Optické sklo - adomain

Concept

Amorphous(glassy)opticaldielectricmaterialthattransmitslight.Itcanbeusedtomakevariousopticalelementssuchasprisms,lenses,filters,etc.Afterthelightpassesthrough,thepropagationdirection,phaseandintensitycanbechanged.Accordingtodifferentrequirements,opticalglasscanbedividedintothreecategories:①Colorlessopticalglass-itisalmostcompletelytransparentinthevisibleandnear-infraredwideband,anditisthemostusedopticalglass.Accordingtothedifferenceofrefractiveindexanddispersion,therearehundredsofbrands,whichcanbedividedintotwovarieties,namelycrownopticalglass(representedbyK)andflintopticalglass(representedbyF).Crownglassisborosilicateglass,whichbecomesflintglassafteraddingalumina.Themaindifferencebetweenthetwoisthattherefractiveindexanddispersionofflintglassarerelativelylarge,sospectroscopiccomponentsaremostlymadeofit.②Radiationresistantopticalglass——hasallthepropertiesofcolorlessopticalglass,andcanbasicallynotchangetheperformanceunderradiationirradiation.Foropticalinstrumentsirradiatedbygamma,itsvarietyandbrandarethesameascolorlessopticalglass.Itschemicalcompositionisbasedoncolorlessopticalglass,andasmallamountofceriumoxideisaddedtoeliminatethecolorcenterformedbyhigh-energyradiationintheglass,sothatthelightabsorptionofthisglasshaslittlechangeafterbeingirradiated.③Coloredopticalglass-specificabsorptionortransmissionpropertiesforcertainwavelengthsoflight.Alsoknownasfilterglass,therearemorethanonehundredvarieties.Thecolorfiltercanselectivelyabsorbcertaincolors,andtheneutralfilterabsorbsthelightofallwavelengthsthesame,butitreducestheintensityofthebeamwithoutchangingitscolor.Theinterferencefilterisbasedontheprincipleoflightinterference,whichreflectsunwantedcolorsinsteadofabsorbingthem.

Inrecentyears,somenewtypesofopticalglasshavebeendeveloped,suchasglasswithgoodtransmittancetoinfraredandultraviolet;glasswithextremelyhighorextremelylowrefractiveindexordispersion;Glass;magneto-opticalglassinwhichthepolarizationplanerotateswhenlightpassesthroughtheglassalongthedirectionofthemagneticforce;electro-opticalglassthatproducesbirefringenceundertheactionofanexternalelectricfield,etc.

Prospects

Opticalglassisthefoundationandimportantpartoftheoptoelectronictechnologyindustry.Especiallyafterthe1990s,withthecontinuousintegrationofoptics,electronicinformationscience,andnewmaterialscience,theapplicationofopticalglassasthebasicmaterialofoptoelectronicsinthethreefieldsofopticaltransmission,opticalstorageandoptoelectronicdisplayhasadvancedbyleapsandbounds.Socialinformatization,especiallyoneofthebasicconditionsforthedevelopmentofoptoelectronicinformationtechnology.

S trvalým a stabilním vývojem domácí ekonomiky se čínský průmysl výroby optického skla rychle rozvíjí. Podle údajů Národního statistického úřadu v roce 2010 počet podniků. 23,405 miliard juanů, meziroční nárůst o 53,70 %;realizovaný zisk činil 1,537 miliard juanů, meziroční nárůst o 87,10 %; aktiva;Rozsah dosáhl 26,45 miliard juanů, nárůst o 77 .49 % meziročně. Vzhledem k tomu, že v průmyslu výroby optického skla dominuje domácí prodej, je dopad finanční krize poměrně malý a průmysl stále vykazuje dobré tempo růstu.

