CN115448584B - 一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法及装置，该装置包括：第一夹持器，一端用于夹持玻璃棒一端，另一端转动连接第一夹持器固定座；第二夹持器，一端用于夹持玻璃棒另一端，另一端转动连接第二夹持器固定座；喷焰器，位于玻璃棒下端，用于给旋转的玻璃棒加热；所述第一夹持器固定座和第二夹持器固定座相对设置。采用本发明的装置和方法，使得高膨胀玻璃棒火抛不炸裂，抛光后表面光滑，与皮层玻璃管界面紧密接触，使得制备的光纤传像元件内部质量优良。

Description

一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法及装置

技术领域

本发明涉及玻璃棒表面加工和光纤传像元件制造领域，特别涉及一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法及装置。

背景技术

众所周知，微光夜视技术对夜间的观察起着非常重要的作用，在夜视领域被广泛应用的微光夜视仪，具有在夜间低照度条件下观察及瞄准的能力，具有分辨力高、体视感好的特点，是士兵夜间作战的主要装备，能够保证士兵在夜间完成探测和瞄准、击中作战目标的任务。在微光夜视技术发展早期，由于受成本约束，对成像分辨率和像质要求均比较低，但是随着光纤传像元器件的发展以及各类电子产品性能提升和价格的降低，高清晰度的微光夜视仪需求逐步实现技术可行，对光纤传像元件的内部质量要求越来越高，从早期的要求内部斑点缺陷的尺寸小于120μm到目前的斑点缺陷尺寸小于50μm，低缺陷已经成为光纤传像元件的主流发展趋势。光纤传像元件的内部质量主要包括内部斑点缺陷与像畸变两个方面，斑点缺陷的缩小能使得分辨的图像更清晰，避免大尺寸斑点缺陷带来的目标误判，而像畸变是指的观测画面的失真程度。其中内部斑点缺陷对视觉效果的影响非常关键，斑点缺陷尺寸越小，传像越清晰，而斑点尺寸大，则会让传像画面中出现很多的“假目标”，所以消除或降低斑点缺陷尺寸对于微光夜视仪的传像清晰度、细节表现等都有很大的帮助。

光纤传像元件包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥、光纤传像束等，是一种性能优异的光电成像元器件，具有数值孔径大，传光效率高，分辨率高，传像清晰、真实，在光学上具有零厚度，结构简单，体积小，重量轻，气密性好，畸变小，斑点少，级间耦合损失小，耦合效率高，能改善边缘像质等特点。光纤传像元件最典型的应用是作为微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起着重要的作用，广泛地应用于军事、刑侦、航天、医疗等领域的各种阴极射线管、摄像管、电荷耦合器件Charge-coupled Device CCD耦合、医疗器械显示屏以及高清晰度电视成像和其他需要传送图像的仪器和设备中，是当今世纪光电子行业的高科技尖端产品。

光纤传像元件的传像机理是利用光学纤维的全反射原理实现的，构成光纤传像元件的光学纤维是由低折射率的皮料玻璃管、高折射率的芯料玻璃棒和光吸收料玻璃丝利用棒管结合和真空拉制工艺经热熔压制备而成的。由于光学纤维完全由皮料玻璃紧密地熔合在一起，各相邻之间的光学纤维靠的近，导致相邻纤维间会出现串光，或者由于制备过程中温度场或者拉制受力不均匀可能导致的皮层玻璃管壁厚不均匀等问题，会导致输入光线会在全反射过程中穿透皮层发生光渗透现象，造成漏光，或者光学纤维的芯料或皮料接触界面因为存在缺陷、间隙或污染物而破坏了光的全反射条件，使光线在此发生了散射，这些散射光进入到相邻纤维中，就造成了串光。而杂散光、漏光或串光的存在是直接影响光纤传像元件的内部质量的重要因素，提高光纤传像元件内部质量的方法主要有两种：一是降低光学纤维拉丝及排板过程中的纤维丝表面的磨损，提高纤维丝的表面质量，此方法相对简单，不过涉及到的生产工序较多，使得斑点缺陷的质量提高有限；二是提高棒管的表面紧密接触度，让芯皮界面尽可能达到完全的光学接触，不因空隙而出现“漏光”的现象，从而彻底解决斑点缺陷的产生。

