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光学玻璃种类与性能区别 光学玻璃加工制造的方法
2017-10-15

        玻璃是一种古老的建筑材料,早在古埃及时期就已出现。伴随着人类社会共同发展,玻璃行业创造出了各种功能独特的玻璃,使玻璃家族不断兴旺,例如防弹玻璃、光电玻璃、真空玻璃等,都在各自的领域发挥着不可替代的作用。我们将介绍光学玻璃种类与性能区别,并说明光学玻璃加工制造的方法。

一、光学玻璃种类与性能区别


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        根据不同的要求,可把光学玻璃分为三大类:

        ①无色光学玻璃

        在可见及近红外相当宽广波段内几乎是全透明的,是使用量较大的光学玻璃。按折射率和色散的不同有上百个牌号,可分为两个品种,即冕牌光学玻璃(以K代表)和火石光学玻璃(以F代表)。冕牌玻璃是硼硅酸盐玻璃,加入氧化铝后成为火石玻璃。二者的主要区别是火石玻璃的折射率和色散都较大,因而光谱元件多用它制造。

        ②耐辐射光学玻璃

        具有无色光学玻璃的各项性质,并能在放射性照射下基本不改变性能。用于受γ辐照的光学仪器,其品种及牌号与无色光学玻璃相同。其化学成分是在无色光学玻璃的基础上,添加少量二氧化铈来消除高能辐射在玻璃中形成的色心,使这种玻璃在受辐照后光吸收变化很小。

        ③有色光学玻璃

        对某些波长的光具有特定吸收或透射性能。亦称滤光玻璃,有百余个品种。颜色滤光片对某些颜色能选择吸收,中性滤光片对所有波长的光的吸收相同,只是减低光束强度而不改变其颜色。干涉滤光片则是根据光的干涉原理,将不需要的颜色反射掉而不是吸收。

二、光学玻璃加工制造的方法


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        主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。

        ①熔炼

        有单坩埚间歇熔炼法和池窑(见窑)连续熔炼法。单坩埚熔炼法又可分为粘土坩埚熔炼法和铂坩埚熔炼法。不论采用何种熔炼方式均需用搅拌器搅拌,并严格控制温度和搅拌,使玻璃液达到高度均匀。粘土坩埚能熔炼绝大部分冕玻璃和火石玻璃,成本低,且在玻璃的熔化温度超过铂的使用温度时采用。铂坩埚可熔炼质量较高、对粘土坩埚有严重侵蚀作用的玻璃,如重冕、重钡火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。铂坩埚用电加热,一般采用硅碳棒或硅钼棒电炉。但制造析晶倾向大、要求迅速降温以及对气氛有一定要求的玻璃,则可采用高频加热。

        60年代以来,各国相继采用内衬铂的连续池窑熔炼,使光学玻璃的产量大大提高,质量也好,这是目前光学玻璃生产工艺发展的主要趋势。

        ②成型

        光学玻璃的成型法有古典破埚法、滚压法和浇注法,但目前越来越广泛地采用漏料成型(用单坩埚或连熔流出料液),能直接拉棒或滴料压型或漏料成型大尺寸的毛坯,提高料滴利用率和成品率。

        ③退火

        为了更大限度地消除玻璃的内应力,提高光学均匀性,必须制定严格的退火制度,进行精密退火。

        ④检验

        测定的指标有:光学常数、光学均匀度、应力双折射、条纹、气泡等。


相关概念

玻璃

        玻璃是非晶无机非金属材料,一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料,另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物,用来隔风透光,属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃,和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。