光学玻璃的来历
光学玻璃的来历
能改动光的传播方向，并能改动紫外、可见或红外光的相对光谱散布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包含有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制作光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。
1、前景
光学玻璃是光电技术产业的根底和首要构成有些。特别是在20世纪90年代往后，跟着光学与电子信息科学、新资料科学的不断融合，作为光电子根底资料的光学玻璃在光传输、光贮存和光电显现三大范畴的使用更是日新月异，变成社会信息化尤其是光电信息技术开展的根底条件之一。
跟着国内经济继续、安稳开展，我国光学玻璃制作职业开展迅猛。依据国家统计局数据显现，2010年，光学玻璃制作职业规划以上企业数量达246家，职业全年完成出售收入为234.05亿元，同比添加53.70%;完成赢利15.37亿元，同比添加87.10%;资产规划到达264.50亿元，同比添加77.49%。因为光学玻璃制作职业以国内出售为主，金融危机对其影响相对较小，职业仍然表现出较好的添加势头。
2、简介
用于制作光学仪器或机械体系的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃资料。包含无色光学玻璃(一般简称光学玻璃)、有色光学玻璃、耐辐射光学玻璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等。光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(构造和功能)上的高度均匀性，具有特定和准确的光学常数。它可分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。种类繁多，首要按他们在折射率(nD)-阿贝值(VD)图中的方位来分类。传统上nD>1.60，VD>50和nD<1.60，vd>55的各类玻璃定为冕(K)玻璃，其他各类玻璃定为火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透镜，火石玻璃作凹透镜。一般冕玻璃归于含碱硼硅酸盐体系，轻冕玻璃归于铝硅酸盐体系，重冕玻璃及钡火石玻璃归于无碱硼硅酸盐体系，绝大有些的火石玻璃归于铅钾硅酸盐体系。跟着光学玻璃的使用范畴不断拓宽，其种类在不断扩大，其构成中简直包含周期表中的一切元素。
经过折射、反射、透过方法传递光线或经过吸收改动光的强度或光谱散布的一种无机玻璃态资料。具有安稳的光学性质和高度光学均匀性。
3、光学玻璃分类
无色光学玻璃
对光学常数有特定请求，具有可见区高透过、无挑选吸收上色等特色。按阿贝数巨细分为冕类和火石类玻璃，各类又按折射率凹凸分为若干种，并按折射率巨细顺次排列。多用作望远镜、显微镜、照相机等的透镜、棱镜、反射镜等。
防辐照光学玻璃
对高能辐照有较大的吸收才能，有高铅玻璃和CaO-B2O2体系玻璃，前者可防止γ射线和X射线辐照，后者可吸收慢中子和热中子，首要用于核工业、医学范畴等作为屏蔽和窥视窗口资料。
耐辐照光学玻璃
在必定的γ射线、X射线辐照下，可见区透过率变化较少，种类和商标与无色光学玻璃一样，用于制作高能辐照下的光学仪器和窥视窗口。
有色光学玻璃
又称滤光玻璃。对紫外、可见、红外区特定波长有挑选吸收和透过功能，按光谱特性分为挑选性吸收型、截止型和中性灰3类；按上色机理分为离子上色、金属胶体上色和硫硒化物上色3类，首要用于制作滤光器。
紫外和红外光学玻璃
在紫外或红外波段具有特定的光学常数和高透过率，用作紫外、红外光学仪器或用作窗口资料。
以二氧化硅为首要成分，具有耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学功能好等特色，用于制作对各种波段透过有特别请求的棱镜、透镜、窗口和反射镜等。此外，还有用于大规划集成电路制作的光掩膜板、液晶显现器面板、印象光盘盘基薄板玻璃；光沿着磁力线方向经过玻璃时偏振面发作旋转的磁光玻璃；光按必定方向经过传输超声波的玻璃时，发作光的衍射、反射、会聚或光频移的声光玻璃等。
4、色散分类
按色散又分为两类：色散较小的为冕类(K)，色散较大的为火石类(F)。
①冕类光学玻璃分为氟冕(FK)、轻冕(QK)、磷冕(PK)、重磷冕(ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、钡冕(BaK)、镧冕(LaK)、钛冕(TiK)和特冕(TK)等。
②火石类光学玻璃分为轻火石(QF)、火石(F)、重火石(ZF)、钡火石(BaF)、重钡火石(ZBaF)、镧火石(LaF)、重镧火石(ZLaF)、钛火石(TiF)、冕火石(KF)和特种火石(TF)等。它们在折射率nd与色散系数v的联系图画（见图）中散布在不同的范畴。
5、抗辐射
抗辐射玻璃是广义光学玻璃的一种。包含防辐射玻璃和耐辐射玻璃。
①防辐射玻璃首要是对γ射线和X射线有较大吸收才能的玻璃。当γ射线或X射线进入防护玻璃时，因为玻璃内部发生光电效应、生成正负电子对，一起发生激发态和自由态电子，使射入的γ射线或X射线能量减小，穿透力降低，起到了防护效果。
