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光学玻璃成分重冕玻璃和钡冕玻璃

发布时间:2016/5/19

重冕玻璃(ZK)的折射率高、色散小、阿贝数大,在图中占据的区域并不大,但 对光学系统设计十分重要。R-B23-Si02是重冕玻璃的基础系统,RO主要是BaO可部 分引入其他碱金属化合物。ZK玻璃组成(质量分数)范围为:Si(2 30%43%,B203

6%20%BaO 32%50%Al232%6%Zn3%7%,PbOO4%Li2〇 03%, CaO0〜4%Sr2%7%0

重冕玻璃的主要组成是BaOB203Si02,因光学常数不同,化学组成也发生变化。 把重冕玻璃的化学组成按Si2及BaO( + ZriO+CaO)的摩尔含量整理,示于图14-3中。 增加BaO的含量能提高玻璃的折射率,但超过50%(摩尔分数)以后,玻璃析晶。B203欢乐生肖网上投注 g的含量及硼在玻璃中所处的结构状态,对玻璃的光学常数影响很大,它受碱金属、碱土金属

的影响。对Si02含量较少的玻璃,硼的配位状态受Si02含量的影响很大,必须维持Si02/B203的值大于1,才能形成硼氧四面体,获折射率高、阿贝数大的玻璃。若同时考虑到玻璃的析晶及化学稳定性,玻璃中Si()2的含量 不应降低到40%(摩尔分数)以下

按重冕玻璃在〃D-y图中的位置,可将重冕玻璃分为:接近磷冕区的玻璃,如ZK1ZK3ZK7接近重钡火石的玻璃,如ZK8ZK10前者阿贝数大,玻璃中B203含量必须 高,且使硼处于四配位状态、(ro-ai2o3)/b2o3值接近于1,与其他重冕玻璃比较,钡含量稍低,Si02含量也较低。后者阿贝数小、折射率高,组成特点是BaO含量高,B203含 量低,(R0-A1203)/B203都超过1。其他重冕玻璃处于两者之间。

重冕玻璃一般都含有A1203,大致为2%4%(摩尔分数)对折射率较低或折射率虽高 但阿贝数不大的玻璃,A1203含量可较多,如ZK3ZK6ZK8等。对接近钡冕区域的玻 璃,如ZK1Si02及B203的含量高,必须引人一定量的碱金属。

碱土金属氧化物中除BaO以外,CaOSrO, ZnO也都具有高折射率低色散的性质,将 这些氧化物引入重冕玻璃中,代替部分BaO是合理的。目前大部分重冕玻璃中都含有一部 分ZnO或CaO尤其是BaO含量很高的玻璃更是如此。ZnO含量大致范围在3%7% (摩 尔分数),CaO在4%(摩尔分数)以内。

钡冕玻璃(BaK)的光学常数介于冕及重冕玻璃之间,相应的化学组成也在它们之间, 属 R20(Na20,K20)-Ba0(Zn0,Ca0)-B203-Si02 系统。化学组成(质量分数)范围:Si02 50%63%,B233%〜15%,BaO 15%30%ZnO 3%13%,(K20+Na20) 5%13%PbOO〜3%,A1203 0〜2%,Ca02%Ti20〜2%0

化学成分的变化趋势可归纳如下。

随着折射率的增加,玻璃中R的含量增加,R2〇减少。以BaKl与BaK6为例, RO含量分别为10%(摩尔分数)及19%(摩尔分数);R2〇分别为11%(摩尔分数)和4% (摩尔分数)。

随着阿贝数的增加,B203含量增加。玻璃中的Si02含量及R〇、R2O含量都较高, 有足够的条件使硼处于高配位状态,使折射率提高及阿贝数增加。以阿贝数较大的BaK4与 阿贝数较小的BaK12为例,B203的含量分别为15%(摩尔分数)和3%(摩尔分数)。

钡冕玻璃中碱土金属大都采用BaOZnO共同引入,而且ZnO占了比较大的比例。 这是由于钡冕玻璃折射率低的缘故。但是各种钡冕玻璃中ZnO含量不一,阿贝数较小的玻 璃可以含有较多的ZnO,阿贝数大的玻璃ZnO含量少或不使用,其原因是ZnO的色散较 大,不利于增加阿贝数。例如BaK4玻璃中仅含Ba〇,其量为12% (摩尔分数),BaK12中 ZnO含量达到12%(摩尔分数)。个别阿贝数较小的钡冕玻璃,如BaK7BaK12甚至可含 有少量PbO

 

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