光学玻璃知识介绍课件.ppt

1 光学玻璃 2 内容介绍 前言玻璃种类无色光学玻璃主要光学玻璃厂家及产品其他常用光学玻璃一些实例 3 光学材料是光学仪器的最重要组成部分 而光学材料是光学零件加工的对象 光学材料有光学玻璃 光学晶体和光学塑料等 一 光学玻璃组成光学玻璃与普通玻璃的主要区别 关系玻璃具有高度透明性 物理及化学上的高度均匀性以及特定和精确的光学常数 光学玻璃含有元素周期表中的大部分元素 只是组成和含量不同而已 通常光学玻璃的主要成分是二氧化硅 又称石英砂 熔炼玻璃时都要加入其他物质以改善玻璃的性能和满足关系系统成像的需要 如加入Al2O3可以提高玻璃化学稳定性和机械强度 加入氧化铅和氧化钡可以增大玻璃折射率 但化学稳定性降低 加入氧化钠可以降低熔炼温度 此外还可根据需要加入其他多种氧化物 前言 4 以二氧化硅SiO2为主要成分的玻璃属于硅酸盐玻璃 以三氧化二硼B2O3为主要成分的属于硼硅酸盐玻璃 以五氧化二硼P2O5为主要成分的属于磷酸盐玻璃 一般常用的光学玻璃是硅酸盐玻璃 1 含有Na2SIO3 CaSiO3和SiO2 主要成分是SiO2 玻璃态物质 没有固定的熔点 2 主要反应材料 石灰石 纯碱 石英 3 主要的反应方程式 5 二 物理特性1 玻璃物质形态玻璃并非严格意义上的固体 玻璃熔炼体在冷却过程中没有确定的固化温度 玻璃保留了液态分子无规则排列的结构 即低温的固态保留了高温液态的无定性结构 称为玻璃态 2 玻璃的物理特性各向同性 玻璃的性质如硬度 弹性模数 折射率等在各向测得的数值相同介稳状态玻璃从熔融态向固态转化过程是连续可逆的 6 玻璃种类 特种玻璃 光学玻璃石英玻璃玻璃纤维玻璃管 棒 材工艺玻璃显象管玻璃绝缘子玻璃医用玻璃眼镜玻璃水晶玻璃超薄玻璃灯具玻璃等等深加工玻璃 钢化玻璃防弹玻璃夹层玻璃汽车玻璃镜片玻璃镀膜玻璃喷雕彩绘玻璃夹丝玻璃热融玻璃防火玻璃吸热玻璃热反射玻璃透紫外玻璃光致变色玻璃等器皿玻璃 玻璃瓶罐玻璃杯 盆 玻璃餐具仪器玻璃等浮法玻璃格法 平板 压延玻璃 7 一些玻璃图片 光学玻璃棒 滤光片 光学玻璃 8 刚化玻璃 9 夹层玻璃 彩色玻璃棒 防火玻璃 10 光纤 浮法玻璃 11 无色光学玻璃 12 一 光学玻璃分类命名光学玻璃种类繁多 绝大多数是无色光学玻璃 光学玻璃命名主要指无色光学玻璃光学玻璃品种及牌号 各国及各个玻璃生产厂家都有自己的品种分类及牌号表示方法 大多以拉丁字母作为品种标志 如K ZK F等 品种之后附有牌号标志 我国国家标准以阿拉伯数字表示序号 按照各国的分类方法 光学玻璃按阿贝系数大小分为冕牌 火石玻璃两大类 大致的分界线为 50 国内以K代表冕牌玻璃 F代表火石玻璃 在冕牌及火石两类玻璃之下 根据折射率高低 化学成分不同 又派生出其他小类 13 无色光学玻璃分类根据折射率nd和色散系数 d在nd d领域图中的位置和玻璃的组成 无色光学玻璃按下表分为16类 14 光学玻璃牌号 每种光学玻璃牌号按其所属的玻璃类别名称的代号加序号组成 另外 还用六个数值做代码来表征每一个牌号 其中前三位数值表示该牌号玻璃折射率小数点后三位数 后三位数值表示该牌号玻璃的阿贝数 例如 H K9L nd 1 51680 d 64 20 则其代码为 517642无铅 砷 镉玻璃牌号 无铅 砷 镉及其它放射性元素的玻璃牌号 用 H 加 作为前缀表示 例如 H K9L 15 领域图 