CN113582541A - 一种高透过率的功能玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高透过率的功能玻璃及其制备方法，所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100‑x‑y)，其中，x=15‑25，y=55‑65；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.2~0.5%的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1‑2份、Mg1‑2份、TeCl4 3‑5份。本发明所述的高透过率的功能玻璃及其制备方法，配方设置合理，结构稳定性更高，减少了杂质对红外透过性能的影响，红外透过率高，制备工艺简单，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于玻璃技术领域，具体涉及一种高透过率的功能玻璃及其制备方法。
背景技术
功能玻璃是通过改变玻璃化学成分或采取适当的工艺和加工方法,将一定的物理性质、化学性质、生物学性质等赋予玻璃体,使其获得所需的功能.功能玻璃按主要使用性能可大致分为七类：光功能玻璃、电功能玻璃、磁功能玻璃、机械功能玻璃、生物功能玻璃、化学功能玻璃、热功能玻璃.作为高技术产业,功能玻璃行业具有很强的产业辐射性能,尤其是在太阳能、风能、船舶、航空、电子信息、交通制造、汽车零部件、新型建材、生物化学、石油管道运输等产业领域具有极为广阔的应用空间。
硫系玻璃是一种制备红外光学元件的光功能玻璃，以S，Se，Te等元素周期表VIA族元素为主，掺入其它元素所制成。硫系玻璃在整体红外波长范围内透过良好，但是其红外透过各项性能如透过率、截止波长会随其组元成分及配比发生改变。此外，杂质一直是影响硫系玻璃红外透过性能的最主要因素之一，现有技术中的硫系玻璃制备工艺容易引入影响红外传输性能的元素和容易析晶的成分，如碱金属等，需要研发出一种高透过率的功能玻璃及其制备方法，以来解决上述技术问题。
中国专利申请号为CN202010846185.3公开了一种以非球面硫系玻璃为基底的红外增透膜及其制备方法，目的是在非球面硫系玻璃基底上双面镀膜容易脱膜的问题，没有对硫系玻璃的透过率进行提高和对硫系玻璃制备工艺容易引入影响红外传输性能的元素和容易析晶的成分的问题进行解决。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种高透过率的功能玻璃及其制备方法，配方设置合理，结构稳定性更高，减少了杂质对红外透过性能的影响，红外透过率高，制备工艺简单，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高透过率的功能玻璃，所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x＝15-25，y＝55-65；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.2～0.5％的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1-2份、Mg1-2份、TeCl4 3-5份。
本发明所述的高透过率的功能玻璃，配方设计合理，所述功能玻璃是以Se这一硫族元素为基础，引入Ge、Sb这一玻璃网络形成元素形成的非晶态共价网络结构，Se具有优异的玻璃形成能力，由相互连接的链和环组成，平均配位数为2.1，当向Se中加入Ge、Sb元素时会打破Se的链结构，原子重新排列，形成新的三角结构，其中，Sb原子是分布在Se链和次要Sb相的其他组成相中，形成三维交联结构，而处于熔融状态下的Ge原子与Se原子会形成类似于SiO2四面体结构的GeSe2，使得功能玻璃的结构稳定更高。
杂质一直是影响功能玻璃的红外透过性能的最主要因素之一。功能玻璃中某一特定波长的红外吸收分为固有吸收和外来吸收，造成外来吸收的最主要的杂质是氢和氧，这些杂质在玻璃网络中形成X-O键和X-H键。为了提高功能玻璃的透过性，本发明采用除杂剂进行除杂，本发明采用的Ge、Se、Sb的纯度均为99.999％，所述除杂剂的配方设计合理，通过TeCl4去除杂质氢，高温下TeCl4极易与氢离子发生反应生成HCI气体，生成的HCI气体可以经由抽真空排出，留下的微量Te4+作为玻璃组分形成网络结构；Al、Mg去除杂质氧、水分子，Al与氧发生反应生成Al2O3，Mg极易与氧结合生成氧化镁，反应式：2Mg+O2＝2MgO，并且Mg-O键的稳定性较高，玻璃原料中的氧就易被Mg所俘获，从而减少了氧与Se、Sb、Ge元素化合，Mg也易与水反应，Mg+H2O＝Mg(OH)2+H2，生成的H2可以经由抽真空排出，反应生成的Al2O3和MgO均可通过蒸馏法去除。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃，所述有机硅聚合物，按质量份数计，主要由以下组分构成：9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物80-100份、乙烯基二乙氧基硅烷100-120份、偶氮二异庚腈0.1-0.3份。