当防辐射玻璃的密度添加时，屏蔽才能也相应添加。防γ射线的玻璃的密度一般不小于4.5g/cm。这些年，已开端用密度为6.2～6.5g/cm的玻璃,常用的有ZF系列。
②耐辐射光学玻璃首要指在γ射线效果下不易上色的光学玻璃。耐辐射光学玻璃商标的命名，仍依据光学玻璃商标，注明本领辐射的伦琴数，例如，K509耐辐射光学玻璃的光学常数同K9,且本领10伦琴剂量的γ射线。一般玻璃受高能射线辐射后发生自由电子，它与玻璃内部的缺位联系，构成色心。一起也可使原子核移位，破坏了正常的构造，也发生色心，使玻璃上色。
耐辐射光学玻璃中引进了CeO2，在高能γ射线辐照后，因为式①,能抓获电子，不使玻璃内部发生色心,且因Ce和Ce的吸收带在紫外区。当CeO2含量过高时，在紫外、红外的吸收带延伸到可见光区，使可见光的蓝色区域吸收添加，导致玻璃呈黄色。一起，也会因玻璃中其他成分的影响而加深色彩，所以CeO2的含量不能太高，在K509中CeO2的含量约为0.4%～0.5%，在K709中CeO2约为1%。
6、制作质料
以优异石英砂为主料。恰当参加辅料。因为稀土具有高的折射率，低的色散和杰出
的化学安稳性，可生产光学玻璃，用于制作高档照相机、摄像机、望远镜等高档光学仪器的镜头。例如一种含氧化镧lao360%，氧化硼b2o340%的具有优良光学性质的镧玻璃，是制作高档照相机的镜头和潜望镜的镜头的不行短少的光学资料。别的，使用一些稀土元素的防辐射特性，可生产防辐射玻璃。
7、冷加工
一种使用化学气相热处理手段以及单片钠钙硅玻璃来改动其本来分子构造而不影响玻璃原有色彩及透光率，使其到达超硬度规范，在高温火焰冲击下以满意防火请求的超硬度防火玻璃及其制作方法、专用设备。它是由下述分量配比的组份制成：钾盐蒸气(72%～83%)、氩气(7%～10%)、气态氯化铜(8%～12%)、氮气(2%～6%)。它包含以下工艺流程：以钠钙硅玻璃为基片进行切开，精磨边的冷加工→对冷加工后的钠钙硅玻璃进行化学气相热处理→将钠钙硅玻璃外表进行镀防火保护膜的处理→将钠钙硅玻璃外表进行特种物理钢化处理。由缸体及其与之相套合的缸盖、与缸盖一体衔接的反应釜构成专用热分化气化设备。
8、开展
光学玻璃的开展和光学仪器的开展是密不行分的。光学体系新的变革通常向光学玻璃提出新的请求，因此推动了光学玻璃的开展，相同，新种类玻璃的试制成功也也通常反过来促进了光学仪器的开展。
最早被大家用来制作光学零件的光学资料是天然晶体，据称古代亚西利亚用水晶作透镜，而在古代我国则使用天然电气石（茶镜）和黄水晶。考古家证实公元三千年前在埃及和咱们（战国时代）大家已能制作玻璃。但是玻璃作为眼镜和镜子仍是十三世纪在威尼斯开端的。恩格斯在“天然辨证法”中对此曾给予很高的评估，以为这是当时的杰出发明之一。尔后因为天文学家与帆海学的开展需求，伽利略、牛顿、笛卡儿等也用玻璃制作了望远镜和显微镜。从十六世纪开端玻璃已变成制作光学零件的首要资料了。
到了十七世纪，光学体系的消色差变成光学仪器的中心疑问。这时因为改善了玻璃成分，在玻璃中引进了氧化铅，赫尔才于1729年取得第一对消色差透镜，从此，光学玻璃就被分为冕牌和燧石玻璃两个大类。
1768年岁南在法国首先用粘土棒拌和的方法制得了均匀的光学玻璃，然后开端建立了独立的光学玻璃制作工业。在十九世纪中叶，几个兴旺的资本主义国家都先后建立了自己的光学玻璃工厂，如法国帕腊-芒图公司（1872年）、英国钱斯公司（1848）、德国萧特公司(1848)等。
十九世纪光学仪器有很大开展。第一次世界大战前夕，德国为了迅速开展军用光学仪器，请求打破光学玻璃种类匮乏的限制。这时，著名物理学家阿员参加了萧特厂的作业。他在玻璃中参加了新的氧化物如BaO，B2O3,ZnO，P2O3等，而且研讨了它他对玻璃光学常数的影响。在这根底上，开展了钡冕、硼冕、锌冕等类型玻璃，一起也开端试制了特别相对有些色散的燧石玻璃。在这时期内，光学玻璃种类有了很大的拓展，因此在光学仪器方面呈现了较完好的照相机及显微镜物镜。
直至二十世纪三十年代曾经，大有些作业仍在萧特厂根底上进行。到1934年取得了一系列重冤玻璃，如德国号SK-16（620/603）及SK-18（639/555）等。到此为止，能够以为是光学玻璃开展的一个期间。
二次世界大战前后，跟着各种光学仪器如航空摄影，紫外与红外光谱仪器、高档照相物镜等的开展，对光学玻璃又发生了新的需求。这时，光学玻璃也就相应地有了新的开展。1942年，美国摩莱（Morey）及往后苏联与德国的科学作业者都相继把稀士及稀散氧化物引进玻璃中，因此扩大了玻璃种类，得到了一系列高折射率低色散的光学玻璃，如德国LaK,LaF，苏联CTK及ТЬФ等种类系列。与此一起，也进行了低折射率大色散玻璃的研讨并得到一系列氟钛硅酸盐体系的光学玻璃。
因为各种新种类光学玻璃在加工或使用功能上或多或少地存在着缺点，因此在研讨拓展光学玻璃范畴的一起，还对于改善各种新种类光学玻璃的物理和物理化学性质。以及生产工艺进行了许多作业。
综观以上前史开展的进程，能够预言往后光学玻璃的开展方向是：
①制得特别高折射率的玻璃；
②制得特别相对有些色散的玻璃；
③开展红外及紫外光学玻璃；
④替代玻璃中某些不良的成分如放射性的THO2，有毒的BcO，Sb2O3等；
⑤进步玻璃的化学安稳性；
⑥进步玻璃透明度和防止玻璃辐射上色；
⑦改善工艺进程，降低新种类玻璃报价。
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