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光學(xué)材料之無(wú)色光學(xué)玻璃
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作者:和宸晶體
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發(fā)布時(shí)間: 2020-03-07
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本文介紹了無(wú)色光學(xué)玻璃系列。
1、系列和分類(lèi)
無(wú)色光學(xué)玻璃分為兩個(gè)系列：普通光學(xué)玻璃系列（P系列）和耐輻射光學(xué)玻璃系列（N系列）。
無(wú)色光學(xué)玻璃的分類(lèi)：根據(jù)折射率nd和色散系數(shù)vd按nd-vd領(lǐng)域圖中的位置進(jìn)行分類(lèi)，共分為18類(lèi)，如下表1所示。
2、牌號(hào)
同類(lèi)光學(xué)玻璃中，根據(jù)其折射率nd、中部色散np-nc及色散系數(shù)vd的差別，分別在代號(hào)后面用序號(hào)1、2、3……等等加以區(qū)別，如K1、K2、K3……等等，K1、K2、K3等就叫做牌號(hào)。
3、質(zhì)量指標(biāo)
無(wú)色光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)包括：折射率nd、色散系數(shù)vd與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的允許差值同一批玻璃中，折射率和色散系數(shù)的一致性；光學(xué)均勻性；應(yīng)力雙折射；條紋度；氣泡度；光吸收系數(shù)等。（這些在光學(xué)零件圖紙中很容易發(fā)現(xiàn)）在無(wú)色光學(xué)玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)它們與規(guī)定數(shù)值的差別進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)。
4、耐輻射光學(xué)玻璃
在經(jīng)x射線(xiàn)或γ射線(xiàn)照射后，具有一定抗輻射穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃稱(chēng)為耐輻射光學(xué)玻璃。
耐輻射光學(xué)玻璃的分類(lèi)同上述無(wú)色光學(xué)玻璃。其牌號(hào)是將其耐輻射能力加在上述普通無(wú)色光學(xué)玻璃上而形成。如K9玻璃能耐1×105倫琴的X射線(xiàn)照射，就稱(chēng)為K509，以此類(lèi)推。
5、部分光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性
光學(xué)玻璃的折射率nd、相對(duì)研磨硬度FA、化學(xué)穩(wěn)定性、密度和顯微硬度等數(shù)據(jù)可查相關(guān)資料，表3給出少量常用玻璃數(shù)據(jù)（辛苦整理，COPY時(shí)提前告知和宸晶體）。
表中相對(duì)研磨硬度FA是指在同等研磨條件下，被測(cè)玻璃相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)玻璃（K9）的研磨硬度。它用標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的研磨量（被研磨的體積）與被測(cè)玻璃樣品的研磨量（被研磨的體積）的比值A(chǔ)表示
V ——被測(cè)玻璃樣品被研磨的體積（cm3）。
表中顯微硬度表示玻璃抵抗硬物壓入的能力，用克氏顯微硬度HK表示。
表中表中耐潮穩(wěn)定性的測(cè)試是把兩面拋光的玻璃樣品置于70土1℃時(shí)的飽和水蒸氣條件下，七晝夜后，用測(cè)定玻璃表面散射性的裝置測(cè)量其表面散射率TB(有光陷阱時(shí))，再和標(biāo)準(zhǔn)白板時(shí)的散射率TA相比，即
耐潮穩(wěn)定性的分級(jí)是在上述條件下，將被測(cè)樣品的H值和標(biāo)準(zhǔn)樣品BaK7、ZK9的H值進(jìn)行比較而定出。分1、2、3、4級(jí)。
表中耐酸穩(wěn)定性測(cè)試是采用酸度為pH2.9的醋酸、pH4.6的標(biāo)準(zhǔn)醋酸鹽、pH6.0的水作為測(cè)定介質(zhì)，拋光玻璃樣品表面被介質(zhì)侵蝕后，在白熾燈下觀察玻璃表面出現(xiàn)紫藍(lán)干涉色的時(shí)間(此時(shí)侵蝕破壞層的光學(xué)厚度為135nm)或表面呈現(xiàn)雜色或脫落現(xiàn)象的時(shí)間，據(jù)此可對(duì)光學(xué)玻璃耐酸穩(wěn)定性進(jìn)行遞減式分類(lèi)定級(jí)，如表2。
無(wú)色光學(xué)玻璃分為兩個(gè)系列：普通光學(xué)玻璃系列（P系列）和耐輻射光學(xué)玻璃系列（N系列）。
無(wú)色光學(xué)玻璃的分類(lèi)：根據(jù)折射率nd和色散系數(shù)vd按nd-vd領(lǐng)域圖中的位置進(jìn)行分類(lèi)，共分為18類(lèi)，如下表1所示。
表1 無(wú)色光學(xué)玻璃分類(lèi)
| 代號(hào) | 名稱(chēng) | 代號(hào) | 名稱(chēng) | 代號(hào) | 名稱(chēng) | 代號(hào) | 名稱(chēng) | 代號(hào) | 名稱(chēng) |
| FK | 氟系 | BaK | 鋇冕 | KF | 冕火石 | ZBaF | 重鋇火石 | TiF | 鈦火石 |
| QK | 輕冕 | ZK | 重冕 | QF | 輕火石 | ZF | 重火石 | TF | 特種火石 |
| K | 冕 | LaK | 鑭冕 | F | 火石 | LaF | 鑭火石 |
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| PK | 磷冕 | TK | 特冕 | BaF | 鋇火石 | ZLaF | 重鑭火石 |
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2、牌號(hào)
同類(lèi)光學(xué)玻璃中，根據(jù)其折射率nd、中部色散np-nc及色散系數(shù)vd的差別，分別在代號(hào)后面用序號(hào)1、2、3……等等加以區(qū)別，如K1、K2、K3……等等，K1、K2、K3等就叫做牌號(hào)。
