1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)硫酸鹽玻璃的制備及其性能研究摘要硫酸鹽系統(tǒng)玻璃具有良好的玻璃形成能力和優(yōu)越的線性、非線性光學(xué)性能，因此以Te6、Nb2O5為主的各種硫酸鹽玻璃的研究逐漸成為線性、非線性光學(xué)玻璃材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。TeO2-AlF3-BaCl2-Nb2O5系統(tǒng)是一個(gè)尚未被人研究的新型多組分氧鹵硫酸鹽玻璃系統(tǒng)。硫酸鹽玻璃因具有較低聲子能量，較高折射率和絕緣常數(shù)，較寬紅外透過(guò)范圍，較低熔化溫度等優(yōu)點(diǎn)，可被用于光通信元器件、紅外光學(xué)材料、非線性光學(xué)材料等方面。然而單純TeO2很難形成玻璃，通常在TeO2中加入一些氧化物或鹵化物時(shí)可提高玻璃的形成能力和穩(wěn)定性。所以本研究旨在探索一種新型的具有

2、優(yōu)良中紅外透過(guò)特性的氧氯硫酸鹽玻璃。(1)主要選用TeO,NbQ等為原料用傳統(tǒng)熔融法制備玻璃，確定玻璃的形成范圍；(2)研究玻璃的熱學(xué)、光學(xué)性能；(3)研究稀土摻雜對(duì)玻璃性能的影響。關(guān)鍵詞：端花酸鹽玻璃，氟氯比，成玻范圍，稀土摻雜洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）英文題目ABSTRACTTelluriteglasseshavegoodglassformingabilityandsuperiortothelinearandnonlinearopticalproperties,sostudyonvariouskindsoftelluriteglasswithTeO2,Nb2O5graduallybeco

3、meahotissueinthefieldoflinearandnonlinearopticalglassmaterialsresearch.TeO2-AlF3-BaCl2-Nb2O5systemisayettobestudiednewmulticomponentoxyhalidetelluriteglasssystem.Theadvantagesoftelluriteglassesbecauseoftheirlowphononenergy,highrefractionrateanddielectricconstant,wideinfraredtransmissionrange,lowmelt

4、ingtemperatureetc.,canbeusedforopticalcommunicationdevices,infraredopticalmaterials,nonlinearopticalmaterials.However,itisdifficulttoformglassinpureTe6,anditcanimprovetheformationabilityandstabilityofglasswhenaddingsomeoxideorhalideinTeO2.Sothepurposeofthisstudyistoexploreanewtypeofexcellentininfrar

5、edtransmissionpropertiesofoxychloridetelluriteglass.(1) themainselectionofTeO2Nb2O5andotherrawmaterialsfortheuseofthetraditionalmeltingofglass,determinetheformationofglassrange;(2) studythethermalandopticalpropertiesofglass;(3) theeffectofReDopingonthepropertiesofglassisstudied.KEYWORDS:,Niobate-tel

6、luriteglass,fluorine-chlorineratio,glass-range,rareearth-dopedII洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄前言1第1章文獻(xiàn)綜述21.1 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料的研究進(jìn)展21.1.1 硫酸鹽玻璃的組成3(1)組分不同造成了玻璃的性質(zhì)不同，比如熱穩(wěn)定性，光譜性質(zhì)，折射率大小，稀土摻雜能力等3(2)一般玻璃的成玻性是由AT大小來(lái)衡量，而4T=Tx-Tg,其中Tx為析晶，Tg為玻璃轉(zhuǎn)變溫度。41.1.2硫酸鹽玻璃的光譜性質(zhì)41.2 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)51.2.1 TeO2晶體的結(jié)構(gòu)51.2.2 TeO2玻璃的結(jié)構(gòu)51.2.3 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的結(jié)構(gòu)

7、61.3 本課題選題的依據(jù)及意義6第2章玻璃制備和性質(zhì)檢測(cè)72.1 玻璃制備72.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器72.1.2 試樣的熔制及退火10(2)選擇各種不同的配料和生埸，考察熔制溫度、時(shí)間對(duì)玻璃組成和性能的影響。10玻璃熔制過(guò)程102.1.3 試樣的研磨及拋光122.2 性質(zhì)檢測(cè)132.2.1 近紅外到可見(jiàn)光透過(guò)光譜13第3章實(shí)驗(yàn)記錄分析143.1 玻璃的外觀143.2 玻璃的體積密度143.3 玻璃的成玻范圍15iii洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）下面對(duì)以上對(duì)T70N0A0B10,T70N0A0,丁70可0巳0選取最具有代表性的T70N10A10B10分別進(jìn)行銀元素不同比例的摻雜，0.5Er2

