CN102050576B

CN102050576B - 全波段硫卤玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN102050576B
Application number: CN 200910272695
Authority: CN
Inventors: 张小东
Original assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Current assignee: Hubei New Huaguang Information Materials Co Ltd
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: CN102050576A

Abstract

本发明的名称为全波段硫卤玻璃及其制备方法。属于光学玻璃材料技术领域。它主要是提供一种透过波段达到0.4μm～12μm，含盖可见、近红外、中红外、和远红外4个大气窗口，折射率和色散可调，化学稳定性好，降低玻璃成本的全波段玻璃及其制备方法。它的主要特征在于所述玻璃的组成由S：30～65％、Ge：10～40％、Ga：5～20％、Mg：0.1～1％、和MX：5％≤MX≤15％构成，其中，MX为CsI、KBr中的一种或两种的混合物，两混合物为任意配比％。本发明具有透过波段达到0.4μm～12μm，含盖可见、近红外、中红外、和远红外4个大气窗口，折射率和色散可调，化学稳定性好，降低玻璃成本的特点，主要用在红外热像仪，红外测温仪，特别是三光合一的成像系统中。

Description

全波段硫卤玻璃及其制备方法

技术领域

发明属于光学玻璃材料技术领域。具体涉及一种全波段硫卤玻璃材料及其制备方法，该玻璃透过波段从0.4μm～12μm，含盖了可见、近红外、中红外、和远红外4个大气窗口。

背景技术

随着光学技术的发展，对光学材料的要求也越来越高，随着三光合一成像技术的出现，透过单一波段的光学材料已经不能满足要求，虽然有很多别的光学材料透过性能上能达到要求，比如ZnSe、KBr单晶等，但是这些材料都或多或少的存在一些问题，例如折射率和色散固定，材料价格太高，化学稳定性太差等，为光学设计带来了很多的困难。为了解决以上问题，这就要求开发一种新的光学材料，全波段玻璃就是这样一种材料。全波段玻璃属于硫系玻璃范畴，具有透过波长范围宽，折射率和色散可调的优点，而且通过引入卤化物提高了玻璃的可见光透过性能，降低了玻璃成本，和别的同类材料相比有较大的优势。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种通过在硫系玻璃中引入卤化物而使透过波段达到0.4μm～12μm，含盖可见、近红外、中红外、和远红外4个大气窗口，折射率和色散可调，化学稳定性好，降低玻璃成本的全波段玻璃及其制备方法。

本发明全波段硫卤玻璃的技术解决方案是：一种全波段硫卤玻璃，其特征在于所述玻璃的组成由S、Ge、Ga、Mg、和MX构成，其中，MX为CsI、KBr中的一种或两种的混合物，两混合物为任意配比。

本发明全波段硫卤玻璃的技术解决方案中所述玻璃的组成所占摩尔％为：

S 30～65％；

Ge 10～40％；

Ga 5～20％；

Mg 0.1～1％；

MX 5％≤MX≤15％；

各原料含量总和为100摩尔％。

发明全波段硫卤玻璃的技术解决方案中所述玻璃的组成中MX与Ga的比例为1∶2。

本发明制备全波段硫卤玻璃的方法的技术解决方案是：一种制备全波段硫卤玻璃的方法，其特征在于包括以下制作步骤：

(1)、将纯度为99.999％的S、Ge、Ga、Mg和纯度为99.9％的MX按比例装入经过清洗并经高温脱羟基和有机物处理的石英安瓿瓶中，其中MX为CsI、KBr中的一种或两种的混合物，两混合物为任意配比；

(2)、抽真空至安瓿瓶内真空度≤10^-5帕，然后用氢氧焰封接；

(3)、然后将封接后的安瓿瓶放入摇摆炉中，缓慢升温至～900℃，保温～16小时后，缓慢降温到～600℃取出，在空气中淬冷至退火温度后放入退火炉中缓慢降温退火。

普通的硫系玻璃只透红外波段，在可见光波段无能为力，本发明的全波段玻璃，通过在玻璃中引入卤化物，使玻璃透过波段蓝移，从而达到透过可见光的目的，而Ga的引入可以提高卤化物的引入和提高玻璃的析晶性能，本发明中还引入了Mg，其主要目的是为了通过化学方法进一步消除玻璃中残余的羟基引起的吸收。本发明具有透过波段达到0.4μm～12μm，含盖可见、近红外、中红外、和远红外4个大气窗口，折射率和色散可调，化学稳定性好，降低玻璃成本的特点。本发明全波段硫系玻璃红外透过率≥65％，可见透过率≥70％。

