光学玻璃基本分类与制造简介
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光学玻璃分类一、无色光学玻璃二、冕波代号K 火石代号F H 代表环保Q 代表轻Z代表重系列玻璃类别名称代号牌号普通光学玻璃(P系列)轻冕玻璃Q K H-QK1、H-QK3、H-QK3L冕玻璃K K1、K2、H-K3、K4A、H-K5、H-K6、H-K7、K8、H-K9、H-K9L、H-K10、H-K11、K12、K16、H-UK9L、H-K50、H-K51磷冕玻璃P K PK1、PK2钡冕玻璃B a K H-BaK1、H-BaK2、H-BaK3、H-BaK4、BaK5、H-BaK6、H-BaK7、H-BaK8、BaK9、BaK11重冕玻璃Z K H-ZK1、H-ZK2、H-ZK3、H-ZK4、ZK5、H-ZK6、H-ZK7、ZK8、H-ZK9、H-ZK10、H-ZK11、H-ZK14、ZK15、ZK19、ZK20、H-ZK21、ZK50镧冕玻璃L a K H-LaK1、H-LaK2、H-LaK3、H-LaK4、H-LaK5、LaK6、H-LaK7、LaK8、LaK10、H-LaK12、H-LaK50、H-LaK51、H-LaK52、H-LaK53、H-LaK54冕火石玻璃K F KF1、KF2、KF3轻火石玻璃Q F QF1、QF2、QF3、QF5、QF6、H-QF6、QF9、QF11、QF14、QF50、UQF50火石玻璃F F1、F2、F3、F4、H-F4、F5、F6、F7、F12、F13钡火石玻璃B a F BaF1、BaF2、BaF3、BaF4、BaF5、BaF6、BaF7、BaF8、BaF51重钡火石玻璃ZBaF ZBaF1、ZBaF2、H-ZBaF3、ZBaF4、H-ZBaF5、ZBaF8、ZBaF11、ZBaF13、ZBaF15、ZBaF16、ZBaF17、ZBaF18、ZBaF20、H-ZBaF50、H-ZBaF52重火石玻璃Z F ZF1、H-ZF1、ZF2、H-ZF2、ZF3、ZF4、H-ZF4、ZF6、ZF7L、H-ZF7L ZF8、ZF10、ZF11、ZF12、ZF13、ZF14、ZF50、ZF51、ZF52、H-ZF52镧火石玻璃L a F LaF1、LaF2、LaF3、H-LaF4、H-LaF6L、LaF7、H- LaF8、H-LaF9、H-LaF10、H-LaF50、H-LaF52、H-LaF53、H-LaF54重镧火石玻璃ZLaF H-ZLaF1、H-ZLaF2、ZLaF3、H-ZLaF50、H-ZLaF51、H-ZLaF52、H-ZLaF53、H-ZLaF54、H-ZLaF55、H-ZLaF56钛火石玻璃T i F TiF1、TiF2、TiF3特种火石玻璃T F TF1、TF3、TF4、TF5、TF6注:无铅、砷、镉以及其它放射性元素玻璃牌号,用代表环保特性的前缀"H-"表示无色饰品晶质玻璃无色饰品晶质玻璃具有高透明度、高亮度的特点,彩色晶质有兰色、粉红色、紫色等几个系列,色泽纯洁亮丽,是制作高档灯饰品、工艺美术品的最佳材料。
光学玻璃分类简史最初用于制造镜头的玻璃,就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩,形状类似“冠”,皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。
那时候的玻璃极不均匀,多泡沫。
除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃。
1790年左右法国人皮而·路易·均纳德发现搅拌玻璃酱可以制造质地均匀的玻璃。
1884年卡尔·蔡斯厂的恩斯特·阿贝和奥托•肖特(Otto Schott)在耶拿创建肖特玻璃厂(Schott Glaswerke AG ),在几年内研制了几十种光学玻璃,其中以高折射率的钡质冕牌玻璃的发明为肖特玻璃厂的重要成就。