Productintroduction

Glassmaterialsusedtomanufacturelenses,prisms,mirrors,windows,etc.ofopticalinstrumentsormechanicalsystems.Includingcolorlessopticalglass(usuallyreferredtoasopticalglass),coloredopticalglass,radiationresistantopticalglass,radiationprotectionglassandopticalquartzglass.Opticalglasshasahighdegreeoftransparency,ahighdegreeofchemicalandphysical(structureandperformance)uniformity,andhasspecificandpreciseopticalconstants.Itcanbedividedintosilicate,borate,phosphate,fluorideandchalcogenideseries.Therearemanyvarieties,mainlyclassifiedaccordingtotheirpositionintherefractiveindex(nD)-Abbevalue(VD)diagram.Traditionally,alltypesofglasswithnD>1.60,VD>50andnD<1.60,VD>55aredesignatedascrown(K)glass,andtheothertypesofglassaredesignatedasflint(F)glass.Crownglassisgenerallyusedasaconvexlens,andflintglassisusedasaconcavelens.Usuallycrownglassbelongstoalkali-containingborosilicatesystem,lightcrownglassbelongstoaluminosilicatesystem,heavycrownglassandbariumflintglassbelongtoalkali-freeborosilicatesystem,andmostflintglassbelongstoleadpotassiumsilicatesystem.Withthecontinuousexpansionoftheapplicationfieldofopticalglass,itsvarietyisconstantlyexpanding,anditscompositionincludesalmostalltheelementsintheperiodictable.

Aninorganicglassymaterialthattransmitslightthroughrefraction,reflection,andtransmission,orchangestheintensityorspectraldistributionoflightthroughabsorption.Ithasstableopticalpropertiesandhighopticaluniformity.

Optická klasifikace

Bezbarvé optické sklo

Therearespecificrequirementsforopticalconstants,withhightransmittanceinthevisibleregion,nochoiceAbsorbthecharacteristicsofcoloring.AccordingtothenumberofAbbe

,je rozdělen na koronální typ a typ pazourkového skla a každý typ je rozdělen do několika typů podle indexu lomu a jsou uspořádány podle indexu lomu. Nejčastěji se používají jako čočky, hranoly, zrcadla atd.

Optické sklo proti záření

Má velkou absorpční kapacitu pro vysokoenergetické záření, včetně vysokoolovnatého skla a skla se systémem CaO-B2O2, které může zabránit γ záření a rentgenovému záření, druhé může absorbovat pomalé neutrony a tepelné neutrony, které se používají hlavně v jaderném průmyslu, v chemickém průmyslu a v medicíně.

Optické sklo odolné proti ozáření

Undercertainγ-rayandX-rayirradiation,thetransmittanceofthevisibleareachangesless.VarietiesandgradesSameascolorlessopticalglass,itisusedtomanufactureopticalinstrumentsandpeepwindowsunderhigh-energyradiation.

Barevné optické sklo

Alsoknownasfilterglass.Ithasselectiveabsorptionandtransmissionpropertiesforspecificwavelengthsintheultraviolet,visibleandinfraredregions.Accordingtothespectralcharacteristics,itisdividedintothreetypes:selectiveabsorption,cut-offandneutralgray;accordingtothecoloringmechanism,itisdividedintoioncoloring,metalcolloidcoloringandsulfurseleniumTherearethreetypesofchemicalcoloring,whicharemainlyusedtomanufactureopticalfilters.

Ultrafialové a infračervené optické sklo

Ithasspecificopticalconstantsandhightransmittanceintheultravioletorinfraredband,andcanbeusedasultravioletandinfraredopticalinstrumentsorUsedaswindowmaterial.

Optické křemenné sklo

Withsilicaasthemaincomponent,ithasthecharacteristicsofhightemperatureresistance,lowexpansioncoefficient,highmechanicalstrength,andgoodchemicalproperties.Itisusedtomanufactureprisms,lenses,windowsandmirrorswithspecialrequirementsfortransmissionofvariouswavebands.Inaddition,therearealsophotomasks,liquidcrystaldisplaypanels,andthin-plateglassusedinthemanufactureoflarge-scaleintegratedcircuits;magneto-opticalglassinwhichthepolarizationplanerotateswhenlightpassesthroughtheglassalongthedirectionofmagneticforce;lightpassesthroughinacertaindirectionAcousto-opticglasswithlightdiffraction,reflection,convergenceorlightfrequencyshiftoccurswhenultrasonicglassisused.

Klasifikace disperze

Podle disperze se dělí do dvou kategorií: typ koruny (K) s menší disperzí a typ pazourku (F) s větší disperzí.