对于皮料玻璃管来说，由于其是在高温下采用机械拉管成型或者手工拉制成型的方法制备，其表面是天然的火焰抛光流体成型表面，内外表面都光滑如镜，拥有良好的表面光洁度和透过度，而为了实现棒管的匹配，芯料玻璃棒需要经过滚磨才能达到与皮料玻璃管的紧密匹配，但是芯料玻璃棒经过滚圆磨削后，其表面不可避免的存在大小不一的凹坑，芯料玻璃棒无法达到理想的表面光洁度和透光度，如果芯料玻璃棒的表面存在不光洁或杂质，将严重影响与皮层玻璃管的光学接触。而为了提高芯料玻璃棒的表面光洁程度和透光度，一般会对芯料玻璃棒进行抛光处理，通常采用的玻璃棒抛光的方法主要有两种，一是机械磨抛法，利用抛光粉和抛光毛毡对玻璃棒的表面进行研磨抛光处理，缺点是加工周期长、效率低、需要使用大量辅材、生产成本高以及存在抛光不均匀等问题，而且抛光处理过程中会在玻璃棒的表面残留有抛光介质如CeO₂、抛光粉等，这些介质由于颗粒小，会很容易黏附在芯料玻璃棒表面而无法清除，这些杂质颗粒碎屑进入到芯皮界面会影响芯皮界面的传光质量，甚至影响光纤传像元件的内部传像质量；二是化学抛光法，利用酸溶液或碱溶液对玻璃棒表面进行化学腐蚀处理，缺点是会腐蚀掉玻璃棒表面的一些有效化学组分或造成芯皮界面的离子扩散，化学溶液腐蚀能力强，对人体和环境有危害，还存在废液不能回收和处理废液困难等问题。

现有的火焰抛光法多用于石英玻璃或低膨胀系数玻璃，而用于制备光纤传像元件的芯料玻璃是多组分的高膨胀系数玻璃，尚未见报道有一种用于高膨胀玻璃棒的火焰抛光方法及装置。

发明内容

为了解决现有技术存在的用于制备光纤传像元件的高膨胀系数芯料玻璃棒的火焰抛光问题，提升光纤传像元件的内部质量，本发明提供了一种抛光效率高且抛光效果好的高膨胀玻璃棒火焰抛光装置。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高膨胀玻璃棒火焰抛光装置，包括：

第一夹持器，一端用于夹持玻璃棒一端，另一端连接第一夹持器固定座；

第二夹持器，一端用于夹持玻璃棒另一端，另一端连接第二夹持器固定座；

喷焰器，位于玻璃棒下端，用于给旋转的玻璃棒加热；

所述第一夹持器固定座和第二夹持器固定座相对设置。

进一步地，还包括：

火焰喷台，其上设有喷焰器；

滑动导轨，其上设有火焰喷台和第二夹持器固定座；

所述火焰喷台上设有第一移动手柄，所述第二夹持器固定座上设有第二移动手柄。

所述火焰喷台上设有红外测温探头，用于检测玻璃棒的表面温度。

所述第二夹持器所在端为被动旋转端，所述第一夹持器所在端为主动旋转端；或，所述第二夹持器所在端为主动旋转端，所述第一夹持器所在端为被动旋转端。

进一步地，还包括电子控制系统，用于控制玻璃棒的旋转速度和喷焰器的开关和火焰大小。

所述第一夹持器夹持玻璃棒的一端设有第一挡火罩，所述第二夹持器夹持玻璃棒的一端设有第二挡火罩；

所述第一夹持器固定座、玻璃棒及第二夹持器固定座的外围设有防风罩。

所述第一夹持器和第二夹持器的活动夹爪为石墨夹爪、陶瓷夹爪或外层包裹陶瓷纤维保温棉的金属夹爪。

所述喷焰器包括至少一组主燃烧器和副燃烧器，每组中所述主燃烧器的火焰喷头和所述副燃烧器的火焰喷头的连线与所述玻璃棒正投影线的夹角为30°-60°，所述玻璃棒位于所连线中间的正上方，所述正投影线经过所述连线的中点；当为3组以上时，相邻每组中的主燃烧器等间距设置；所述副燃烧器的火焰喷头低于主燃烧器的火焰喷头；