光学玻璃的成分光学玻璃是用高纯度硅、硼、钠、钾、锌、铅、镁、钙、钡等的氧化物按特定配方混合,在白金坩埚中高温融化,用超声波搅拌均匀,去气泡;然后经长时间缓慢地降温,以免玻璃块产生内应力。
冷却后的玻璃块,必须经过光学仪器测量,检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格。
合格的玻璃块经过加热锻压,成光学透镜毛胚。
特种光学玻璃稀土元素光学玻璃:三十年代出现了新的稀土元素光学玻璃,主要成分是镧、钍、钽的氧化物。
稀土元素光学玻璃有很高的折射率,为光学镜头的设计开辟新的可能性。
今日大孔径镜头中多有镧玻璃。
钍玻璃因有放射性,已停止生产。
无铅光学玻璃:无铅光学玻璃不含铅、砷,以N标志。
化学成分和光学性质相近的玻璃,在阿贝图上也分布在相邻的位置。
肖特玻璃厂的阿贝图有一组直线和曲线,将阿贝图分成许多区,将光学玻璃分类;列如冕牌玻璃K5、K7、K10在K区,燧石玻璃F2、F4、F5在F区。
玻璃名称中的符号:∙ F 代表燧石∙K 代表冕牌∙ B 代表硼∙BA 代表钡∙LA 代表镧∙N 代表无铅∙P 代表磷阿贝图是德国物理学家恩斯特·阿贝在1886年发明的玻璃坐标图,至今已一百多年。
阿贝图是直角物理坐标图,以玻璃的阿贝数V为横轴(X轴),以玻璃的折射率n为纵轴(Y轴)。
V轴和n轴的交点不是零点,V数在V轴上从左到右从大到小排列,从V=100到V=18;折射率n从下到上从小到大排列,从1.42 到2.2。
光学加工基础知识§1光学玻璃基本知识一。
基本分类和概念光学材料分类:光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类.玻璃的定义:不论化学成分和固化温度范围如何,一切由熔体过冷却所得的无定形体,由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的,均称为玻璃.光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类,火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
二.光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热,形成均匀的,高品质的,并符合成型要求的玻璃液的过程,称玻璃的熔制。
玻璃的熔制,是玻璃生产中很重要的环节。
,玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的, 玻璃的产量、质量、生产成本、动力消耗、熔炉寿命等都与玻璃的熔制有密切关系。
混合料加热过程发生的变化有:物理过程-———-配合料的加热,吸附水的蒸发,单组分的熔融,个别组分挥发.某些组分的多晶转变。
化学过程———-—固相反应,盐的分解,水化物分解, 结晶水的排除,组分间的作用反应及硅酸盐的形成。
物理化学过程—----低共熔物的组分和生成物间相互溶解,玻璃与炉气介质,耐火材料相互作用等。
上述这些现象的发生过程与温度和配合料的组成性质有关.对于玻璃熔制的过程,由于在高温下的反应很复杂,尚待充分了解,但大致可分为以下几个阶段。
1.加料过程-————硅酸盐的形成2。
熔化过程---—-玻璃形成3。
澄清过程--——-消除气泡4。
均化过程-———--消除条纹5。
降温过程--——--—调节粘度6。
出料成型过程总之,玻璃熔制的每个阶段各有其特点,同时,它们又是彼此互相密切联系和相互影响的.在实际熔制中,常常是同时或交错进行的,这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
三。
玻璃材料性能1.折射率nd、色散系数vd根据折射率和色散系数与标准数值的允许差值,光学玻璃可以分为五类光学均匀性指同一块玻璃中折射率的渐变。