本发明还涉及所述高透过率的功能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对Ge、Se、Sb进行干燥处理，并且将Ge、Se、Sb以及除杂剂中的Al、Mg放置于真空手套箱内进行保存，所述除杂剂中的TeCl4放入真空收纳盒中在冰箱低温保存；配置浓度为5％的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡1-2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡10-12h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗20-30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为150-180℃，时间为10-12h，然后放入真空手套箱备用；
(2)装料：按照所述功能玻璃的摩尔组成称量干燥处理后的Ge、Se、Sb，按照除杂剂的质量份数配比称量干燥处理后的Al、Mg、TeCl4，然后充分混合，得到混合料；
(3)熔封：采用适合所述异形石英安瓿管口内径的漏斗将混合料装入异形石英安瓿内，装料完成后，使用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备继续对异形石英安瓿进行抽真空处理，然后对异形石英安瓿进行熔封；
(4)烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，烧制完成后取出淬冷，得到功能玻璃。
本发明所述的高透过率的功能玻璃的制备方法，制备步骤设计合理，首先为了减少空气中碳、氢、氧气体及水分杂质侵蚀Ge、Se、Sb、Al等原料，对其进行了干燥处理然后放入真空手套箱保存，由于TeCl4在室温下极易吸收空气中的水分，故而将其放入真空收纳盒中至冰箱低温保存；异形石英安瓿在制作过程可能会引入杂质，在高温下会释放羟基，通过异形石英安瓿内部进行清洗，减少异形石英安瓿内壁杂质含量，中和羟基，避免其他吸附物污染玻璃原料。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述异形石英安瓿分为石英管一1、石英管二2两部分，所述石英管一1与石英管二2平行设置，所述石英管一1的左端为管口，所述石英管二2的左端也为管口，所述A腔室1的右端顶部通过连接管3与石英管二2的管口连通；所述混合料通过适合石英管一1内径的漏斗装入石英管一1内。
所述异形石英安瓿分为石英管一、石英管二两部分，用以蒸馏除杂。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热0.5-1.0h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一(1)的管口处缓慢移动进行预热，石英管一(1)的管口受热均匀后熔封。
所述异形石英安瓿配合抽真空处理进行蒸馏提纯，在抽真空过程中，加热条件下，TeCl4与原料中的氢元素反应生成HCl、Mg与原料中的水反应生成H2被抽送出异形石英安瓿。熔封后的异形石英安瓿，在烧制过程中，利用Ge、Se、Sb单质元素的蒸气压与元素氧化物或杂质集团的蒸气压有较大差异的特点，使玻璃熔体和反应生成的Al2O3和MgO杂质分离，反应生成的Al2O3和MgO残留在异形石英安瓿石英管一的底部，而玻璃熔体在石英管二内，从而达到提纯的目的。所述异形石英安瓿的结构设计可以在同一容器内完成两次提纯过程，使原料避免了与外界接触，从而保持在整个制备过程中异形石英安瓿的真空度，保证了蒸馏提纯的效果。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度。
这一设计是为了防止Ge、Se、Sb挥发集中在石英管二的头部，使成分出现误差，造成所述异形石英安瓿的破裂。
进一步的，上述的高透过率的功能玻璃的制备方法，所述淬冷是在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明公开的高透过率的功能玻璃，配方设计合理，是以Se这一硫族元素为基础，引入Ge、Sb这一玻璃网络形成元素形成的非晶态共价网络结构，当向Se中加入Ge、Sb元素时会打破Se的链结构，原子重新排列，形成新的三角结构，其中，Sb原子是分布在Se链和次要Sb相的其他组成相中，形成三维交联结构，而处于熔融状态下的Ge原子与Se原子会形成类似于SiO2四面体结构的GeSe2，使得功能玻璃的结构稳定更高，红外透过性能更好；
(2)本发明公开的高透过率的功能玻璃，所述除杂剂的配方设计合理，除杂效果好，提高了功能玻璃的透过性；
(3)本发明提出的高透过率的功能玻璃及其制备方法，制备方法简单且具有很高的灵活性，述异形石英安瓿的结构设计可以在同一容器内完成两次提纯过程，使原料避免了与外界接触，从而保持在整个制备过程中异形石英安瓿的真空度，保证了蒸馏提纯的效果。
附图说明
图1为本发明所述高透过率的功能玻璃的制备方法的异形石英安瓿结构示意图；
图中：石英管一1、石英管二2、连接管3、a玻璃熔体、b反应生成的Al2O3和MgO。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例、实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种高透过率的功能玻璃，所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x＝15-25，y＝55-65；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.2～0.5％的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1-2份、Mg1-2份、TeCl4 3-5份。
进一步的，所述异形石英安瓿分为石英管一1、石英管二2两部分，所述石英管一1与石英管二2平行设置，所述石英管一1的左端为管口，所述石英管二2的左端也为管口，所述A腔室1的右端顶部通过连接管3与石英管二2的管口连通。
