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光学冷加工工艺基础培训 光学玻璃材料篇 光学材料分类 w 光学材料包括光学玻璃、普通夹板玻璃、 特殊玻璃、光学晶体、光学塑料和偏振材 料。 w 其中最常用的是光学玻璃、光学晶体、光 学塑料。 光学玻璃 w 光学玻璃是由硅、硼、磷、铅、钾、钠、钡、砷、 铝等多种氧化物在高温下形成的复杂的盐熔体；经 过冷却得到各向同性的无定形物体。而大多数的光 学玻璃是以二氧化硅为主要成份的硅酸盐玻璃。 w 光学玻璃的熔炼过程为：炉料硅酸盐的形成（800 900）玻璃的形成（1000 1250） 澄清 均匀化冷却成型退火（400 600 ）型 料 w 光学玻璃包括无色光学玻璃、有色光学玻璃和特种 光学玻璃 。 无色光学玻璃的分类和化学成分 w 无色光学玻璃按色散系数大小分为冕牌和火石两大 类，各以K和F表示。火石玻璃的d50。 w 每类玻璃中根据比重大小分为重冕(ZK)、轻冕(QK) 、重火石(ZF)、轻火石(QF)。 w 根据含有氟、磷、钡、镧、钛等的化合物而分为氟 冕(FK)、磷冕(PK)、钡冕(BaK)、镧冕(LaK)、特冕 (TK)、钡火石(BaF)、镧火石(LaF)、重钡火石(ZLaF) 、钛火石(TiF)、和特种火石(TF)。 无色光学玻璃的分类 无色光学玻璃的命名 w 每种光学玻璃牌号按其所属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来表征每 个牌号，其中前三个数字表示该牌号玻璃折射率小 数点后头三位数，后三位数字表示该牌号玻璃阿贝 数。例如K9，nd=1.51680，vd=64.20，可表示为K9 517642。 w 对无铅、砷、镉及其它放射性元素的玻璃牌号，用 “H-”作为前缀来表示。 光学性能折射率 w 光学下班折射率按下列谱线，给出5位小数的 折射率： 光学性能色散 w 中部色散用nF- nC或nF- nC表示，色散系数 （即阿贝数）vd定义如下： w vd=（nd-1）/（nF-nC） w 还列出ve为： w ve=（ne-1）/（nF-nC） 光学性能应力光学系数B w 玻璃中的机械应力会导致光产生双折射，应力 光学系数表示有效应力与应力双折射产生的光 程差之间的关系： w =Bd F w 式中： 光程差，nm； w B应力光学系数，/Pa； w d光在玻璃中通过的路程，cm； w F施压应力，Pa。 光学性能内透射比 w 内透射比为试样表面不存在光反射损失时 的透射比。按GB/T 7962.12所规定的方法 测量。数据表中给出了各种牌号玻璃5mm 、10mm厚的不同波长内透射比值。 光学性能着色度（80/5） w 光学玻璃透射光谱特性用着色度（ 80/5）表示 ，按以下方法确定： w 样品厚度10mm0.1mm， 80是玻璃透射比 达到80%时所对应的波长， 3是玻璃透射比达 到5%时对应的波长，并以10nm为单位表示。例 如：玻璃透射比达到80%所对应的波长为368nm ，玻璃透射比达到5%所对应的波长为313nm， 着色度80/5为37/31 化学性能抗潮湿大气作用稳定性 RC（S）（表面法） w 根据对潮湿大气作用的稳定性，分为三级： w 1级在温度50，相对湿度80%的条件下，玻 璃抛光表面形成水解斑点的时间超过20H； w 2级在相同试验条件下，形成水解斑点的时间 在520H之间； w 3级在相同试验条件下，形成水解斑点的时间 不到5H； 化学性能抗酸作用稳定性 RA（S）（表面法） w 根据对酸溶液作用的稳定性，分为三级： w 1在0.1N、50的醋酸溶液作用下，玻璃抛光 表面的破坏深度达135nm的时间超过5H； w 2在相同试验条件下，破坏深度达135nm的时 间在15H； w 3在相同试验条件下，破坏深度达135nm的时 间不到1H； 化学性能耐水作用稳定性 DW（粉末法） w 在白金筐中装入相当于比重的质量的粉末玻璃 （粒度425600m），将之浸渍在装有80ml纯 水（PH=6.5 7.5）的石英玻璃制圆底烧瓶内， 在沸腾的烧杯中处理60分钟，根据其质量减（% ）分类成下表所示的等级： 化学性能耐酸作用稳定性 DA（粉末法） w 与DW的测定方法相同，在烧瓶内装入0.01mol/l 的硝酸水溶液进行处理，根据其质量减（%）分 类成下表所示的等级。 