①Korunové optické sklo se dělí na fluorkorunu (FK), světlou korunu (QK), fosforovou korunu (PK), těžkou fosforečnou korunu (ZPK), korunku (K), těžkou korunu (ZK), baryovou korunu (BaK), lanthanovou korunu (LaK), titan) a speciální crown (Ti) ),atd.

②Filintoptické sklo se dělí na lehký pazourek (QF), pazourek (F), těžký pazourek (ZF), baryový pazourek (BaF), těžký pazourek (ZBaF), lanthanový pazourek (LaF), těžký křemenáč (ZLaF), titanový pazourek (TiF), korunkový pazourek (KF) ), atd.Jsou distribuovány v různých oblastech jako ve vztahu indexu lomuna disperzního koeficientuv.

Protiradiační

Protiradiační sklo je něco jako všeobecné optické sklo. Včetně radiačně odolného skla a radiačně odolného skla. Radiační sklo je hlavně sklo, které má velkou absorpční kapacitu pro γ-sklo a rentgenové záření. ronpáry se generují a současně se generují vybuzené a volné elektrony, takže energie vstřikovaného γ záření nebo rentgenového záření je snížena a pronikající síla je snížena .,Playedaprotectiverol.

Když se zvýší hustota skla odolného vůči záření, zvýší se odpovídajícím způsobem i schopnost stínění. Hustota skla odolného vůči záření γ není obvykle menší než 4,5 g/cm. V posledních letech se začala používat skla o hustotě 6,2 až 6,5 g/cm a běžně se používají řady ZF.

Radiation-resistantopticalglassmainlyreferstoopticalglassthatisnoteasytocolorundertheactionofgammarays.Thenamingofradiation-resistantopticalglassgradesisstillbasedontheopticalglassgrade,indicatingthenumberofroentgensthatcanwithstandradiation.Forexample,theopticalconstantofK509radiation-resistantopticalglassisthesameasK9,anditcanwithstand10roentgendosesofgammarays.Ordinaryglassgeneratesfreeelectronsafterbeingradiatedbyhigh-energyrays,whichcombinewiththevacanciesintheglasstoformacolorcenter.Atthesametime,itcanalsoshiftthenucleus,destroythenormalstructure,andalsoproduceacolorcenter,whichmakestheglasscolor.

CeO2isintroducedintotheradiation-resistantopticalglass.Afterhigh-energyγ-raysareirradiated,electronscanbetrappedduetoformula①,andnocolorcenterisgeneratedinsidetheglass.Moreover,becausetheabsorptionbandsofCeandCeareintheultravioletArea.WhentheCeO2contentistoohigh,theabsorptionbandintheultravioletandinfraredextendstothevisiblelightregion,whichincreasestheabsorptionoftheblueregionofvisiblelight,resultinginayellowishglass.Atthesametime,itwillalsodarkenthecolorduetotheinfluenceofothercomponentsintheglass,sothecontentofCeO2cannotbetoohigh.ThecontentofCeO2inK509isabout0.4%to0.5%,andthecontentofCeO2inK709isabout1%.

Makingmaterials

Usehigh-qualityquartzsandasthemainmaterial.Appropriatelyaddauxiliarymaterials.Duetothehighrefractiveindex,lowdispersionandgoodchemicalstabilityofrareearths,opticalglasscanbeproduced,whichcanbeusedtomakelensesforadvancedcameras,videocameras,telescopesandotheradvancedopticalinstruments.Forexample,akindoflanthanumglasswithexcellentopticalpropertiescontaininglanthanumoxidelao360%andboronoxideb2o340%isanindispensableopticalmaterialformanufacturinghigh-endcameralensesandperiscopelenses.Inaddition,usingtheradiationprotectionpropertiesofsomerareearthelements,radiationprotectionglasscanbeproduced.

Způsob výroby

Surovinou pro výrobu optického skla jsou některé oxidy, hydroxidy, dusičnany a uhličitany a fosforečnany nebo fluoridy, které se zavádějí podle jiných požadavků receptury. jsou přísně kontrolovány. Jsou-li vyžadovány přísady, je vyžadováno přesné vážení a rovnoměrné míchání. Hlavním výrobním procesem je tavení, tvarování, žíhání a kontrola.