实施例1
所述高透过率的功能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对Ge、Se、Sb进行干燥处理，并且将Ge、Se、Sb以及除杂剂中的Al、Mg放置于真空手套箱内进行保存，所述除杂剂中的TeCl4放入真空收纳盒中在冰箱低温保存；配置浓度为5％的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡12h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为160℃，时间为12h，然后放入真空手套箱备用；
(2)装料：所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x＝22，y＝60；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.4％的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1份、Mg2份、TeCl43份，称料，然后充分混合，得到混合料；所述混合料通过适合石英管一1内径的漏斗装入石英管一1内，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；
(3)熔封：装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理；抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热1.0h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一1的管口处缓慢移动进行预热，石英管一1的管口受热均匀后熔封；
(4)烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h，分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度；在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷，得到功能玻璃；
实施例2
所述高透过率的功能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对Ge、Se、Sb进行干燥处理，并且将Ge、Se、Sb以及除杂剂中的Al、Mg放置于真空手套箱内进行保存，所述除杂剂中的TeCl4放入真空收纳盒中在冰箱低温保存；配置浓度为5％的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡12h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为160℃，时间为12h，然后放入真空手套箱备用；
(2)装料：所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x＝20，y＝65；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.5％的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1.5份、Mg1.5份、TeCl4 4份，称料，然后充分混合，得到混合料；所述混合料通过适合石英管一1内径的漏斗装入石英管一1内，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；
(3)熔封：装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理；抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热0.8h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一1的管口处缓慢移动进行预热，石英管一1的管口受热均匀后熔封；
(4)烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h，分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度；在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷，得到功能玻璃；
实施例3
所述高透过率的功能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对Ge、Se、Sb进行干燥处理，并且将Ge、Se、Sb以及除杂剂中的Al、Mg放置于真空手套箱内进行保存，所述除杂剂中的TeCl4放入真空收纳盒中在冰箱低温保存；配置浓度为5％的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡12h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为160℃，时间为12h，然后放入真空手套箱备用；
(2)装料：所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x＝23，y＝63；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.45％的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1份、Mg1.5份、TeCl4 4份，称料，然后充分混合，得到混合料；所述混合料通过适合石英管一1内径的漏斗装入石英管一1内，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；