所述主燃烧器的火焰喷头为喇叭状，所述火焰喷头的外径为Φ10-Φ25mm。

本发明还提供一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，包括以下步骤：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将经过研磨、清洗、烘干的玻璃棒一端装夹到第一夹持器，另一端装夹到第二夹持器，并控制玻璃棒匀速转动，转动速度为60-120rad/min；

S2预热：打开副燃烧器并控制温度在580℃-605℃，对玻璃棒预热30-90分钟；

S3火抛处理：预先调整好主燃烧器的火焰喷头的高度、角度以及主、副燃烧器的燃气和氧气的供应量，调节玻璃棒的旋转速度为60-90rad/min，打开各个主燃烧器的火焰喷头，使玻璃棒表面受热火抛处理，当玻璃棒的表面产生熔融流体时，关闭主燃烧器和副燃烧器；

S4测温、冷却及退火：完成火抛处理后，停止玻璃棒的转动，由红外测温探头检测玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至500℃以下后，取下玻璃棒放入退火炉中进行退火，退火工艺为在590-600℃保温100-130min后随炉降温冷却，得到火焰抛光好的高膨胀玻璃棒。

所述研磨包括粗磨和精磨；所述粗磨为采用80-100目金刚砂粗磨50-80分钟；所述精磨为采用160-200目金刚砂精磨50-80分钟。

所述高膨胀玻璃棒为纤芯玻璃棒，由以下摩尔百分含量的组分组成：

与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明的一种高膨胀玻璃棒的火焰抛光方法及装置具有以下特性：

(1)采用本发明的装置和方法能实现自动精确控制，可以有效提高高膨胀芯料玻璃棒的光学均匀性和抛光效率，火焰抛光后玻璃棒不炸裂、不弯曲，且抛光后无杂质产生，无需后续处理，降低生产成本；

(2)火焰抛光效果优良，纤芯玻璃棒表面形成透明光滑的抛光面，光滑的抛光表面的粗糙度为R_Z≤0.3μm，优选R_Z＜0.1μm，能够使纤芯玻璃棒与皮层玻璃管界面紧密接触，有利于芯皮界面性能质量的提高和光纤传像元件内部斑点缺陷的减少。

(3)经过本发明火焰抛光的纤芯玻璃棒与皮层玻璃管匹配拉制的光学纤维内部缺陷少，制备的光纤传像元件的内部质量优良，没有＞50μm的斑点缺陷，且＜50μm的斑点缺陷数量少于3个；

(4)本发明能最大限度的减少各种玻璃棒抛光过程中辅材的使用，火焰抛光效率高，产品质量高，生产成本低，能够避免高温作业对人体可能产生的安全隐患，实现了高膨胀芯料玻璃棒进行火焰抛光的操作，且抛光后无杂质产生，无需后处理。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例提供的高膨胀玻璃棒的研磨示意图；

图2为本发明实施例提供的高膨胀玻璃棒火焰抛光装置的整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的火焰抛光细节示意图。

图1中：101为玻璃棒，12为玻璃棒粘接卡头，13为主动旋转端，14为被动旋转端，15为抛光车床底座。

图2和图3中：100为喷焰器，101为玻璃棒，102为主喷焰器，103为副喷焰器，104为火焰喷台，201为第一夹持器，202为第二夹持器，203为第一挡火罩，204为第二挡火罩，205为第二夹持器固定座，206为第一夹持器固定座，301为防护罩，401为电子控制系统，501为第一移动手柄，502为第二移动手柄，503为滑动导轨。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，但不作为对本发明的限定。

参见图1，为本发明实施例提供的高膨胀玻璃棒的研磨示意图；玻璃棒101火抛前先进行表面研磨，玻璃棒101一端通过玻璃棒粘接卡头12固定在主动旋转端13上，另一端通过玻璃棒粘接卡头12固定在被动旋转端14上，主动旋转端13和被动旋转端14的下方设有抛光车床底座15。通过玻璃棒的转动，使用金刚砂对玻璃棒进行粗磨和精磨。

