GBT 43892-2024 石英玻璃光谱透射比试验方法标准立项发展报告

石英玻璃光谱透射比试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TestMethodforSpectralTransmittanceofQuartzGlass摘要关键词：石英玻璃；光谱透射比；试验方法；国家标准；光学性能；标准化Keywords:QuartzGlass;SpectralTransmittance;TestMethod;NationalStandard;OpticalProperties;Standardization1引言石英玻璃（QuartzGlass）是由高纯度的二氧化硅（SiO₂）经高温熔制而成的特种玻璃材料，以其优异的光学透过性能、极低的热膨胀系数、出色的耐高温性能和良好的化学稳定性，在众多高新技术领域占据着不可替代的重要地位。尤其是在深紫外至近红外波段，石英玻璃展现出卓越的光谱透过特性，成为光刻机光学系统、光纤预制棒、激光窗口、航天观察窗等高精密光学元件的首选材料。光谱透射比（SpectralTransmittance）是表征石英玻璃光学品质的核心参数，定义为透射光通量与入射光通量之比，其数值随波长变化而改变，直接反映材料对不同波段光辐射的吸收、散射和反射特性。准确、可靠地测量石英玻璃的光谱透射比，对于材料配方优化、生产工艺控制、产品质量评定以及应用选型均具有决定性意义。2标准制定背景与必要性2.1产业发展需求近年来，随着我国半导体产业、光通信网络、高端装备制造等领域的跨越式发展，石英玻璃材料的市场规模持续扩大，产品种类不断丰富，质量要求日趋严格。尤其在深紫外光刻技术、大口径天文观测系统、高功率激光装置等前沿领域，对石英玻璃光谱透射比的测试已从常规的紫外-可见波段扩展至真空紫外波段，同时对测试结果的准确性和一致性提出了极为严格的要求。2.2原标准局限性与技术演进需求此前，我国石英玻璃光谱透射比的测试主要依据行业标准JC/T1850-2019及相关企业内控标准执行。然而，上述标准在以下方面存在明显不足：-波长覆盖范围有限：原标准主要覆盖紫外-可见-近红外常用区间，难以满足深紫外及中远红外等扩展波段的应用需求；-测试条件规定不够精细：对于样品厚度、入射角度、表面状态等关键参数的规定较为粗略，导致不同实验室间的测试结果可能存在显著偏差；-仪器配置与校准要求模糊：未充分涵盖新型分光光度计的技术特性，对仪器校准周期、校准程序的规定不够明确；-数据处理方法欠缺统一性：对于多次测量的数据处理、异常值剔除、不确定度评估等方面缺少详细的技术规范。2.3国际标准对标需求国际上，石英玻璃光谱透射比测试方法主要参考ISO、ASTM、IEC等国际标准化组织发布的相关标准。我国作为全球最大的石英玻璃生产国和消费国之一，亟需在标准层面实现与国际接轨，提升国产石英玻璃产品的国际竞争力和技术互认水平。3标准编制原则与依据3.1编制原则GB/T43892-2024《石英玻璃光谱透射比试验方法》在编制过程中遵循以下原则：-科学性：确保测试方法的理论基础扎实，技术路线合理，实验结果可靠且可重复；-先进性：充分吸收国内外最新研究成果和技术进步成果，引入先进的测试理念和仪器技术；-适用性：兼顾不同类型石英玻璃材料（如透明石英玻璃、低膨胀石英玻璃等）的测试需求，注重标准的可操作性；-协调性：与现有国家标准、行业标准及国际标准保持协调一致，避免技术指标冲突；-规范性：严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求编写。3.2编制依据标准编制的主要参考依据包括：-GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则-GB/T6379测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）-GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定-ISO15368光学和光子学—光学元件—红外光学材料透射比测试方法-ASTME903太阳吸收材料太阳吸收比、透射比和反射比的测试方法-国内外相关学术论文和技术研究报告4标准主要技术内容4.1标准适用范围本标准规定了石英玻璃光谱透射比试验方法的术语和定义、测试原理、试验设备、试样制备、试验步骤、结果计算与表示以及试验报告等内容。