光學(xué)玻璃

　　光學(xué)玻璃用于制造光學(xué)儀器或機(jī)械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學(xué)玻璃(通常簡稱光學(xué)玻璃)、有色光學(xué)玻璃、耐輻射光學(xué)玻璃、防輻射玻璃和光學(xué)石英玻璃等。光學(xué)玻璃具有高度的透明性、化學(xué)及物理學(xué)(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。它可分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物系列。品種繁多，主要按他們在折射率(nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳統(tǒng)上nD>1.60，VD>50和nD55的各類玻璃定為冕(K)玻璃，其余各類玻璃定為火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡，火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬于含堿硼硅酸鹽體系，輕冕玻璃屬于鋁硅酸鹽體系，重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無堿硼硅酸鹽體系，絕大部分的火石玻璃屬于鉛鉀硅酸鹽體系。隨著光學(xué)玻璃的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其品種在不斷擴(kuò)大，其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。
　　
　　通過折射、反射、透過方式傳遞光線或通過吸收改變光的強(qiáng)度或光譜分布的一種無機(jī)玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)和高度光學(xué)均勻性為了使光學(xué)系統(tǒng)傳遞的圖像清晰、不畸變，要求玻璃具有高度的均勻性以及特定而且準(zhǔn)確的光學(xué)常數(shù)。
　　
　　1768年，法國人P.L.紀(jì)南在粘土坩堝中采用攪拌的方法首創(chuàng)均勻的光學(xué)玻璃。中國在50年代開始研制光學(xué)玻璃,60年代已能生產(chǎn)出50～60個牌號,在近10～20年來發(fā)展了特殊相對色散玻璃、熱光畸變小的光學(xué)玻璃，并改善了它們的化學(xué)穩(wěn)定性和析晶性能。光學(xué)玻璃-分類按光學(xué)特性分為：無色光學(xué)玻璃、防輻照光學(xué)玻璃、耐輻照光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃、紫外和紅外光學(xué)玻璃、光學(xué)石英玻璃。
　　
　�、贌o色光學(xué)玻璃對光學(xué)常數(shù)有特定要求，具有可見區(qū)高透過、無選擇吸收著色等特點(diǎn)。按阿貝數(shù)大小分為冕類和火石類玻璃，各類又按折射率高低分為若干種，并按折射率大小依次排列。多用作望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、照相機(jī)等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。
　　
　�、诜垒椪展鈱W(xué)玻璃。對高能輻照有非常大的吸收能力，有高鉛玻璃和CaO-B2O2系統(tǒng)玻璃，前者可防止γ射線和X射線輻照，后者可吸收慢中子和熱中子，主要用于核工業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等作為屏蔽和窺視窗口材料。
　　
　�、勰洼椪展鈱W(xué)玻璃。在一定的γ射線、X射線輻照下，可見區(qū)透過率變化較少，品種和牌號與無色光學(xué)玻璃相同，用于制造高能輻照下的光學(xué)儀器和窺視窗口。
　　
　�、苡猩鈱W(xué)玻璃。又稱濾光玻璃。對紫外、可見、紅外區(qū)特定波長有選擇吸收和透過性能，按光譜特性分為選擇性吸收型、截止型和中性灰3類；按著色機(jī)理分為離子著色、金屬膠體著色和硫硒化物著色3類，主要用于制造濾光器。
　　
　　⑤紫外和紅外光學(xué)玻璃在紫外或紅外波段具有特定的光學(xué)常數(shù)和高透過率，用作紫外、紅外光學(xué)儀器或用作窗口材料。
　　
　　⑥光學(xué)石英玻璃以二氧化硅為主要成分，具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能好等特點(diǎn)，用于制造對各種波段透過有特殊要求的棱鏡、透鏡、窗口和反射鏡等。此外，還有用于大規(guī)模集成電路制造的光掩膜板、液晶顯示器面板、影像光盤盤基薄板玻璃；光沿著磁力線方向通過玻璃時(shí)偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的磁光玻璃；光按一定方向通過傳輸超聲波的玻璃時(shí)，發(fā)生光的衍射、反射、匯聚或光頻移的聲光玻璃等。
　　
　　按色散又分為兩類：色散較小的為冕類(K)，色散非常大的為火石類(F)。
　　
　　①冕類光學(xué)玻璃分為氟冕(FK)、輕冕(QK)、磷冕(PK)、重磷冕(ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、鋇冕(BaK)、鑭冕(LaK)、鈦冕(TiK)和特冕(TK)等。
　　
　　②火石類光學(xué)玻璃分為輕火石(QF)、火石(F)、重火石(ZF)、鋇火石(BaF)、重鋇火石(ZBaF)、鑭火石(LaF)、重鑭火石(ZLaF)、鈦火石(TiF)、冕火石(KF)和特種火石(TF)等。它們在折射率nd與色散系數(shù)v的關(guān)系圖像（見圖）中分布在不同的領(lǐng)域。抗輻射玻璃是廣義光學(xué)玻璃的一種。包括防輻射玻璃和耐輻射玻璃。
　　
　�、俜垒椛洳Ａе饕菍�γ射線和X射線有非常大吸收能力的玻璃。當(dāng)γ射線或X射線進(jìn)入防護(hù)玻璃時(shí)，由于玻璃內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)、生成正負(fù)電子對，同時(shí)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)和自由態(tài)電子，使射入的γ射線或X射線能量減小，穿透力下降，起到了防護(hù)作用。
　　
　　當(dāng)防輻射玻璃的密度增加時(shí)，屏蔽能力也相應(yīng)增加。防γ射線的玻璃的密度通常不小于4.5g/cm。近年來，已開始用密度為6.2～6.5g/cm的玻璃,常用的有ZF系列。
　　
　�、谀洼椛涔鈱W(xué)玻璃主要指在γ射線作用下不易著色的光學(xué)玻璃。耐輻射光學(xué)玻璃牌號的命名，仍根據(jù)光學(xué)玻璃牌號，注明能耐輻射的倫琴數(shù)，例如，K509耐輻射光學(xué)玻璃的光學(xué)常數(shù)同K9,且能耐10倫琴劑量的γ射線。普通玻璃受高能射線輻射后產(chǎn)生自由電子，它與玻璃內(nèi)部的缺位結(jié)合，形成色心。同時(shí)也可使原子核移位，破壞了正常的結(jié)構(gòu)，也產(chǎn)生色心，使玻璃著色。
　　
　　耐輻射光學(xué)玻璃中引入了CeO2，在高能γ射線輻照后，由于,能俘獲電子，不使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生色心,且因Ce和Ce的吸收帶在紫外區(qū)。當(dāng)CeO2含量過高時(shí)，在紫外、紅外的吸收帶延伸到可見光區(qū)，使可見光的藍(lán)色區(qū)域吸收增加，導(dǎo)致玻璃呈顏色。同時(shí)，也會因玻璃中其他成分的影響而加深顏色，所以CeO2的含量不能太高，在K509中CeO2的含量約為0.4％～0.5％，在K709中CeO2約為1％。