①Smelting:Therearesinglecruciblebatchsmeltingmethodandtankkiln(seekiln)continuoussmeltingmethod.Singlecruciblesmeltingmethodcanbedividedintoclaycruciblesmeltingmethodandplatinumcruciblesmeltingmethod.Nomatterwhatkindofsmeltingmethodisused,itneedstobestirredwithastirrer,andthetemperatureandstirringarestrictlycontrolledtomaketheglassliquidreachahighdegreeofuniformity.Theclaycruciblecansmeltmostcrownglassandflintglass,withlowcost,andisusedwhenthemeltingtemperatureoftheglassexceedstheservicetemperatureofplatinum.Theplatinumcruciblecansmelthigh-qualityglassthathasaseriouscorrosiveeffectontheclaycrucible,suchasheavycrown,heavybariumflint,rareearthglassandfluorophosphorousglass.Platinumcruciblesareheatedbyelectricity,generallysilicon-carbonrodsorsilicon-molybdenumrodelectricfurnacesareused.However,high-frequencyheatingcanbeusedtomanufactureglassthathasahightendencytocrystallize,requiresrapidcooling,andhascertainrequirementsontheatmosphere.

Sincethe1960s,variouscountrieshavesuccessivelyadoptedcontinuoustanksmeltinglinedwithplatinumtogreatlyincreasetheoutputandqualityofopticalglass.Thisisthemaintrendinthedevelopmentofthecurrentopticalglassproductionprocess.

②Themoldingmethodsformoldingopticalglassincludeclassicalcruciblemethod,rollingmethodandpouringmethod,butleakagemolding(usingasinglecrucibleorcontinuousmeltingtoflowoutthematerialliquid)ismoreandmorewidelyused.Itcandirectlydrawarodordropmaterialtoformalarge-sizeblank,whichimprovestheutilizationrateofthedropandtheyieldrate.

③AnnealingInordertoeliminatetheinternalstressoftheglasstothegreatestextentandimprovetheopticaluniformity,astrictannealingsystemmustbeformulatedandprecisionannealingiscarriedout.

④KontrolaMěřené indikátory jsou: optická konstanta, optická stejnoměrnost, napěťový dvojlom, pruhy, bubliny atd.

Optické sklo

QualityRequirements

Thedifferencebetweenopticalglassandotherglassesisthatasanintegralpartoftheopticalsystem,itmustmeettherequirementsofopticalimaging.Therefore,thejudgmentofthequalityofopticalglassalsoincludessomespecialandstricterindicators.Therearethefollowingrequirementsforopticalglass:1.Specificopticalconstantsandtheconsistencyoftheopticalconstantsofthesamebatchofglass

Eachtypeofopticalglasshasaspecifiedstandardrefractiveindexvaluefordifferentwavelengthsoflight,asanopticaldesignThebasisfortheauthortodesigntheopticalsystem.Therefore,theopticalconstantsoftheopticalglassproducedbythefactorymustbewithinacertaintolerancerangeofthesevalues,otherwisetheactualimagingqualitywillnotmatchtheexpectedresultduringthedesignandthequalityoftheopticalinstrumentwillbeaffected.Atthesametime,becausethesamebatchofinstrumentsareoftenmadeofthesamebatchofopticalglass,inordertofacilitatetheunifiedcalibrationoftheinstruments,theallowabledeviationoftherefractiveindexofthesamebatchofglassesismorestringentthantheirdeviationfromthestandardvalue.

Za druhé, vysoká transparentnost

Theimagebrightnessoftheopticalsystemisproportionaltotheglasstransparency.ThetransparencyofopticalglasstolightofacertainwavelengthisexpressedbythelightabsorptioncoefficientKλ.Afterthelightpassesthroughaseriesofprismsandlenses,partofitsenergyislostbytheinterfacereflectionoftheopticalpartsandtheotherpartisabsorbedbythemedium(glass)itself.Theformerincreaseswiththeincreaseoftherefractiveindexoftheglass.Forhigh-refractive-indexglass,thisvalueisverylarge.Forexample,thelightreflectionlossofonesurfaceofthecounterweightflintglassisabout6%.Therefore,foranopticalsystemcontainingmultiplethinlenses,themainwaytoincreasethetransmittanceistoreducethereflectionlossonthelenssurface,suchascoatingthesurfacewithananti-reflectioncoating.Forlarge-sizedopticalpartssuchastheobjectivelensofanastronomicaltelescope,thetransmittanceoftheopticalsystemismainlydeterminedbythelightabsorptioncoefficientoftheglassitselfduetoitslargethickness.Byimprovingthepurityoftheglassrawmaterialsandpreventinganycoloringimpuritiesfrommixingintheentireprocessfrombatchingtosmelting,thelightabsorptioncoefficientoftheglasscangenerallybemadelessthan0.01(thatis,thelighttransmittanceoftheglasswithathicknessof1cmisgreaterthan99%).