(3)熔封：装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理；抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热0.6h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一1的管口处缓慢移动进行预热，石英管一1的管口受热均匀后熔封；
(4)烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h，分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度；在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷，得到功能玻璃；
对比例1
所述高透过率的功能玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：对Se进行干燥处理，并且将Se放置于真空手套箱内进行保存；配置浓度为5％的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡12h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为160℃，时间为12h，然后放入真空手套箱备用；
(2)装料：所述功能玻璃的原料为Se，将Se通过适合石英管一1内径的漏斗装入石英管一1内，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；
(3)熔封：装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理；抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热0.5h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一1的管口处缓慢移动进行预热，石英管一1的管口受热均匀后熔封；
(4)烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h，分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度；在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷，得到功能玻璃。
效果验证：
对由上述实施例1、实施例2、实施例3得到的高透过率的功能玻璃以及对比例1得到的功能玻璃进行红外透过率检测。
(1)均匀性：将上述实施例1、实施例2、实施例3得到的高透过率的功能玻璃制成Φ50mm×2mm的试样，采用扫描能谱分析法对各试样从中心向边缘依次做成分及含量测试，定量地说明上述实施例1、实施例2、实施例3得到的高透过率的功能玻璃成分分布均匀性，结果见表1、2、3。
表1EDS测量实施例1的元素分布
表2EDS测量实施例2的元素分布
表3EDS测量实施例3的元素分布
由上可得，上述实施例1、实施例2、实施例3得到的高透过率的功能玻璃的分布均匀性良好。
(2)红外透过率：将上述实施例1、实施例2、实施例3得到的高透过率的功能玻璃以及对比例1得到的功能玻璃制成Φ50mm×2mm的试样，采用Thermo-Nicolet-Nexus型傅里叶变换红外光谱仪作为红外透过率测试仪，其工作原理是由光源发出的一束光通过分束器是被分为两束：一束透过定镜返回分束器，再反射入样品池到检测器；而经过分束器的另一束光反射到动镜再返回分束器与定镜束形成干涉光透过样品，计算机对光信号干涉图函数进行傅里叶变换，得到光谱信息，通过光谱信息计算出红外透过率。其中，测试频率范围为400-4000cm-1，转化为功能玻璃的实际透过范围为2.5-25μm。测试结果见表4。
表4红外透过率
| 厚度(mm) | 红外透过率(％) | |
| 实施例1 | 2.0 | 69.2 |
| 实施例2 | 2.0 | 68.9 |
| 实施例3 | 2.0 | 69.5 |
| 对比例1 | 2.0 | 63.6 |
本发明所述的高透过率的功能玻璃，配方设计合理，所述功能玻璃是以Se这一硫族元素为基础，引入Ge、Sb这一玻璃网络形成元素形成的非晶态共价网络结构，Se具有优异的玻璃形成能力，由相互连接的链和环组成，平均配位数为2.1，当向Se中加入Ge、Sb元素时会打破Se的链结构，原子重新排列，形成新的三角结构，其中，Sb原子是分布在Se链和次要Sb相的其他组成相中，形成三维交联结构，而处于熔融状态下的Ge原子与Se原子会形成类似于SiO2四面体结构的GeSe2，使得功能玻璃的结构稳定更高。
杂质一直是影响功能玻璃的红外透过性能的最主要因素之一。功能玻璃中某一特定波长的红外吸收分为固有吸收和外来吸收，造成外来吸收的最主要的杂质是氢和氧，这些杂质在玻璃网络中形成X-O键和X-H键。为了提高功能玻璃的透过性，本发明采用除杂剂进行除杂，本发明采用的Ge、Se、Sb的纯度均为99.999％，所述除杂剂的配方设计合理，通过TeCl4去除杂质氢，高温下TeCl4极易与氢离子发生反应生成HCI气体，生成的HCI气体可以经由抽真空排出，留下的微量Te4+作为玻璃组分形成网络结构；Al、Mg去除杂质氧、水分子，Al与氧发生反应生成Al2O3，Mg极易与氧结合生成氧化镁，反应式：2Mg+O2＝2MgO，并且Mg-O键的稳定性较高，玻璃原料中的氧就易被Mg所俘获，从而减少了氧与Se、Sb、Ge元素化合，Mg也易与水反应，Mg+H2O＝Mg(OH)2+H2，生成的H2可以经由抽真空排出，反应生成的Al2O3和MgO均可通过蒸馏法去除。