玻璃直径或边长不大于150mm,用鉴别率比值法玻璃分类如表1-2.1类或2类还应测星点.玻璃直径或边长大于150mm,称大块光学玻璃,根据玻璃各部位间折射率微差值最大值Δnmax分类。
光学玻璃简介 光学辅材简介1、 光学玻璃之分类与组成:第一次大战后为研究制造高屈折率之光学材料于是加入稀元素于玻璃内。
因之,获得欲制造高屈折率低分散之玻璃以矽酸盐或磷酸盐玻璃是不可能,而要不以硼酸盐为主成分之高价原子,ion 半径大之阳离子加入之。
要增加屈折率,即要增加高分子屈折,减少分子容量。
玻璃之分子屈折主要由单结合之氧离子而定之,因此加入多量之分极性大的氧ion 即可达成目的。
分极性大的氧ion 可由导入ion 半径大,起分极作用小如Ba 2+、La 2+等之修饰离子于形成glass 之氧化物中而得之。
重フリントンガラス之高屈折率是基于Pb 2+ ion 之分极,但该时分散亦大。
分子容量亦由氧ion 之填充度而决定之,故要增加屈折率,即要增大氧ion 之填充度。
Glass 因光之波长,其屈折率而异,这就是光之分散。
一般光学glass 在可视域为无色透明无吸收,但在紫外域、红外域有吸收性存在。
光学glass 普遍不使用着色成分,故glass 上有着色,可视由不纯物所引起。
最成问题之不纯物为Fe 2O 3(但因glass 之材质而异)。
一小数点以下三位仍成问题。
若PbO 之量增大,即Fe 2O 3同在0.001%以下,其吸收作用在可凤凰制造一课凤凰制造一课视域可发现。
若不纯物之量增大,吸收作用向长波长侧扩展而容易着色。
含有ランタン之glass因含有多量之修饰氧化物,该glass 增大氧ion之分极性,吸收作用更向长波长侧移动而更易着色。
故高屈折率低分散Glass之着色要完全除去是不容易的。
该等glass原料所能容许之不纯物量为Ce2O3:0.001%及Fe2O3:0.001%以下。
△1、SF—F—LF—KF—K系列重フリント含有大量之PbO之SiO2—PbO—R2O的组成,容易着色(因有多量之PbO)、比重大、溶融温度低、耐酸性不良。
若PbO减少,即アルカリ性增大,耐水性差。
KF等易生白霉(白ヤケ)△2、BaSF—BaF—BaLF—BaK—BaLK系列BaSF由SiO2—PbO—BaO—R2O系组成。
光学玻璃光学玻璃是制造光学镜头、光学仪器的主要材料。
光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线变得更加敏感。
光学玻璃必须有高度精确的折射率、阿贝数和高透明度、高均匀度。
光学玻璃是用高纯度硅、硼、钠、钾、锌、铅、镁、钙、钡等的氧化物按特定配方混合,在白金坩埚中高温融化,用超声波搅拌均匀,去气泡;然后经长时间缓慢地降温,以免玻璃块产生内应力。
冷却后的玻璃块,必须经过光学仪器测量,检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格。
合格的玻璃块经过加热锻压,成光学透镜毛胚。
B270/K9K9玻璃是用K9料制成的玻璃制品,用于光学镀膜等领域K9料属于光学玻璃,由于它晶莹剔透,所以衍生了很多以K9料为加工对象的工厂,他们加工出来的产品,在市面上称为水晶玻璃制品。
K9的组成如下:SiO2=69.13%B2O3=10.75%BaO=3.07%Na2O=10.40%K2O=6.29%As2O3=0.36%它的光学常数为:折射率=1.51630色散=0.00806阿贝数=64.06。
无色光学玻璃--B270技术要求石英玻璃以其优良的理化性能,被大量广泛用于半导体技术,新型电光源,彩电荧光粉生产,化工过程,超高电压收尘、远红外辐射加热设备、航空航天技术、某些武器及光学仪器的光学系统、原子能技术、浮法玻璃及元碱玻璃窖的耐火材料,特种玻璃用坩埚,仪器玻璃成型部料碗,紫外线杀菌灯,各种有色金属的生产等诸多领域。