参见图2和图3，一种高膨胀玻璃棒火焰抛光装置，包括：

第一夹持器201，一端用于夹持玻璃棒101一端，另一端转动连接第一夹持器固定座206；

第二夹持器202，一端用于夹持玻璃棒101另一端，另一端转动连接第二夹持器固定座205；

喷焰器100，位于玻璃棒101下端，用于给旋转的玻璃棒101加热；

第一夹持器固定座206和第二夹持器固定座205相对设置。

本发明的高膨胀玻璃棒火焰抛光的装置，利用火焰的高温加热玻璃棒的表面达到熔化温度，从而使玻璃的表面张力减小以达到抛光的效果，解决了传统的抛光装置抛光效率低、抛光效果差的问题。

进一步地，还包括：

火焰喷台104，其上设有喷焰器100；

滑动导轨503，其上设有火焰喷台104和第二夹持器固定座205；

火焰喷台104上设有第一移动手柄501，第二夹持器固定座205上设有第二移动手柄502。

本发明通过调节火焰喷台控制主、副燃烧器对玻璃棒的加热位置，采用副燃烧器喷射的火焰对玻璃棒进行预热和保温，主燃烧器对玻璃棒进行火抛处理，火抛处理的一般为3-10分钟。当加热处玻璃棒的表面产生熔融流体时，可以移动第一移动手柄加热玻璃棒其他未加热的部位，从而达到实现不同长度玻璃棒表面抛光的目的。通常情况下，主、副燃烧器的设置数目可以适用一定玻璃棒长度的预热和火抛需求，无需移动。通过设置移动的火焰喷台和第二夹持器固定座，可以适用不同长短的玻璃棒的抛光需要，拓展了装置的适用范围，第一移动手柄可以控制火焰喷台在滑动导轨上左右移动，第二移动手柄可以控制第二夹持器固定座带动第二夹持器在滑动导轨上移动，具有移动方便、快捷锁定的优点。

优选地，火焰喷台104上设有红外测温探头，用于检测玻璃棒的表面温度。

通过温度的实时监测，达到统一温度标准，提高产品质量。

优选地，第二夹持器202所在端为被动旋转端，第一夹持器201所在端为主动旋转端，或，第二夹持器202所在端为主动旋转端，第一夹持器201所在端为被动旋转端。

本发明的装置通过第一夹持器提供旋转动力带动玻璃棒和第二夹持器旋转，从而实现玻璃棒的旋转。设置一端提供主动力进行玻璃棒的旋转，防止两端同时提供动力不匹配将玻璃棒扭断的缺陷。

进一步地，还包括电子控制系统401，用于控制玻璃棒101的旋转速度和喷焰器100的开关和火焰大小。

为了实现自动控制，通过电子控制系统自动控制玻璃棒的旋转速度和喷焰器的开关和开关的大小，从而控制火焰抛光强度。

优选地，第一夹持器201夹持玻璃棒101的一端设有第一挡火罩203，第二夹持器202夹持玻璃棒101的一端设有第二挡火罩204；

第一夹持器固定座206、玻璃棒101及第二夹持器固定座205的外围设有防风罩301。

第一夹持器201和第二夹持器201的活动夹爪为石墨夹爪、陶瓷夹爪或外层包裹陶瓷纤维保温棉的金属夹爪。活动夹爪可以由石墨或陶瓷制成，也可以是金属外层包裹有陶瓷纤维保温棉；夹持器的活动夹爪优选由石墨材质制成，可以在不对玻璃棒表面造成损伤的条件下，实现对玻璃棒的直接接触紧固。

设置挡火罩，是为了防止热辐射对夹持器的损伤。由于火焰抛光喷焰口是一个开放的系统，外界环境气流会影响火焰的稳定性，外界环境气流会带走一部分燃烧热，常规的火焰抛光方法会使得玻璃棒在高温火焰抛光过程中存在炸裂问题，为防止玻璃棒冷热不均发生收缩或者炸裂情况，需将本发明的玻璃棒在带有防风罩的火焰中抛光处理。设置防风罩可以防止热量的流失和流动空气对高膨胀玻璃棒的表面造成炸裂，还能够避免高温作业对人体可能产生的安全隐患；