进一步的，本发明所述的高透过率的功能玻璃的制备方法，制备步骤设计合理，首先为了减少空气中碳、氢、氧气体及水分杂质侵蚀Ge、Se、Sb、Al等原料，对其进行了干燥处理然后放入真空手套箱保存，由于TeCl4在室温下极易吸收空气中的水分，故而将其放入真空收纳盒中至冰箱低温保存；异形石英安瓿在制作过程可能会引入杂质，在高温下会释放羟基，通过异形石英安瓿内部进行清洗，减少异形石英安瓿内壁杂质含量，中和羟基，避免其他吸附物污染玻璃原料。
进一步的，所述异形石英安瓿配合抽真空处理进行蒸馏提纯，在抽真空过程中，加热条件下，TeCl4与原料中的氢元素反应生成HCl、Mg与原料中的水反应生成H2被抽送出异形石英安瓿。熔封后的异形石英安瓿，在烧制过程中，利用Ge、Se、Sb单质元素的蒸气压与元素氧化物或杂质集团的蒸气压有较大差异的特点，使玻璃熔体a和反应生成的Al2O3和MgO杂质分离，反应生成的Al2O3和MgOb残留在异形石英安瓿石英管一1的底部，而玻璃熔体在石英管二2内，从而达到提纯的目的。所述异形石英安瓿的结构设计可以在同一容器内完成两次提纯过程，使原料避免了与外界接触，从而保持在整个制备过程中异形石英安瓿的真空度，保证了蒸馏提纯的效果。
进一步的，所述分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度。这一设计是为了防止Ge、Se、Sb挥发集中在石英管二2的头部，使成分出现误差，造成所述异形石英安瓿的破裂。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高透过率的功能玻璃，其特征在于，所述功能玻璃的摩尔组成按化学式表示为GexSeySb(100-x-y)，其中，x=15-25，y=55-65；所述功能玻璃在制备时，在Ge、Se、Sb的玻璃原料中加入质量百分比为0.2~0.5%的除杂剂；所述除杂剂，按质量份数计，主要由以下组分构成：Al1-2份、Mg1-2份、TeCl4 3-5份。
2.根据权利要求1所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）干燥：对Ge、Se、Sb进行干燥处理，并且将Ge、Se、Sb以及除杂剂中的Al、Mg放置于真空手套箱内进行保存，所述除杂剂中的TeCl4放入真空收纳盒中在冰箱低温保存；配置浓度为5%的氢氟酸装满异形石英安瓿浸泡1-2h，继而用去离子水反复清洗3—4遍，接下来用丙酮装满异形石英安瓿浸泡10-12 h，再用蒸馏水反复清洗3—4遍，最后在异形石英安瓿里注满去离子水放在超声波清洗仪中清洗20-30min，通过真空烘箱烘干异形石英安瓿，所述真空烘箱的温度设定为150-180℃，时间为10-12h，然后放入真空手套箱备用；
（2）装料：按照所述功能玻璃的摩尔组成称量干燥处理后的Ge、Se、Sb，按照除杂剂的质量份数配比称量干燥处理后的Al、Mg、TeCl4，然后充分混合，得到混合料，采用适合所述异形石英安瓿管口内径的漏斗将混合料装入异形石英安瓿内；
（3）熔封：装料完成后，使用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备继续对异形石英安瓿进行抽真空处理，然后对异形石英安瓿进行熔封；
（4）烧制：将熔封后的异形石英安瓿放入分段式摇摆炉中烧制，烧制完成后取出淬冷，得到功能玻璃。
3.根据权利要求2所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述异形石英安瓿分为石英管一（1）、石英管二（2）两部分，所述石英管一（1）与石英管二（2）平行设置，所述石英管一（1）的左端为管口，所述石英管二（2）的左端也为管口，所述A腔室（1）的右端顶部通过连接管（3）与石英管二（2）的管口连通；所述混合料通过适合石英管一（1）内径的漏斗装入石英管一（1）内。
4.根据权利要求3所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述装料的操作过程是在充满氮气的真空手套箱内进行；装料完成后，迅速将所述异形石英安瓿取出真空手套箱，采用事先抽真空的高真空悬浮熔炼联合设备对所述异形石英安瓿进行抽真空处理。
5.根据权利要求3所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述抽真空处理的过程中用电加热炉150℃对所述异形石英安瓿加热0.5-1.0h，待所述异形石英安瓿的真空度达到1×10-3Pa时，除去电加热炉，待所述异形石英安瓿冷却后用氢氧焰在石英管一（1）的管口处缓慢移动进行预热，石英管一（1）的管口受热均匀后熔封。
6.根据权利要求2所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述烧制过程中，分段式摇摆炉的温度先设定为250℃，保温12h；然后分段式摇摆炉升温至900℃，保温24h。
7.根据权利要求6所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述分段式摇摆炉对所述异形石英安瓿定时摇摆，并且确保所述异形石英安瓿的上部温度高于下部温度。
8.根据权利要求2所述高透过率的功能玻璃的制备方法，其特征在于，所述淬冷是在所述异形石英安瓿的温度降到800℃时，采用空冷的方式进行淬冷。
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