石英玻璃SiO2含量大于99.5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。
多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。
石英玻璃在整个波长有特别好的透光性,在红外区(特殊的红外玻璃除外),光谱透射范围比普通玻璃大。
在可见光区透过率达93%。
在紫外光谱区,特别是在短波,紫外光谱区透过率比其他玻璃好的多。
光学玻璃的分类及命名等说明1.有色光学玻璃的命名和分类有色光学玻璃的牌号,是以颜色或用途及玻璃的汉语拼音的第一个字母来表示类别。
目录中的滤光片共列有20类,120个牌号。
根据有色光学玻璃的光谱特性分成三大类。
1.1 截止型光学玻璃玻璃的命名是以玻璃的透过界限滤长来表示,共分5类36个牌号。
例如玻璃的透过界限是490nm,为金黄色玻璃,则命名JB490。
1.2 选择吸收型玻璃以玻璃的颜色或用途分14类,共72个牌号。
玻璃按序号排列,序号无特殊意义。
1.3中性型玻璃玻璃是按其汉语拼音第一个字母组合命名的,其序号是以玻璃的厚度为2mm时,为400nm 至700nm的平均透射比特性来表示,例如2mm厚的玻璃平均透射比是70%,则命名为AB70,这类玻璃共有10个牌号,其中AB65、AB30、AB5三个牌号的波长范围是400nm-660nm。
2. 光谱特性根据有色光不璃的光谱特性,可分三大类2.1 截止型光学玻璃玻璃的光谱曲线见图1.它们挑谱特性指标以透过界限波长λ透过界限允许偏差,规定波长的透射比Tλ0和曲线斜率Ktj等来表示。
透过界限波长是指规定玻璃厚度时,指导光谱透射比曲线上规定波长的透射比(Tλ0)50%处的波长一为适过界限波长,并以λtj表示。
Tλ0表示规定波长的透射比,是指光谱曲线上,规定某一波长λ0所对应的透射比,也是曲线上高透射比。
光谱曲线斜率(K)是在规定玻璃厚度时,以波长为λtj-20nm和波长为λtj nm处相对应的光密度D的差值来表示。
K = D λtj-20nm- Dλtj2.2 选择吸收型光学玻璃玻璃只透过(或吸收)某一个(或几个)波长范围内的光线,参见图2.它的光谱特性指标是以规定玻璃厚度在特定波长λ处的透射比值和允许透射比偏差值表示。
2.3 中性型光学玻璃玻璃在可见光中各波长的光线无选择地均匀吸收,光谱透射比曲线见图3,其光谱特性指标是以平均透射比Tp,平均透射比允许偏差范围ΔTp。
无色光学玻璃1光学玻璃牌号分类和命名1.1光学玻璃牌号分类根据折射率nd和色散系数v d nd- v d领域图中的位置和玻璃组成,无色光学玻璃按表1 分为17类。
表112光学玻璃牌号命名每种光学玻璃牌号按其所属的玻璃类别名称的代号再加序号组成。
此外,还用六位数字作代码來表征每一个牌号,其中前三位数表示该牌号玻璃折射率小数点后三位数,后三位数字表示该牌号玻璃阿贝数。
例如:H-K9L, nd二1.51680, v d二64. 20,其代码为517642。
1.3无铅、碑、镉玻璃牌号的命名无铅、砂、锚以及其他放射性元素的玻璃牌号,用“环”字汉语拼音字母的声母“H”加“-” 作为前缀表示。
例如:H-K9Lo1.4低软化点玻璃牌号命名用丁•模压成型的低软化点无铅、神、镉以及其它放射性元素的玻璃牌号,用“低”字汉语拼音字母的声母“D”加“-”作为前缀表示。
例如:D-K9Lo1. 5高透过玻璃牌号的命名紫外髙透过玻璃牌号,拨原有的习惯命笛,用“ultraviolet”单词的首字母“U”作为前缀表品例如:UQF50。