Coldprocessing

AmethodofusingchemicalvaporheattreatmentandasinglepieceofsodalimesilicaglasstochangeitsoriginalmolecularstructurewithoutaffectingtheoriginalcolorandlighttransmittanceoftheglasstoachieveUltra-hardnessstandard,ultra-hardnessfire-resistantglassanditsmanufacturingmethodandspecialequipmentthatmeetthefire-proofrequirementsunderhigh-temperatureflameimpact.Itismadeofthefollowingweightratiocomponents:potassiumsaltvapor(72%to83%),argon(7%to10%),gaseouscopperchloride(8%to12%),nitrogen(2%～6%).Itincludesthefollowingprocessflow:cuttingwithsoda-limesilicaglassasthesubstrate,andcoldprocessingoffineedgegrinding→chemicalvaporheattreatmentofthecold-workedsoda-limesilicaglass→coatingthesurfaceofthesoda-limesilicaglasswithafireprotectionfilm→Thesurfaceofsodalimesilicaglassissubjectedtospecialphysicaltemperingtreatment.Aspecialthermaldecompositiongasificationequipmentiscomposedofacylinderbody,acylinderheadfittedwithit,andareactionkettleintegrallyconnectedwiththecylinderhead.

Development

Thedevelopmentofopticalglassandthedevelopmentofopticalinstrumentsareinseparable.Newreformsinopticalsystemsoftenputforwardnewrequirementsforopticalglass,thuspromotingthedevelopmentofopticalglass.Similarly,thesuccessoftrialproductionofnewvarietiesofglassalsoofteninturnpromotethedevelopmentofopticalinstruments.

Theearliestopticalmaterialsusedtomakeopticalpartswerenaturalcrystals.ItissaidthatcrystalwasusedaslensinancientAsilia,whilenaturaltourmaline(teamirror)andcitrinewereusedinancientChina.ArchaeologistsprovedthatpeopleinEgyptandus(WarringStatesPeriod)wereabletomakeglassbeforethethirdmillenniumAD.ButtheuseofglassasglassesandmirrorsbeganinVeniceinthethirteenthcentury.Engelsgaveahighevaluationofthisinthe"NaturalDialectics",thinkingthatthiswasoneoftheoutstandinginventionsofthetime.Sincethen,duetothedevelopmentneedsofastronomersandnavigation,Galileo,Newton,Descartes,etc.alsomadetelescopesandmicroscopesoutofglass.Sincethe16thcentury,glasshasbecomethemainmaterialformanufacturingopticalparts.

Intheseventeenthcentury,achromaticopticalsystemsbecamethecentralissueofopticalinstruments.Atthistime,duetotheimprovementoftheglasscompositionandtheintroductionofleadoxideintotheglass,Hullobtainedthefirstpairofachromaticlensesin1729.Sincethen,opticalglasshasbeendividedintotwocategories:crownandflintglass.

In1768,JiNanfirstproduceduniformopticalglassbymixingwithclayrodsinFrance,andthusbegantoestablishanindependentopticalglassmanufacturingindustry.Inthemid-nineteenthcentury,severaldevelopedcapitalistcountrieshavesuccessivelyestablishedtheirownopticalglassfactories,suchastheFrenchPara-MuntuCompany(1872),theBritishChanceCompany(1848),andtheGermanSchottCompany(1848).)Wait.