化学性能耐碱作用稳定性AR 耐磷酸盐作用稳定性PR w耐碱性表示光学玻璃在接触温热的碱性液体（如研磨粉）时的敏感性 ； w耐磷酸盐性则描述了光学玻璃在接触含磷酸盐的清洗溶液（如洗涤剂 ）时的反应情况。 w耐碱性级别AR是基于在一定的碱性溶液环境下（氢氧化钠， c=0.01mol/l，PH=12）腐蚀掉0.1m表层厚度所需的时间来划分的，测 试温度50。 w耐磷酸盐性级别PR是基于在一定的磷酸盐溶液环境下（Na5P3O10， c=0.01mol/l，PH=10）腐蚀掉0.1m表层厚度所需的时间来划分的，测 试温度50。 机械性能相对研磨硬度Fa w 相对研磨硬度是指同等研磨条件下，被测玻璃相对于标 准玻璃K9的研磨硬度。测量方法按GB/T 7962.19规定的 方法进行，测出标准玻璃K9样品的研磨量（体积V0）与 被测玻璃试样的研磨量（体积V），其比值Fa即为被测 玻璃的相对研磨硬度。 w Fa=V0/V=(W0/0)/(W/) w 式中： w W0、W分别为标准玻璃K9样品和被测玻璃试样研磨 w 重量损失，g； w 0、分别为标准玻璃K9和被测玻璃的比重，g/cm3 机械性能磨耗度FA w 将测定面积为9cm2的试样水平地固定在每分钟旋转60次 的铸铁制平面盘的距中心80mm的规定位置上，同样供 给5分钟由10g平均粒径为20m的铝磨粒添加20ml水制成 的研磨液，施加9.807N的荷重进行研磨。 w FA= m/d/（ m0/d0）100 w 式中： w m 、m0m为称量研磨前后的试样质量求损耗质量； m0 为测定日本光学玻璃工业会指定的标准试样（BSC7） 的损耗质量； w d、 d0 d为试样的比重，d0为标准试样（BSC7）的比 重 w 无色光学玻璃的质量指标 w nd w d w 均匀性 w 双折射 w 光吸收系数 w 条纹度 w 气泡度 质量指标nd和d w 折射率nd和阿贝数d与标准的允许偏差分为6类，具体见下表 w 根据同一批玻璃中，折射率和阿贝数的最大差值，玻璃的一致性按 下表分成4级 质量指标光学均匀性 w 1、尺寸小于150mm的玻璃毛坯 w 尺寸小于150mm的玻璃毛坯的光学均匀性按GB/T 7962.2规定的 测试方法进行测量，该方法是根据放在平行光管光束中的玻璃试样 引起该装置分辨率的变化而规定的。如果平行光管给出具有理论分 辨率0的象，而当玻璃试样放入后，分辨率增至，那么玻璃的不 均匀性可用其比值/ 0来表示，分为4级，见下表 质量指标光学均匀性 w 2、尺寸大于150mm的玻璃毛坯 w 尺寸大于150mm的玻璃毛坯的光学均匀性以一块玻璃 中各部分折射率偏差最大值nmax来表示，按GB/T 7962.4规定的测试方法进行测量，分为4级，见下表 质量指标应力双折射 w1、中部应力 w 玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上的光程差表示，按GB/T 7962.5规 定的测试方法进行测量，分为5级，见下表 w2、边缘应力 w 玻璃毛坯应力双折射以其距边缘5%直径或边长处单位厚度上的光程差表示，按 GB/T 7962.6规定的测试方法进行测量，分为5级，见下表 质量指标条纹度 w 条纹用点光源和透镜组成的条纹检查仪，从最 容易看见条纹的方向上，与标准试样作比较检 查，分为 质量指标气泡度 w 玻璃的气泡度类别根据其直径或最大边长及所含最大气 泡的直径，分为0、1、2共3类；再根据第1