高透过玻璃是在牌号序号后加“High Transmittance”单词的首字母“HT” 表示;例如:ZFTLHTo2光学性能2.1折射率每个牌号的光学玻璃均按表2所列的13条光谱线给出5位小数的折射率,这些谱线折射率的精密测量按GB/T 7962. 11-87测试方法进行,其测量梢度为土1 X 10役表22.2色散和阿贝数中部色散为m-Dc或iiF*nc o色散系数(即阿贝数)定义如下:v d = (nd-1) / (nr-nc) (1)或ve 二(ne-1)/ (nmcj (2)2. 3色散公式右:.365nm〜1013. 98nm光谱范围内,如果还需要知道另外一此波长的折射率,可由下列色散公式算出:n2=A0 + A112 + A2X'2 + A3X'4+A4r6 + A5X"8 (3)式中:A0〜A5—计算常数(随玻璃牌号而变,分别列入各牌号性能参数表中);入一波长,Um:n —所求折射率,计算精度:在400nm〜1013.98nm范鬧内为土2X 10」:在365nm〜400nm 范围内为土5X10=2. 4相对部分色散对波长X和Y的相对部分色散P-用下式表示:Px Y= (n x- n Y)/ (iir-nc)P'x Y= (n x- I】Y)/ (iiF*-nc) (4)数据表中按牌号给出了Pd.c、Pe.d、Pg.F和P'd.K P'e・d、P'g.F的值。
光学玻璃分类一、无色光学玻璃二、冕波代号K 火石代号F H 代表环保Q 代表轻Z代表重系列玻璃类别名称代号牌号普通光学玻璃(P系列)轻冕玻璃Q K H-QK1、H-QK3、H-QK3L冕玻璃K K1、K2、H-K3、K4A、H-K5、H-K6、H-K7、K8、H-K9、H-K9L、H-K10、H-K11、K12、K16、H-UK9L、H-K50、H-K51磷冕玻璃P K PK1、PK2钡冕玻璃B a K H-BaK1、H-BaK2、H-BaK3、H-BaK4、BaK5、H-BaK6、H-BaK7、H-BaK8、BaK9、BaK11重冕玻璃Z K H-ZK1、H-ZK2、H-ZK3、H-ZK4、ZK5、H-ZK6、H-ZK7、ZK8、H-ZK9、H-ZK10、H-ZK11、H-ZK14、ZK15、ZK19、ZK20、H-ZK21、ZK50镧冕玻璃L a K H-LaK1、H-LaK2、H-LaK3、H-LaK4、H-LaK5、LaK6、H-LaK7、LaK8、LaK10、H-LaK12、H-LaK50、H-LaK51、H-LaK52、H-LaK53、H-LaK54冕火石玻璃K F KF1、KF2、KF3轻火石玻璃Q F QF1、QF2、QF3、QF5、QF6、H-QF6、QF9、QF11、QF14、QF50、UQF50火石玻璃F F1、F2、F3、F4、H-F4、F5、F6、F7、F12、F13钡火石玻璃B a F BaF1、BaF2、BaF3、BaF4、BaF5、BaF6、BaF7、BaF8、BaF51重钡火石玻璃ZBaF ZBaF1、ZBaF2、H-ZBaF3、ZBaF4、H-ZBaF5、ZBaF8、ZBaF11、ZBaF13、ZBaF15、ZBaF16、ZBaF17、ZBaF18、ZBaF20、H-ZBaF50、H-ZBaF52重火石玻璃Z F ZF1、H-ZF1、ZF2、H-ZF2、ZF3、ZF4、H-ZF4、ZF6、ZF7L、H-ZF7L ZF8、ZF10、ZF11、ZF12、ZF13、ZF14、ZF50、ZF51、ZF52、H-ZF52镧火石玻璃L a F LaF1、LaF2、LaF3、H-LaF4、H-LaF6L、LaF7、H- LaF8、H-LaF9、H-LaF10、H-LaF50、H-LaF52、H-LaF53、H-LaF54重镧火石玻璃ZLaF H-ZLaF1、H-ZLaF2、ZLaF3、H-ZLaF50、H-ZLaF51、H-ZLaF52、H-ZLaF53、H-ZLaF54、H-ZLaF55、H-ZLaF56钛火石玻璃T i F TiF1、TiF2、TiF3特种火石玻璃T F TF1、TF3、TF4、TF5、TF6注:无铅、砷、镉以及其它放射性元素玻璃牌号,用代表环保特性的前缀"H-"表示无色饰品晶质玻璃无色饰品晶质玻璃具有高透明度、高亮度的特点,彩色晶质有兰色、粉红色、紫色等几个系列,色泽纯洁亮丽,是制作高档灯饰品、工艺美术品的最佳材料。