适用于透明石英玻璃在190nm~3500nm波长范围内光谱透射比的测定，其他波长范围的测试可参照执行。4.2术语和定义标准中对以下关键术语进行了明确定义：-光谱透射比（SpectralTransmittance,τ(λ)）：在特定波长λ下，透过试样的光通量与入射光通量之比；-内透射比（InternalTransmittance）：扣除试样两个表面反射损失后，材料内部实际的光谱透射比；-基线（Baseline）：在没有试样条件下仪器测得的参考信号值。4.3测试原理标准规定的测试原理为：采用双光束紫外-可见-近红外分光光度计，以空气作为参比，在设定波长范围内分别测定入射光强度（I₀）和透过试样后的光强度（I），按公式τ(λ)=I/I₀×100%计算得到光谱透射比。对于需要测定内透射比的场景，可通过引入反射修正因子或采用抛光平行平面样品进行修正计算。4.4试验设备要求标准对试验设备提出了明确要求：-分光光度计：波长范围应覆盖190nm~3500nm，波长准确度优于±0.5nm，光度准确度优于±0.3%；-光谱带宽：在紫外波段不大于2nm，在可见及近红外波段不大于5nm；-试样架：应能保证试样入射面垂直于光路，并可调节高度和角度以实现最佳定位；-校准标准片：使用经国家计量机构溯源认证的标准透射比滤光片进行定期校准，校准周期不超过12个月。4.5试样制备标准对试样制备提出了具体技术要求：-试样形状与尺寸：推荐采用矩形或圆形平板试样，厚度一般为1mm、2mm、5mm或10mm，直径或边长不小于20mm；-表面质量：试样两通光面应抛光至光学级，表面粗糙度Ra不大于0.02μm，面形精度优于λ/4（λ=632.8nm）；-清洁处理：测试前应使用无水乙醇或专用光学清洁剂擦拭试样表面，确保无油污、灰尘及指纹残留。4.6试验步骤标准规定的试验步骤包括：1.仪器预热并稳定至工作状态，时间不少于30分钟；2.执行基线校正，建立零点基线和100%基线；3.设定扫描参数（波长范围、扫描速度、采样间隔、光谱带宽）；4.放置试样，确保光路定位准确；5.进行光谱扫描，记录透射比数据；6.重复测量至少3次，检验数据一致性；7.对数据进行必要的数据处理和修正。4.7结果计算与表示标准规定了光谱透射比的取值方式、数据修约规则和结果表达格式。测试结果应给出光谱透射比曲线或特征波长下的数值，同时注明测试条件，包括波长范围、样品厚度、光谱带宽和测量日期等信息。4.8精密度要求标准中给出了实验室间和实验室内测试结果的允许偏差范围。在相同测试条件下，同一实验室的重复性标准偏差应不大于0.3%，不同实验室间的再现性标准偏差应不大于0.8%。5主要技术创新与改进5.1波长范围扩展相较于原有行业标准，GB/T43892-2024将波长适用范围扩展至190nm~3500nm，涵盖深紫外至中红外区域，有力支撑了高端光学应用领域的产品评价和工艺控制需求。5.2细化的测试条件规定新标准对测试参数（如光谱带宽、扫描速度、采样间隔等）和试样要求（厚度、表面粗糙度、平行度等）做出了更为详细和科学的规定，有效提升了不同实验室间测试结果的一致性和可比性。5.3仪器校准与质量控制要求标准增加了对仪器定期校准的具体规定，明确了校准周期和校准程序，并引入了标准透射比滤光片的校准方法，为测试结果的计量溯源性提供了制度保障。5.4内透射比测量的技术规范针对高精度光学应用场景，标准补充了内透射比测量的技术路径和计算方法，便于在折射率已知的条件下从总透射比中分离反射损失，获得表征材料本征吸收性能的可靠参数。6主要起草单位介绍6.1中国建材检验认证集团股份有限公司（国检集团）作为GB/T43892-2024的主要起草单位之一，中国建材检验认证集团股份有限公司（简称"国检集团"，CTC）是我国建筑材料与无机非金属材料领域权威的第三方检验认证机构。公司依托中国建筑材料科学研究总院深厚的技术积累，长期致力于玻璃、陶瓷、耐火材料等无机非金属材料测试评价技术的研究与标准化工作。