紫外波段高透抗辐射光学玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种紫外波段高透抗辐射光学玻璃及其制备方法，包括如下重量份数的组分：磷酸60－70份，硼酸13－15份，氧化铝8－12份，碳酸钡4－6份，碳酸钾4－6份，碳酸钙3－5份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1－1.8份，着色剂B2－2.8份，还原剂0.5－1份，稳定剂0.5－1份。本发明专利技术光学玻璃通过改变玻璃组成和结构，从而提高紫外波段有高透过率且抗辐射性能，且吸收强放射线后，不易变色，解决了目前紫外玻璃在紫外波段目前峰值透过率仅为80％左右，而目前实际应用要求需要达到85％以上的技术难题。

UV high transmittance and anti radiation optical glass and its preparation

【技术实现步骤摘要】
紫外波段高透抗辐射光学玻璃及其制备方法
本专利技术涉及用于医疗荧光检测设备用玻璃，具体涉及一种紫外波段高透过且耐紫外辐照的光学玻璃。
技术介绍
玻璃主要分为平板玻璃与深加工玻璃两个大类，其中平板玻璃主要有三种：引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。深加工玻璃由平板玻璃加工制成，应用范围极广。紫外高透过光学玻璃是指具有和某些无色光学玻璃相同的光学常数和理化性质，但紫外光和可见光的透过率比一般的要高得多的光学玻璃。主要用于紫外光谱仪、光电器件，以及要求可见光透过率特别高的光学仪器、摄像镜头等。影响玻璃的紫外透过率的因素，除了玻璃基质的化学成分外，还取决于玻璃中的杂质，如Fe3+，Mn2+，Ce4+，Ti4+等杂质离子。因此生产紫外高透光学玻璃要选用高纯原料，在熔制时防止沾污。抗辐射玻璃是广义光学玻璃的一种。包括防辐射玻璃和耐辐射玻璃。防辐射玻璃主要是对γ射线和X射线有较大吸收能力的玻璃。当γ射线或X射线进入防护玻璃时，由于玻璃内部产生光电效应、生成正负电子对，同时产生激发态和自由态电子，使射入的γ射线或X射线能量减小，穿透力下降，起到了防护作用。普通玻璃的组成并不能有效吸收这类射线，必须在玻璃组成中引入大量原子序数高的元素(如铅和铋)才能提高它的吸收能力。此外，由于玻璃本身在吸收强放射线后，容易变成深棕色，失去透明性，因此，往往还需要玻璃自身具有较高的耐辐射性能。如何将两种功能结合，即能被紫外线穿透又能抗辐射的玻璃，的研发就很重要，可以扩大玻璃的应用范围。本专利技术是提供一种新的光学玻璃材料，使得紫外玻璃具备在紫外波段的高透性能，同时也能够抗辐射、抗老化的功能。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种紫外波段高透抗辐射光学玻璃及其制备方法，提高紫外玻璃在紫外波段透过率同时，使紫外玻璃具有良好的抗辐射的功能。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的一种紫外波段高透抗辐射光学玻璃，包括如下重量份数的组分：磷酸60－70份，硼酸13－15份，氧化铝8－12份，碳酸钡4－6份，碳酸钾4－6份，碳酸钙3－5份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1－1.8份，着色剂B2－2.8份，还原剂0.5－1份，稳定剂0.5－1份。优选地，磷酸60－65份，硼酸13-14份，氧化铝10份，碳酸钡5份，碳酸钾5份，碳酸钙3.5-4份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1.5份，着色剂B2.3份，还原剂0.7份，稳定剂0.7份。优选地，所述稳定剂为二氧化铈和氧化锶，氧化锶和二氧化铈比例为2:1。优选地，所述着色剂A为氧化钴，着色剂B为氧化镍，氧化镍和氧化钴的比例为1:2。优选地，所述还原剂为酒石酸和二氧化硅，酒石酸和二氧化硅比例为2:1。本专利技术的紫外波段高透抗辐射光学玻璃的制备方法，包括如下步骤：步骤一，取原料混合均匀；所述原料包括以下重量份数的组分：磷酸60－70份，硼酸13－15份，氧化铝8－12份，碳酸钡4－6份，碳酸钾4－6份，碳酸钙3－5份，碳酸镧0.5－1份，氧化钴1－1.8份，氧化镍2－2.8份，还原剂0.5－1份，稳定剂0.5－1份；步骤二，加料完毕后升温至1100-1500℃，升温时间为0.5-1.5个小时；熔炼温度为1100-1500℃，持续4小时；降温，从1100-1500℃降至1000-1300℃，降温时间为1个小时，出料温度为1000-1300℃；退火，400-600℃降温，每小时10℃，降至200-400℃时闭电自然降温，即得所述紫外波段高透抗辐射光学玻璃。优选地，所述加料完毕后升温至1330℃，升温时间为1个小时；熔炼温度为1330℃，持续4小时；降温，从1330℃降至1160℃，降温时间为1个小时，出料温度为1160℃；退火，560℃降温，每小时10℃，降至300℃时闭电自然降温。本专利技术中磷酸是玻璃形成的主体成分。