光學(xué)玻璃技術(shù)原理及及其發(fā)展現(xiàn)狀
光學(xué)玻璃可用于制造光學(xué)儀器中的透鏡、棱鏡、反射鏡及窗口等。由光學(xué)玻璃構(gòu)成的部件是光學(xué)儀器中的關(guān)鍵性元件。
有色光學(xué)玻璃 又稱濾光玻璃。對紫外、可見、紅外區(qū)特定波長有選擇吸收和透過性能,按光譜特性分為選擇性吸收型、截止型和中性灰3類;按著色機理分為離子著色、金屬膠體著色和硫硒化物著色3類,主要用于制造濾光器。 紫外和紅外光學(xué)玻璃 在紫外或紅外波段具有特定的光學(xué)常數(shù)和高透過率,用作紫外、紅外光學(xué)儀器或用作窗口材料。 光學(xué)石英玻璃 以二氧化硅為主要成分,具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、機械強度高、化學(xué)性能好等特點,用于制造對各種波段透過有特殊要求的棱鏡、透鏡、窗口和反射鏡等。此外,還有用于大規(guī)模集成電路制造的光掩膜板、液晶顯示器面板、影像光盤盤基薄板玻璃;光沿著磁力線方向通過玻璃時偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的磁光玻璃;光按一定方向通過傳輸超聲波的玻璃時,發(fā)生光的衍射、反射、匯聚或光頻移的聲光玻璃等。 4、色散分類 按色散又分為兩類:色散較小的為冕類(K),色散較大的為火石類(F)。 ①冕類光學(xué)玻璃分為氟冕(FK)、輕冕(QK)、磷冕(PK)、重磷冕(ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、鋇冕(BaK)、鑭冕(LaK)、鈦冕(TiK)和特冕(TK)等。 ②火石類光學(xué)玻璃分為輕火石(QF)、火石(F)、重火石(ZF)、鋇火石(BaF)、重鋇火石(ZBaF)、鑭火石(LaF)、重鑭火石(ZLaF)、鈦火石(TiF)、冕火石(KF)和特種火石(TF)等。它們在折射率nd與色散系數(shù)v的關(guān)系圖像(見圖)中分布在不同的領(lǐng)域。 5、抗輻射 抗輻射玻璃是廣義光學(xué)玻璃的一種。包括防輻射玻璃和耐輻射玻璃。 ①防輻射玻璃主要是對γ射線和X射線有較大吸收能力的玻璃。當(dāng)γ射線或X射線進(jìn)入防護(hù)玻璃時,由于玻璃內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)、生成正負(fù)電子對,同時產(chǎn)生激發(fā)態(tài)和自由態(tài)電子,使射入的γ射線或X射線能量減小,穿透力下降,起到了防護(hù)作用。 當(dāng)防輻射玻璃的密度增加時,屏蔽能力也相應(yīng)增加。防γ射線的玻璃的密度通常不小于4.5g/cm。近年來,已開始用密度為6.2~6.5g/cm的玻璃,常用的有ZF系列。 ②耐輻射光學(xué)玻璃主要指在γ射線作用下不易著色的光學(xué)玻璃。耐輻射光學(xué)玻璃牌號的命名,仍根據(jù)光學(xué)玻璃牌號,注明能耐輻射的倫琴數(shù),例如,K509耐輻射光學(xué)玻璃的光學(xué)常數(shù)同K9,且能耐10倫琴劑量的γ射線。普通玻璃受高能射線輻射后產(chǎn)生自由電子,它與玻璃內(nèi)部的缺位結(jié)合,形成色心。同時也可使原子核移位,破壞了正常的結(jié)構(gòu),也產(chǎn)生色心,使玻璃著色。 耐輻射光學(xué)玻璃中引入了CeO2,在高能γ射線輻照后,由于式①,能俘獲電子,不使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生色心,且因Ce和Ce的吸收帶在紫外區(qū)。當(dāng)CeO2含量過高時,在紫外、紅外的吸收帶延伸到可見光區(qū),使可見光的藍(lán)色區(qū)域吸收增加,導(dǎo)致玻璃呈黃色。同時,也會因玻璃中其他成分的影響而加深顏色,所以CeO2的含量不能太高,在K509中CeO2的含量約為0.4%~0.5%,在K709中CeO2約為1%。 6、制作原料 以優(yōu)質(zhì)石英砂為主料。適當(dāng)加入輔料。由于稀土具有高的折射率,低的色散和良好 的化學(xué)穩(wěn)定性,可生產(chǎn)光學(xué)玻璃,用于制造高級照相機、攝像機、望遠(yuǎn)鏡等高級光學(xué)儀器的鏡頭。例如一種含氧化鑭lao360%,氧化硼b2o340%的具有優(yōu)良光學(xué)性質(zhì)的鑭玻璃,是制造高級照相機的鏡頭和潛望鏡的鏡頭的不可缺少的光學(xué)材料。另外,利用一些稀土元素的防輻射特性,可生產(chǎn)防輻射玻璃。 |
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