16 玻璃牌号 17 二 无色光学玻璃的质量指标1 折射率一般玻璃厂家材料参数表都给出了很多条光谱线的折射率例如 成都光明给了7条光谱线折射率 OHARA给了9条光谱线折射率 18 2 色散和阿贝数中部色散为nF nC或nF nC 色散系数 即阿贝数 d定义如下 d nd 1 nF nC 另一色散系数 e ne 1 nF nC 19 折射率 色散系数与标准数值的允许差值 20 同一批玻璃中折射率和色散系数的一致性 2019 12 20 21 可编辑 22 3 光学均匀性 是指同一块玻璃内部折射率变化的不均匀程度 23 4 应力双折射玻璃在没有受到应力作用时是各向同性的 但由于玻璃的加热或冷却过程不均匀就会产生应力 使玻璃失去各向同性的性质 在光学上引起双折射现象 24 5 光吸收系数是指光通过任何物质时 一部分光能被介质所吸收 玻璃虽是透明物质 也有吸收 只是他的吸收系数比非透明物质小很多 25 6 条纹度条纹度是指因折射率显著不同而造成的透明的 丝状的疵病程度 条纹属于光学玻璃内部化学成分上的不均匀 产生的原因是在熔炼过程中各种成分混合和搅拌不均匀造成 26 7 气泡度玻璃中的气泡是指包含在玻璃内部的气体 它是由于玻璃在熔炼的过程中气体来不及逸出或很难排除而产生 气泡的危害较大 会使光线发生散射或产生杂光 引起光能损失 降低成像质量 27 三 无色光学玻璃特性 28 主要厂家及产品 29 光学玻璃主要生产厂家国内 成都光明 30 主要玻璃厂家玻璃牌号对照表 31 SCHOTT CDGM HAYO OHARA NEWHUAGUANG SCHOTT HAYO OHARA PILKINGTON SCHOTT OHARA 32 SCHOTT HAYO OHARA 主要玻璃厂家玻璃材质表 其它 33 其他光学玻璃 34 有色光学玻璃 亦称为光学滤光玻璃 能选择地透过特定波长的光线 或透过连续光谱中一定宽度的光谱范围的光线 或均匀地减弱白光的光谱等 融石英玻璃 FS 优良的光谱特性 耐高温 热膨胀系数小 普通玻璃的1 10 1 20 化学稳定性好 机械性能高特种光学玻璃耐辐射玻璃防辐射玻璃透红外和透紫外玻璃 35 有色玻璃 滤光玻璃 36 37 融石英光学玻璃 Corning7980 国内的融石英玻璃牌号名称应用波长 nm JGS1远紫外光学石英玻璃185 2500JGS2紫外光学石英玻璃220 2500JGS3红外光学石英玻璃260 3500 38 一些实例 下面的这些案例是我个人接触的一些实例 供大家参考 案例1 C Lens曾经由于变更材料引起客户产品出现管裂的一个大异常通常C Lens使用的材料是SF11 那次异常是由于将材料换成了N SF11 这两种材料的热膨胀系数存在较大差异 案例2 A计划的一个产品分件 K9材料PBS 刚开始透射光束背离指标经常出现异常 同一批抛光的产品有些非常好 5 而有些很差 1 3 后来通过多方面找原因才发觉是由于胶合的两片玻璃材料的折射率误差引起的 自从发觉这个问题后将K9材料PBS透射光束背离指标做到 10 是很容易的事情 39 案例3 光学车间曾经多次加工ZF4棱镜 材料是程度光明 由于ZF4材料非常易潮解 易腐蚀 当时前两个定单都出现了潮解的异常 后面有建议客户将材料换成ZF4对应的SCHOTT的N SF10 N SF10材料稳定性比K9还好 可是送样客户使用后发觉N SF10折