国检集团建有国家建筑材料质量检验检测中心、国家玻璃质量检验检测中心等国家级检测平台，配备国际先进的双光束紫外-可见-近红外分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、激光共聚焦显微镜等精密测试设备。在石英玻璃光学性能测试领域，国检集团具有数十年的技术积淀，主持或参与制修订了多项玻璃材料领域的国家标准和行业标准，积累了丰富的标准化工作经验和试验数据。在GB/T43892-2024的编制过程中，国检集团牵头组织开展了多项关键技术试验验证，联合多家石英玻璃生产企业和科研院所，对不同测试条件下的光谱透射比数据进行了系统的实验室间比对分析，为标准技术指标的确定和精密度数据的完善提供了坚实的实验依据。6.2其他参与单位标准起草单位还包括中国建筑材料科学研究总院有限公司、久智光电子材料科技有限公司、湖北菲利华石英玻璃股份有限公司、连云港福东正佑照明电器有限公司、江苏太平洋石英股份有限公司等国内主要石英玻璃研发与生产企业，以及中国国检测试控股集团股份有限公司、工业和信息化部电子第五研究所等权威检测与标准化研究机构，形成了产学研用协同的标准编制力量。7标准实施意义与影响评估7.1完善石英玻璃标准体系GB/T43892-2024的发布实施填补了我国石英玻璃光谱透射比测试领域国家标准层面的空白，与现行石英玻璃产品标准、术语标准及其他测试方法标准共同构成了较为完善的标准体系，为行业管理和市场监管提供了有力的技术支撑。7.2促进产品升级与质量提升统一、先进的测试方法有助于企业准确掌握产品质量水平，发现工艺缺陷，促进生产技术的持续改进。同时，标准中严格的性能测试要求将引导企业不断优化产品光学品质，提升高端石英玻璃产品的国产化率和市场竞争力。7.3推动国际互认与贸易便利化本标准在编制过程中充分参考了ISO、ASTM等国际先进标准的技术内容，测试方法与主要国际标准保持兼容。这有助于消除技术性贸易壁垒，促进我国石英玻璃产品的国际贸易与技术交流，支撑"一带一路"倡议下的国际产能合作。7.4支撑战略性新兴产业发展半导体光刻、光纤通信、激光技术、航空航天等战略性产业对石英玻璃光学性能的测试需求持续增长。本标准的实施将为上述领域的材料筛选、来料检验和质量控制提供可靠的技术依据，间接支撑重大装备和核心器件的自主可控发展。8结论与展望GB/T43892-2024《石英玻璃光谱透射比试验方法》国家标准的制定与实施，是我国石英玻璃领域标准化工作的一项重要成果。该标准立足产业发展需求和技术进步趋势，在系统梳理国内外相关标准的基础上，科学规定了石英玻璃光谱透射比测定的通用技术要求和试验方法，具有科学性、先进性和可操作性。展望未来，随着石英玻璃应用场景的持续拓展，尤其是向极紫外光刻（EUV）、深空探测、量子光学等前沿领域的延伸，对光谱透射比的测试将不断提出更高的波长分辨率、灵敏度和置信度要求。建议后续在以下方向持续开展标准化研究：1.拓展真空紫外波段（≤190nm）测试方法的标准化研究，支撑极紫外光刻等先进制造领域的需求；2.加强与折射率、应力双折射、光学均匀性等参数测试方法的协同配套，构建多维度的石英玻璃光学性能评价体系；3.探索智能化、自动化检测技术在光谱透射比测量中的应用，提升测试效率和数据分析能力。我们有理由相信，随着本标准的深入实施，我国石英玻璃行业的技术水平与产品质量将迈上新的台阶，为制造强国和质量强国建设贡献更大力量。参考文献[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T43892-2024石英玻璃光谱透射比试验方法[S].北京:中国标准出版社,2024.[2]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则[S].北京:中国标准出版社,2020.[3]中国建筑材料联合会.JC/T1850-2019石英玻璃光谱透射比试验方法[S].北京:中国建材工业出版社,2019.[4]ISO15368:2021,Opticsandphotonics—Testmethodfortransmittanceofinfraredopticalmaterials[S].Geneva:ISO,2021.[5]ASTME903-20,StandardTestMethodforSolarAbsorptance,Reflectance,andTransmitta