beaucoup plus élevée. Gracie à ceci, le verre optique propos8 permet d'obtenir une image de bonne qualité dans les instruments optiques et peut avec succès remplacer le monocristal de fluorure de baryum difficile à faire crottre et motteux ainsi que les verres optiques connus. Pour rendre plus clair l'essentiel de l'invention, on considérera quelques exemples concrets de réalisation de celle-ci. En qualité de composants du produit de départ pour la cuisson du verre, on avait utilisé les matières suivantes : BaP03F, A1F3, YF3, NgF2, CaF2, SrF2, MgO. La cuisson du verre a été effectuée dans un four électrique. La composition du verre obtenu est indiquée au tableau I. T A B L E A U I Exemple Composition du verre (en moles %) n0 1 BaPO3F AlF3 YF3 MgF2 CaF2 SrF2 MgO CaO 1 8 40 2 10 30 10 - 2 10 40 - 10 30 10 - 3 12 35 5 10 30 8 - 4 14 35 8 5 29 9 - 5 20 40 - - 30 10 - 6 20 40 - - 15 20 5 7 28,6 33,32 - 4,76 19,04 4,76 9,52 8 29,9 40 - - 20 10,1 - 9 29,9 30,1 - 10 20 - 10 10 29,9 30,1 - 10 15 - 10 5 Le tableau Il indique les propriétés optiques du verre obtenu. T A B L E A U II Exemple Indices de réfraction Dispersion n0 D nC n F 1 1,43443 1,43302 1,43749 97,2 2 1,43575 1,43438 1,43892 96,0 3 1,45180 1,45027 1,45513 93,0 4 1,46813 1,46654 1,47180 89,0 5 1,47517 1,47354 1,47845 88,0 6 1,48157 1,47987 1,48546 86,1 7 1,50393 1,50205 1,50818 82,2 8 1,50571 1,50386 1,51012 81,0 9 1,50758 1,50558 1,51188 80,5 10 1,51270 1,51064 1,51707 79,7 La transmission spectrale des verres des exemples 1 à 10 se situe dans les limites de longueurs d'onde de 200 à 4200 nm. Le tableau II met en évidence que le verre optique proposé possède une large gamme de transmission spectrale permettant de l'utiliser même pour les instruments optiques fonctionnant dans la partie ultraviolette du spectre, et une dispersion particulièrement élevée, grâce à laquelle on obtient une image de haute qualité dans les instruments optiques. REVENDICATIONS 1. Verre optique contenant du monofluorophosphate de baryum ainsi que des fluorures d'aluminium, de magnésium, de calcium et de strontium, caractérisé en ce que dans celui-ci les composants indiqués sont pris en quantités suivantes (en moles %) BaP03F 8-29,9 AlF3 30-40 MgF2 4,76-10 CaF2 15-30 SrF2 4,76-20 2. Verre optique selon la revendication1,caractérisé en ce que dans celui-ci les composants sont pris en quantités suivantes (en moles %) BaP03F 8-14 AlF3 35-40 MgF2 5-10 CaF2 29-30 SrF2 8-10 3. Verre optique selon la revendication 2, caractérisé en-ce que sa composition comporte du fluorure d'yttrium en quantité de 2-8 moles % de la quantité molaire totale des composants. 4. Verre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de l'oxyde de magnésium en quantité de 5-10 moles % de la quantité molaire totale des composants, qui sont pris dans les quantités suivantes (en moles %): BaP03F 20-29,9 AlF3 30-40 MgF2 4,76-lo CaF2 15-30 SrF2 4,74-20 5. Verre optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte de l'oxyde de calcium en quantité égale à 5 moles % de la quantité molaire totale des composants.