由于紫外玻璃需要透短波段紫外玻璃，因此选用磷酸盐玻璃体系：即P2O5-AL2O3-B2O3玻璃体系；同时考虑到紫外玻璃在可见光部分需要截止，因此着色剂会采用镍，而引入镍离子截止可见光的同时也不能影响紫外光的透射。而在P2O5-AL2O3-B2O3玻璃体系中，碱金属氧化物含量较少，镍离子主要以六配位[NiO6]存在，镍离子在紫外部分有很高的透过率，而且透过范围也移向紫外短波方向，综合考虑，采用磷酸盐结构的玻璃体系。组分控制在60-70重量份，最佳为60-65重量份。本专利技术中硼酸作为磷酸盐结构玻璃体系的重要组成部分。通过加入硼酸，能够改善磷酸盐玻璃化学稳定性差的缺点。同时，硼酸是良好的助熔剂，可使玻璃熔点降低。硼酸过多容易出现“硼反常现象”，不易过分引入，因此组分控制在13-15重量份，最佳为13-14重量份。本专利技术中氧化铝作为磷酸盐玻璃体系结构的一部分，与磷酸和硼酸形成整磷酸铝(Al2O3·P2O5)与正磷酸硼(B2O3·P2O5)，由于玻璃形成AlPO4和BPO4基团，使得磷酸盐原有的层状结构变为架状结构，使得磷酸盐玻璃化学稳定性提升，热膨胀系数降低。组分在8-12重量份，最佳为10重量份。本专利技术中氧化钴作为本专利技术玻璃的着色剂之一，其作用是和另外一种着色剂镍一起使用，截止可见光波段。钴离子在磷酸盐玻璃中以六配位[NiO6]存在，主要在550nm有较强的吸收。组分在1-1.8重量份，最佳为1.5重量份；本专利技术中碳酸钡主要作为助熔剂并且增加玻璃的密度和强度；组分在4-6重量份，最佳为5重量份；本专利技术中碳酸钾，在玻璃中主要起断网作用，能够提高玻璃化学稳定性，表面张力和析晶能力。组分在4-6重量份，最佳为5重量份；本专利技术中碳酸钙属于二价金属氧化物。钙离子有极化桥氧和减弱硅氧键的作用，可以降低玻璃高温黏度，同时减少非桥氧，减少因电离辐射而产生的自由电子被非桥氧捕获，从而导致紫外波段吸收，引起玻璃在紫外波段透过率衰退。但过多会增加玻璃脆性，并容易析晶，因此组分控制在3-5重量份，最佳为3.5-4重量份。本专利技术中氧化镍作为该玻璃的着色剂，配合另一种着色剂钴一起使用，其目的是截止可见光波段。镍离子在磷酸盐玻璃中主要以[NiO6]存在，在430nm有强吸收。但是当引入量过多，则透过率峰值会从430nm向短波方向移动，这对透紫外玻璃是极为不利，因此引入镍2－2.8重量份为宜，最佳量为2.3重量份，与此同时还需要和钴的引入量配比恰当，镍和钴的最佳配比为1∶2。本专利技术中酒石酸和二氧化硅混合物作为该玻璃的还原剂，为了解决紫外波段透过率低且抗辐射的问题，在玻璃配方中加入适量的还原剂，原因是在玻璃原料中不可避免存在微量杂质Fe3+，从而影响紫外透过率。为提高紫外波段的透过率，引入适当还原剂酒石酸，减少杂质Fe3+，从而减少紫外吸收，提高紫外透过率。本专利技术中稳定剂的主要组分为二氧化铈和氧化锶；稳定剂的作用主要是尽可能改善紫外玻璃由于受到长时间照射而透过率降低。目前关于紫外玻璃老化原因的原理基本已经阐明：由于电子辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，包括如下重量份数的组分：/n磷酸60－70份，硼酸13－15份，氧化铝8－12份，碳酸钡4－6份，碳酸钾4－6份，碳酸钙3－5份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1－1.8份，着色剂B2－2.8份，还原剂0.5－1份，稳定剂0.5－1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
磷酸60－70份，硼酸13－15份，氧化铝8－12份，碳酸钡4－6份，碳酸钾4－6份，碳酸钙3－5份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1－1.8份，着色剂B2－2.8份，还原剂0.5－1份，稳定剂0.5－1份。


2.根据权利要1所述的紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
磷酸60－65份，硼酸13-14份，氧化铝10份，碳酸钡5份，碳酸钾5份，碳酸钙3.5-4份，碳酸镧0.5－1份，着色剂A1.5份，着色剂B2.3份，还原剂0.7份，稳定剂0.7份。


3.根据权利要1或2所述的紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，所述稳定剂为二氧化铈和氧化锶，氧化锶和二氧化铈比例为2:1。


4.根据权利要1或2所述的紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，所述着色剂A为氧化钴，着色剂B为氧化镍，氧化镍和氧化钴的比例为1:2。


5.根据权利要1所述的紫外波段高透抗辐射光学玻璃，其特征在于，所述还原剂为酒石酸和二氧化硅，酒石酸和二氧化硅比例为2:1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：沈杰，
申请(专利权)人：南通市国光光学玻璃有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32