本发明的玻璃可以应用在红外热像仪，红外测温仪，特别是三光合一的成像系统中。

附图说明

图1为实施例1中玻璃的透过率曲线图；

图2为实施例2中玻璃的透过率曲线图。

具体实施方式

通过下面实施例进一步描述本发明，但本发明的内容不只包含下面的实施例。

实施例1：

配方设计：采用S、Ge、Ga、Mg和CsI几种原料，组分设计如下：

S	Ge	Ga	Mg	CsI
					60	20	13	0.1	6.9

具体制备方法如下：

(1)选取纯度为99.999％的S、Ge、Ga、Mg和纯度为99.9％的CsI原料备用，并对CsI原料经过除水处理备用；

(2)在惰性气体保护的配料箱中按配比称取原料，并装入经脱去羟基和有机物处理的安瓿瓶中，对装有配合料的安瓿瓶抽真空至≤10^-5帕，然后用氢氧焰封接安瓿瓶口并放入摇摆炉中；

(3)将摇摆炉以缓慢的速率升温至900℃，并在900℃保温5小时，然后以缓慢的速率降温至600℃，然后将安瓿瓶从摇摆炉中快速取出，并在空气中淬冷至退火温度，然后将安瓿瓶放入到预先升温到退火温度的退火炉中退火；

(4)安瓿瓶放入退火炉后在退火温度保温两小时，然后以5℃/小时的速率缓慢降温至室温后出炉，以消除应力。

实施例1中玻璃的透过率曲线图如图1所示。曲线中的吸收峰为残留的氢氧元素引起的吸收，可以通过原料的处理和配料工艺的改进来进一步消除。

所制的全波段玻璃透过范围宽，玻璃化学稳定性好，转变温度达到360℃。具体性能为：转变温度：360℃，软化温度：390℃，密度(20℃)：2.91g/cm³，硬度(20℃)：152kgf/mm²。

实施例2

配方设计：采用S、Ge、Ga、Mg和CsI几种原料，组分如下：

S	Ge	Ga	Mg	CsI
					56	14	18.5	0.3	11.1

具体制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例2中玻璃的透过率曲线图如图2所示。

所制的全波段玻璃透过范围宽，玻璃化学稳定性好，转变温度高，由于卤化物的大量引入，降低玻璃的成本。该配方比实例1的配方中锗含量有所减少，所以物理性能有所下降，具体性能为：

转变温度：341℃，软化温度：373℃，密度(20℃)：2.87g/cm³，硬度(20℃147kgf/mm²。

Claims

1.一种全波段硫卤玻璃，其特征在于所述玻璃的组成由S、Ge、Ga、Mg、和MX构成，其中，MX为CsI、KBr中的一种或两种的混合物；所述玻璃的组成所占摩尔%为：

S 30～65%；

Ge 10～40%；

Ga 5～20%；

Mg 0.1～1%；

MX 5%≤MХ≤15%；

各原料含量总和为100摩尔%。

2.根据权利要求1所述的全波段硫卤玻璃，其特征在于所述玻璃组成中MX与Ga的比例为1：2。

3.一种制备权利要求1或2所述的全波段硫卤玻璃的方法，其特征在于包括以下制作步骤：

（1）、将纯度为99.999%的S、Ge、Ga、Mg和纯度为99.9%的MX按比例装入经过清洗并经高温脱羟基和有机物处理的石英安瓿瓶中，其中MX 为CsI、KBr中的一种或两种的混合物，两混合物为任意配比；

（2）、抽真空至安瓿瓶内真空度≤10^-5帕，然后用氢氧焰封接；

（3）、然后将封接后的安瓿瓶放入摇摆炉中，缓慢升温至900℃，保温16小时后，缓慢降温到600℃取出，在空气中淬冷至退火温度后放入退火炉中缓慢降温退火。