参见图2，喷焰器100包括至少一组主燃烧器102和副燃烧器103，当为3组以上时，每组中的主燃烧器102沿着第一直线设置，副燃烧器103沿着第二直线设置，第一直线与第二直线、玻璃棒相互平行，每组中主燃烧器102的火焰喷头和副燃烧器103的火焰喷头的连线与第一直线的夹角优选为60°，也可以是30°、40°、45°或50°，即连线与所述玻璃棒正投影线的夹角为60°，正投影线经过所述连线的中点，相邻每组中的主燃烧器102等间距设置；副燃烧器103的火焰喷头低于主燃烧器102的火焰喷头；

主燃烧器102的火焰喷头的喷口为喇叭状，所述喷口的外径为Φ10-Φ25mm，当外径大于Φ25mm时，火焰无法集中加热，会使得玻璃棒表面抛光效率降低；当外径小于Φ10mm时，火焰太过于集中而使得玻璃棒表面产生流体现象。

主燃烧器和副燃烧器交叉设置，保证了玻璃棒加热的均匀性。设置喇叭状开口，以便扩大火焰与玻璃棒的接触面积，实现了快速加热。

打开各个主燃烧器的火焰喷头后，玻璃棒的旋转速度为60-90rad/min，利用旋转对高温加热的玻璃区域进行二次高温均化处理，车床转动速度以玻璃棒不会因重力软化成“弓形”为宜，根据抛光时间设定玻璃棒的旋转速度，优选旋转速度为72-90rad/min，若旋转速度过快，则玻璃棒表面温度受热不均匀，若旋转速度过慢，则玻璃棒内部会受热软化，进而导致玻璃棒变形。为了获取富氧气氛，需要增加氧气流量，主、副燃烧器的燃气和氧气的供应量均为1∶(1.1-1.5)。

以下实施例中制备纤芯玻璃棒所用原料及原料要求如下：

石英砂(高纯，150μm筛上物为1％以下、45μm筛下物为30％以下、Fe₂O₃含量小于0.01wt.％)、硼酸或硼酐(400μm筛上物为10％以下、63μm筛下物为10％以下)、碳酸钙(分析纯，平均粒径250μm)、碳酸锶(分析纯，纯度≥99.0％)、硝酸钡(分析纯，纯度≥99.0％)、二氧化钛(化学纯)、三氧化二镧(5N)、三氧化二钆(5N)、五氧化二铌(5N)。

表1实施例的化学组成(mol.％)和玻璃性能

本发明的纤芯玻璃棒具有以下性能：

(1)具有合适的热膨胀系数，在30～300℃范围的平均线热膨胀系数为(89±4)×10^-7/℃；

(2)具有高折射率，折射率n_D为1.79～1.82；

(3)具有良好的抗析晶性能，析晶温度大于850℃；

(4)具有良好的对可见光辐射透明和良好的化学稳定性。

(5)不含有对环境有危害的重金属元素氧化物如As₂O₃、Sb₂O₃、PbO、CdO等；

(6)具有与皮层玻璃相匹配的粘度特性；

(7)具有合适的玻璃熔制成型温度。

本发明的纤芯料玻璃棒使用稀土氧化物以提高玻璃的折射率，提高光纤传像元件芯料玻璃的折射率后，不仅可以提高玻璃的有效数值孔径，而且能很好的提高光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥等的各项性能。

下面通过具体实施例对本发明的抛光方法做进一步的说明。

实施例1

所用的纤芯玻璃棒按照以下的方法制备：

按表1实施例1玻璃成份选择原料，并且要求对玻璃原料中的变价元素的氧化物如Fe₂O₃等进行严格控制，成品玻璃Fe₂O₃含量小于150PPm，并使其配料满足表1的玻璃化学组成，然后使用铂金坩埚在1550℃温度下熔融6小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2至3次的搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1420℃温度澄清2小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为605℃保温2小时后用24小时降温至100℃，再随炉冷却至室温。其测试性能如表1所示，(1)折射率为1.81；(2)30-300℃的平均线膨胀系数85×10^-7/℃。

所述纤芯玻璃棒火焰抛光方法，包括以下步骤：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将玻璃棒经过100目金刚砂粗磨1小时，再用200目的金刚砂精磨1小时，用水清洗玻璃棒，再在100℃温度下烘干11小时，然后将玻璃棒一端装夹到第一夹持器，另一端装夹到第一夹持器，并控制玻璃棒匀速转动，转动速度250rad/min；

