光學玻璃

　　光學玻璃用于制造光學儀器或機械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學玻璃(通常簡稱光學玻璃)、有色光學玻璃、耐輻射光學玻璃、防輻射玻璃和光學石英玻璃等。光學玻璃具有高度的透明性、化學及物理學(結(jié)構(gòu)和性能)上的高度均勻性，具有特定和準確的光學常數(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。隨著光學玻璃的應用領域不斷拓寬，其品種在不斷擴大，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度或光譜分布的一種無機玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學性質(zhì)和高度光學均勻性為了使光學系統(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確的光學常數(shù)。
　　
　　1768年，法國人P.L.紀南在粘土坩堝中采用攪拌的方法首創(chuàng)均勻的光學玻璃。中國在50年代開始研制光學玻璃,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、熱光畸變小的光學玻璃，并改善了它們的化學穩(wěn)定性和析晶性能。光學玻璃-分類按光學特性分為：無色光學玻璃、防輻照光學玻璃、耐輻照光學玻璃、有色光學玻璃、紫外和紅外光學玻璃、光學石英玻璃。
　　
　�、贌o色光學玻璃對光學常數(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。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。多用作望遠鏡、顯微鏡、照相機等的透鏡、棱鏡、反射鏡等。
　　
　�、诜垒椪展鈱W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)學領域等作為屏蔽和窺視窗口材料。
　　
　�、勰洼椪展鈱W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玻璃相同，用于制造高能輻照下的光學儀器和窺視窗口。
　　
　�、苡猩鈱W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紫外和紅外光學玻璃在紫外或紅外波段具有特定的光學常數(shù)和高透過率，用作紫外、紅外光學儀器或用作窗口材料。
　　
　　⑥光學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、機械強度高、化學性能好等特點，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，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。
　　
　�、诨鹗惞鈱W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的關系圖像（見圖）中分布在不同的領域。抗輻射玻璃是廣義光學玻璃的一種。包括防輻射玻璃和耐輻射玻璃。
　　
　　①防輻射玻璃主要是對γ射線和X射線有非常大吸收能力的玻璃。當γ射線或X射線進入防護玻璃時，由于玻璃內(nèi)部產(chǎn)生光電效應、生成正負電子對，同時產(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，起到了防護作用。
　　
　　當防輻射玻璃的密度增加時，屏蔽能力也相應增加。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。
　　
　　②耐輻射光學玻璃主要指在γ射線作用下不易著色的光學玻璃。耐輻射光學玻璃牌號的命名，仍根據(jù)光學玻璃牌號，注明能耐輻射的倫琴數(shù)，例如，K509耐輻射光學玻璃的光學常數(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CeO2含量過高時，在紫外、紅外的吸收帶延伸到可見光區(qū)，使可見光的藍色區(qū)域吸收增加，導致玻璃呈顏色。同時，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％。