3、質(zhì)量指標(biāo)
無(wú)色光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)包括：折射率nd、色散系數(shù)vd與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的允許差值同一批玻璃中，折射率和色散系數(shù)的一致性；光學(xué)均勻性；應(yīng)力雙折射；條紋度；氣泡度；光吸收系數(shù)等。（這些在光學(xué)零件圖紙中很容易發(fā)現(xiàn)）在無(wú)色光學(xué)玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)它們與規(guī)定數(shù)值的差別進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)。
4、耐輻射光學(xué)玻璃
在經(jīng)x射線(xiàn)或γ射線(xiàn)照射后，具有一定抗輻射穩(wěn)定性的光學(xué)玻璃稱(chēng)為耐輻射光學(xué)玻璃。
耐輻射光學(xué)玻璃的分類(lèi)同上述無(wú)色光學(xué)玻璃。其牌號(hào)是將其耐輻射能力加在上述普通無(wú)色光學(xué)玻璃上而形成。如K9玻璃能耐1×105倫琴的X射線(xiàn)照射，就稱(chēng)為K509，以此類(lèi)推。
5、部分光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性
光學(xué)玻璃的折射率nd、相對(duì)研磨硬度FA、化學(xué)穩(wěn)定性、密度和顯微硬度等數(shù)據(jù)可查相關(guān)資料，表3給出少量常用玻璃數(shù)據(jù)（辛苦整理，COPY時(shí)提前告知和宸晶體）。
表中相對(duì)研磨硬度FA是指在同等研磨條件下，被測(cè)玻璃相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)玻璃（K9）的研磨硬度。它用標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品的研磨量（被研磨的體積）與被測(cè)玻璃樣品的研磨量（被研磨的體積）的比值A(chǔ)表示
A=V0/V
式中 V0——標(biāo)準(zhǔn)玻璃樣品被研磨的體積（cm3）；V ——被測(cè)玻璃樣品被研磨的體積（cm3）。
表中顯微硬度表示玻璃抵抗硬物壓入的能力，用克氏顯微硬度HK表示。
表中表中耐潮穩(wěn)定性的測(cè)試是把兩面拋光的玻璃樣品置于70土1℃時(shí)的飽和水蒸氣條件下，七晝夜后，用測(cè)定玻璃表面散射性的裝置測(cè)量其表面散射率TB(有光陷阱時(shí))，再和標(biāo)準(zhǔn)白板時(shí)的散射率TA相比，即
H=（TB/TA）×100%
H值(濁度值)即表示玻璃表面“生霧率”。耐潮穩(wěn)定性的分級(jí)是在上述條件下，將被測(cè)樣品的H值和標(biāo)準(zhǔn)樣品BaK7、ZK9的H值進(jìn)行比較而定出。分1、2、3、4級(jí)。
表中耐酸穩(wěn)定性測(cè)試是采用酸度為pH2.9的醋酸、pH4.6的標(biāo)準(zhǔn)醋酸鹽、pH6.0的水作為測(cè)定介質(zhì)，拋光玻璃樣品表面被介質(zhì)侵蝕后，在白熾燈下觀察玻璃表面出現(xiàn)紫藍(lán)干涉色的時(shí)間(此時(shí)侵蝕破壞層的光學(xué)厚度為135nm)或表面呈現(xiàn)雜色或脫落現(xiàn)象的時(shí)間，據(jù)此可對(duì)光學(xué)玻璃耐酸穩(wěn)定性進(jìn)行遞減式分類(lèi)定級(jí)，如表2。
表2
| 級(jí)別 成膜時(shí)間測(cè)定截止酸度 | pH2.9±0.2 |
pH4.6±0.2 |
pH6.0±0.2 |
| 1a | ≥5h |
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| 1b | ＜5h，≥0.5h |
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| 2a |
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＞30min |
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| 2b |
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＜30min，≥5min |
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| 3a |
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＞3h |
| 3b |
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≤3h |
表3 無(wú)色光學(xué)玻璃部分?jǐn)?shù)據(jù)
| 玻璃牌號(hào) |
折射率 nd |
研磨硬度 FA |
顯微硬度 HK（10^7Pa） |
密度 ρ（g/cm3） |
化學(xué)穩(wěn)定性 | |
| 耐酸級(jí)別 | 耐潮級(jí)別 | |||||
| FK1 | 1.486 05 | —— | 355 | 3.57 | 3a | 3 |
| FK2 | 1.486 56 | —— | 355 | 3.80 | 3a | 3 |
|
K3 |
1.504 63 |
0.87 |
495 |
2.40 |
2a |
1 |
|
K7 |
1.514 78 |
0.93 |
505 |
2.54 |
1a |
1 |
|
K9 |
1.516 37 | 1.00 | 570 | 2.53 | 1a | 2 |
| PK1 | 1.51907 | 0.40 | —— | 2.58 | —— | —— |
| BaK1 | 1.53028 | 0.95 | 450 | 2.76 | 1a | 1 |
|
BaK3 |
1.54678 | 0.94 | 530 | 2.86 | 1b-2a | 1 |
|
BaK6 |
1.56388 | 0.85 | 520 | 3.09 | 1b | 1 |
|
BaK9 |
1.57444 | 0.77 | 490 | 3.11 | 1a | 2 |
| ZK1 | 1.56888 | 0.78 | 515 | 3.06 | 2b | 2 |
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