Inthenineteenthcentury,therewasagreatdevelopmentinopticalinstruments.OntheeveoftheFirstWorldWar,inordertorapidlydevelopmilitaryopticalinstruments,Germanyrequiredtobreakthelimitationofthelackofopticalglassvarieties.Atthistime,thefamousphysicistAyuanparticipatedintheworkoftheSchottfactory.HeaddednewoxidessuchasBaO,B2O3,ZnO,P2O3,etc.totheglass,andstudiedothereffectsontheopticalconstantsoftheglass.Onthisbasis,bariumcrown,boroncrown,zinccrownandothertypesofglassweredeveloped,andatthesametime,specialrelativelypartialdispersionflintglasswastrial-produced.Duringthisperiod,thevarietiesofopticalglasshavegreatlyexpanded,andthereforemorecompletecamerasandmicroscopeobjectiveshaveappearedinthefieldofopticalinstruments.

Až do 30. let 20. století byla většina práce stále prováděna na základně továrny Schott. V roce 1934 získal řadu těžkých korunkových brýlí, jako jsou německé SK-16 (620/603) a SK-18 (639/555).

BeforeandafterWorldWarII,withthedevelopmentofvariousopticalinstrumentssuchasaerialphotography,ultravioletandinfraredspectroscopyinstruments,andadvancedphotographicobjectivelenses,newdemandsforopticalglasswerecreated.Atthistime,opticalglasshascorrespondinglydevelopednewdevelopments.In1942,scientistsinMoreyintheUnitedStatesandlaterintheSovietUnionandGermanysuccessivelyintroducedrarefiedoxidesandscatteredoxidesintotheglass,thusexpandingtheglassvarietiesandobtainingaseriesofhigh-refractive-indexandlow-dispersionopticalglasses.SuchasGermanLaK,LaF,SovietUnionCTKandТЬФandothervarietiesseries.Atthesametime,researchonlow-refractive-indexandlarge-dispersionglasshasalsobeencarriedoutandaseriesofopticalglasseswithfluorotitanicsilicatesystemhavebeenobtained,suchastheSovietUnionЛФ-9,ЛФ-12,GermanF-16andothervarieties.

Becausetherearemoreorlessdefectsintheprocessingoruseperformanceofvariousnewtypesofopticalglass,whileresearchingandexpandingthefieldofopticalglass,italsoaimstoimprovethephysicalpropertiesofvariousnewtypesofopticalglass.Andphysicochemicalproperties.Andtheproductionprocesshasdonealotofwork.

Summarizingtheabovehistoricaldevelopmentprocess,itcanbepredictedthatthefuturedevelopmentdirectionofopticalglassis:

①Výroba zejména skla s vysokým indexem lomu;

②Obtainspecialrelativelypartialdispersionglass;

③Vyvíjení infračerveného a ultrafialového optického skla;

④Vyměňte některé nežádoucí součásti ve skle, jako je radioaktivní THO2, toxický BcO, Sb2O3 atd.；

⑤Zlepšit chemickou stabilitu skla;

⑥Improveglasstransparencyandpreventglassradiationcoloring;

⑦Improvetheprocessandreducethepriceofnewvarietiesofglass.

Rareearthelements

Inthe1930s,anewrareearthelementopticalglassappeared,themaincomponentsofwhichareoxidesoflanthanum,thoriumandtantalum.Therareearthelementopticalglasshasahighrefractiveindex,whichopensupnewpossibilitiesforthedesignofopticallenses.Lanthanumglassisoftenfoundinlarge-aperturelensestoday.Theproductionofthoriumglasshasbeendiscontinuedduetoradioactivity.Lead-freeopticalglass

Bezolovnaté optické sklo neobsahuje olovo anidarsen a je označeno N.

Klasifikace optického skla

GlasseswithsimilarchemicalcompositionandopticalpropertiesarealsodistributedinadjacentpositionsontheAbbediagram.TheAbbediagramhasasetofstraightlinesandcurves,whichdividetheAbbediagramintomanyareastoclassifytheopticalglass;suchascrownglassK5,K7,K10intheKarea,andflintglassF2,F4,F5intheFarea.Symbolsinthenameoftheglass:

Fstandsforflint

Kstandsforcrownplate

Slouží pro bor

BAznamená probarium

LAznamená prolanthan

Nestojí pro bezolovnaté

P znamená fosfor

Fyzikální parametry optického skla

VdAbbePočet čtyř významných čísel

nrefractiveindexsedmvýznamnýchčíslic

Čtyři významné postavy

není významná čísla