8、Q,0.8Er2Q,1.1Er2Q然后進(jìn)行分析其光學(xué)性能。.20結(jié)論23謝辭24參考文獻(xiàn)25外文資料翻譯27IV洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前言信息時(shí)代的到來(lái)，伴隨著現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的高速發(fā)展。人們對(duì)各種形式的信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信、交流和管理越來(lái)越依賴。各種各樣的信息產(chǎn)品層出不窮，對(duì)高質(zhì)量的信息材料的需求也越來(lái)越大。在現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)中，以光為載體的光信息網(wǎng)絡(luò)具有超高速、大容量等特點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步科學(xué)的發(fā)展，光電信網(wǎng)絡(luò)逐漸拉近了各國(guó)之間的距離，然而各種各樣的光學(xué)玻璃材料早已成為光通信網(wǎng)絡(luò)的最重要材料之一。并且，獨(dú)特性能的非線性光學(xué)玻璃材料為開(kāi)拓各種新型光信息產(chǎn)品打開(kāi)了市場(chǎng)。綜合品質(zhì)的新型非線性光學(xué)玻

9、璃材料和優(yōu)異三階非線性光學(xué)性能運(yùn)用于各個(gè)方面，例如全光通信網(wǎng)絡(luò)、新型激光器、光信息存儲(chǔ)設(shè)備、光子計(jì)算機(jī)等各類新型光子信息產(chǎn)品的研發(fā)。在玻璃材料中，一般認(rèn)為具有高折射率、高密度和低色散的玻璃擁有較高的非線性折射率。為了滿足當(dāng)今信息時(shí)代對(duì)高性能玻璃的要求，我們應(yīng)該探索新性能的玻璃，這已經(jīng)成為了趨勢(shì)。硫酸鹽及鹵化物玻璃由于具有較低的聲子能量和良好的中紅外透過(guò)能力，因而受到了格外重視。雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了很多報(bào)道和研究對(duì)于硫酸鹽玻璃，現(xiàn)在關(guān)于氧鹵化物玻璃方向的研究卻不是很多，并且過(guò)去的各種研究以氟磷酸鹽玻璃居多。對(duì)氧鹵硫酸鹽玻璃的研究，目前見(jiàn)有報(bào)道的玻璃系統(tǒng)包括TeQ-BaF2(PbF2,AlF3),

10、TeQ-ZnF2-ZnO(Na2。，WQAS2Q),TeQ-ZnO-ZnCl2(PbCl2,BaCl2),TeQ-PbF2-PbO等。分析現(xiàn)有研究工作可以發(fā)現(xiàn)，已有的研究大多是針對(duì)氟氧化物玻璃的，而對(duì)于同時(shí)含有兩種以上鹵素元素離子的氧鹵化物玻璃的研究極少，因此，對(duì)于此方面的硫酸鹽玻璃的研究應(yīng)該加重。搜索相關(guān)文獻(xiàn)會(huì)發(fā)現(xiàn)在有關(guān)上述各種氟化物、鹵化物硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的研究中，系統(tǒng)組成，尤其是TeQ、氧化物或氟化物組成比例對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)與線性、非線性光學(xué)性能、光譜性能等均存在明顯的影響，因此研究系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系具有重要意義。本研究擬在TeQ-NbzQ系統(tǒng)玻璃中，通過(guò)重金屬離子、雙種鹵素離子的摻雜，

11、探索離子摻入對(duì)硫酸鹽玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)材料的組成與結(jié)構(gòu)與玻璃的線性和非線性光學(xué)性能之間的關(guān)系作出一些解釋，為研究獲得具有優(yōu)良綜合品質(zhì)的具有實(shí)用價(jià)值的硫酸鹽系統(tǒng)全光開(kāi)關(guān)玻璃材料提供指導(dǎo)。1洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章文獻(xiàn)綜述1.1 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料的研究進(jìn)展五十年代人們已經(jīng)對(duì)硫酸鹽系統(tǒng)玻璃進(jìn)行了研究，那個(gè)時(shí)期雖然對(duì)各類二元硫酸鹽玻璃作過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查考察，但是由于沒(méi)有意識(shí)到硫酸鹽玻璃在科學(xué)與工程上的真正價(jià)值，以至于對(duì)研究中止了好幾十年。在熱學(xué)、化學(xué)、物理以及光學(xué)等方面九十年代人們才發(fā)現(xiàn)了由氧化硫組成的某些三元系統(tǒng)玻璃的未來(lái)的應(yīng)用前景。比如用于制造順磁諧振發(fā)生器是硫酸鹽玻璃特有的磁光性質(zhì)