S2预热：电子控制系统控制打开副燃烧器，控制温度600℃，使用副燃烧器喷射的火焰对玻璃棒的四周进行预加热；预加热时间为60分钟；

S3火抛处理：预先调整好主燃烧器的火焰喷头的高度、角度以及主加热区的燃气和氧气的供应量为1∶1.3，调节好副燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.2，调节玻璃棒的旋转速度为80rad/min，打开各个主燃烧器的火焰喷头，使玻璃棒表面受热火抛均匀，当玻璃棒的表面产生熔融流体时，关闭主燃烧器和副燃烧器；

S4测温、冷却及退火：完成火抛处理后，停止玻璃棒的转动，由红外测温探头检测玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至500℃以下后，取下玻璃棒放入退火炉中进行退火，退火工艺为在595℃保温120min后随炉降温冷却，得到火焰抛光好的高膨胀玻璃棒。

因为存在于玻璃棒表面的凹纹深度一般为几微米，所以需要重复2-5次火焰抛光才能完全除去，确定好玻璃棒需要进行火焰抛光的时间，为了防止抛光过程中玻璃棒被污染，所以选择清洁的房间进行，抛光环境清洁度在十万级以上。

实施例2

所用的纤芯玻璃棒按照以下的方法制备：

玻璃实际组成参照表1实施例2，使用与实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1500℃下熔融8小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1400℃温度澄清1.5小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为600℃保温1.5小时后用23小时降温至100℃，再随炉冷却至室温。

采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.81；30-300℃的平均线膨胀系数91×10^-7/℃。

所述纤芯玻璃棒火焰抛光方法，与实施例1的纤芯玻璃棒火焰抛光方法基本相同，所不同的是：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将玻璃棒经过90目金刚砂粗磨1小时，再用180目的金刚砂精磨1小时，用水清洗玻璃棒，再在120℃温度下烘干10小时，控制玻璃棒匀速转动，转动速度150rad/min；

S2预热：电子控制系统控制打开副燃烧器，控制温度605℃；预加热时间为30分钟；

S3火抛处理：调节主燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.1，调节好副燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.5，调节玻璃棒的旋转速度为60rad/min。

S4测温、冷却及退火：退火工艺为在595℃保温110min。

实施例3

所用的纤芯玻璃棒按照以下的方法制备：

玻璃实际组成参照表1实施例3，使用与实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1480℃下熔融10小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行3次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1380℃温度澄清2.5小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为595℃保温2.5小时后用20小时降温至100℃，再随炉冷却至室温度

采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.80；30-300℃的平均线膨胀系数93×10^-7/℃。

所述纤芯玻璃棒火焰抛光方法，与实施例1的纤芯玻璃棒火焰抛光方法基本相同，所不同的是：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将玻璃棒经过80目金刚砂粗磨1小时，再用160目的金刚砂精磨1小时，用水清洗玻璃棒，再在80℃温度下烘干12小时，控制玻璃棒匀速转动的速度为350rad/min；

S2预热：电子控制系统控制打开副燃烧器，控制温度580℃；预加热时间为90分钟；

S3火抛处理：调节主燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.5，调节好副燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.1，调节玻璃棒的旋转速度为90rad/min。

S4测温、冷却及退火：退火工艺为在600℃保温100min。

实施例4

所用的纤芯玻璃棒按照以下的方法制备：

玻璃实际组成参照表1实施例4，使用与实施例1相同的原料及原料要求，并且采取在1450℃下熔融5小时，在玻璃熔制过程中，对玻璃进行2-3次搅拌，使玻璃熔制均匀，待玻璃熔融后，再降温至1390℃温度澄清2小时，然后再将熔融玻璃液浇铸成规定的测试制品要求，再进行退火，退火工艺为610℃保温2小时后用24小时降温至100℃，再随炉冷却至室温，

采用与实施例1相同的测试条件，在表1显示了试样的基本性能。(1)折射率为1.82；30-300℃的平均线膨胀系数89×10-7/℃。

所述纤芯玻璃棒火焰抛光方法，与实施例1的纤芯玻璃棒火焰抛光方法基本相同，所不同的是：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将玻璃棒经过100目金刚砂粗磨1小时，再用180目的金刚砂精磨1小时，用水清洗玻璃棒，再在110℃温度下烘干11小时，控制玻璃棒匀速转动的速度为300rad/min；

S2预热：电子控制系统控制打开副燃烧器，控制温度585℃；预加热时间为40分钟；

S3火抛处理：调节主燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.3，调节好副燃烧器的燃气和氧气的供应量为1∶1.4，调节玻璃棒的旋转速度为72rad/min。

S4测温、冷却及退火：退火工艺为在590℃保温130min。

本发明抛光后的高膨胀芯料玻璃棒可应用于光纤传像元件，该光纤传像元件可应用于微光像增强器中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1固定玻璃棒后匀速转动：将经过研磨、清洗、烘干的玻璃棒一端装夹到第一夹持器，另一端装夹到第二夹持器，并控制玻璃棒匀速转动，转动速度为60-120rad/min；

S2预热：打开副燃烧器并控制温度在580℃-605℃，对玻璃棒预热30-90分钟；

S3火抛处理：预先调整好主燃烧器的火焰喷头的高度、角度以及主、副燃烧器的燃气和氧气的供应量，调节玻璃棒的旋转速度为60-90rad/min，打开各个主燃烧器的火焰喷头，使玻璃棒表面受热火抛处理，当玻璃棒的表面产生熔融流体时，关闭主燃烧器和副燃烧器；

S4测温、冷却及退火：完成火抛处理后，停止玻璃棒的转动，由红外测温探头检测玻璃棒表面的温度，待其自然冷却至500℃以下后，取下玻璃棒放入退火炉中进行退火，退火工艺为在590-600℃保温100-130min后随炉降温冷却，得到火焰抛光好的高膨胀玻璃棒；

所述高膨胀玻璃棒为纤芯玻璃棒，由以下摩尔百分含量的组分组成：

所述高膨胀玻璃棒进行火焰抛光所使用的火焰抛光装置，包括：

第一夹持器，一端用于夹持玻璃棒一端，另一端转动连接第一夹持器固定座；

第二夹持器，一端用于夹持玻璃棒另一端，另一端转动连接第二夹持器固定座；

喷焰器，位于玻璃棒下端，用于给旋转的玻璃棒加热；

所述第一夹持器固定座和第二夹持器固定座相对设置。

2.根据权利要求1所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，还包括：

火焰喷台，其上设有喷焰器；

滑动导轨，其上设有火焰喷台和第二夹持器固定座；

所述火焰喷台上设有第一移动手柄，所述第二夹持器固定座上设有第二移动手柄。

3.根据权利要求2所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，所述火焰喷台上设有红外测温探头，用于检测玻璃棒的表面温度。

4.根据权利要求1所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，所述第二夹持器所在端为被动旋转端，所述第一夹持器所在端为主动旋转端；或，所述第二夹持器所在端为主动旋转端，所述第一夹持器所在端为被动旋转端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，还包括电子控制系统，用于控制玻璃棒的旋转速度和喷焰器的开关和火焰大小。

6.根据权利要求5所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，所述第一夹持器夹持玻璃棒的一端设有第一挡火罩，所述第二夹持器夹持玻璃棒的一端设有第二挡火罩；

所述第一夹持器固定座、玻璃棒及第二夹持器固定座的外围设有防风罩。

7.根据权利要求5所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，所述第一夹持器和第二夹持器的活动夹爪为石墨夹爪、陶瓷夹爪或外层包裹陶瓷纤维保温棉的金属夹爪。

8.根据权利要求5所述的高膨胀玻璃棒火焰抛光方法，其特征在于，所述喷焰器包括至少一组主燃烧器和副燃烧器，每组中所述主燃烧器的火焰喷头和所述副燃烧器的火焰喷头的连线与所述玻璃棒正投影线的夹角为30°-60°，所述玻璃棒位于所连线中间的正上方，所述正投影线经过所述连线的中点；当为3组以上时，相邻每组中的主燃烧器等间距设置；所述副燃烧器的火焰喷头低于主燃烧器的火焰喷头；

所述主燃烧器的火焰喷头为喇叭状，所述火焰喷头的外径Φ10-Φ25mm。

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