12、，以及法拉第旋轉(zhuǎn)器、激光器以及聲光調(diào)諧器等同樣需要其特性。在其他方面硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料在很多領(lǐng)域和空間也有很多良好的用途比如優(yōu)異光學(xué)性能、低聲子能、長(zhǎng)使用壽命和良好穩(wěn)定性、寬透光范圍和極低光學(xué)損耗等特點(diǎn)。近些年來(lái)，硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料在其他國(guó)家也有了快速的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)用硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料在某些領(lǐng)域做了很多次實(shí)驗(yàn)，為良好的優(yōu)秀性能做足了準(zhǔn)備，各行各業(yè)都需要性能良好的高層次玻璃，服務(wù)于整個(gè)社會(huì)體系中。E.Fargin等人6對(duì)確犯、確鋅、確花鋰和確鑰鉀玻璃系統(tǒng)的性質(zhì)作了測(cè)定，通過(guò)擴(kuò)展的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（EXAFS）分析認(rèn)為Te存在著三種氧配位狀態(tài)，Te03三角錐形、Te04雙三

13、角錐形和它們之間的過(guò)渡狀態(tài)Te03+1（三條則較短，其中一條Te-O鍵的鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)）oTed"雙三角鑲體結(jié)構(gòu)示意圖TtOj1三篇鍍體結(jié)構(gòu)示意圖圖1-1以上的玻璃都表現(xiàn)出很好的透紅外（IR）性、大的三階非線性極化率等性洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）能。這些通過(guò)其它網(wǎng)絡(luò)形成的離子有著調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用從而便于形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及基團(tuán)，它們經(jīng)過(guò)共頂聯(lián)結(jié)成鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。2000年，M.A.PSilva等人專門研究了Te02.Pb面統(tǒng)的RamarK射光譜和X寸線吸收光譜，認(rèn)為PbOft此系統(tǒng)中是作為網(wǎng)絡(luò)修飾體存在的，并且Te原子的第一配位層會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的變形，從而對(duì)本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系作了一些

14、解釋。1999年V.Dimitrov等人10則詳細(xì)研究并比較了硼酸鹽、硅酸鹽、錯(cuò)酸鹽、鈦酸鹽和硫酸鹽等二元氧化物系統(tǒng)的密度、線性折射率以三階非線性極化系數(shù)。N.Sugimoto等人11在PbO-Nb205TeQ玻璃系統(tǒng)中摻入Bi203發(fā)現(xiàn)玻璃的三階非線性極化系數(shù)f3）可以高達(dá)3.7X10-12esu,并認(rèn)為這與Bi3+離子本身具有很大的分子折射率有關(guān)。硫酸鹽系統(tǒng)玻璃材料良好的性能讓人們?yōu)橹鸷?，良好的透過(guò)率優(yōu)美的光線色還有優(yōu)秀的折射率光學(xué)性能。這使硫酸鹽重金屬氧化物玻璃更加受到人們的追捧。最近幾來(lái)，單一的純粹的硫酸鹽重金屬氧化物玻璃材料早已經(jīng)不是人們追求目標(biāo)和滿足程度，今后加深了人們對(duì)硫酸鹽重

15、金屬氧化物玻璃材料二元或者三元系統(tǒng)的研究調(diào)查。大量的科研家做了很多關(guān)于硫酸鹽玻璃系統(tǒng)中摻雜稀土離子的研究。Hirano等人12在K20-Nb205-TeO2玻璃系統(tǒng)中加入錮系稀士離子，并對(duì)錮系離子的析晶行為和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，認(rèn)為錮系離子的摻入尤其是小半徑離子如Er3+、Tnf的引入會(huì)使該系統(tǒng)的弧穩(wěn)品相趨于穩(wěn)定，對(duì)相轉(zhuǎn)變有顯著的影響，并顯示出了很好的光學(xué)性質(zhì)如具有非常好的上轉(zhuǎn)換熒光效應(yīng)。對(duì)硫酸鹽玻璃進(jìn)行稀土離子摻雜的研究，一方面是因?yàn)榱蛩猁}玻璃具有很好的玻璃形成能力，可以摻入較多稀土離子，同時(shí)，硫酸鹽玻璃具有相對(duì)較低的聲子能（最大聲子能800cmJ）,因此其多聲子衰減速率較小，結(jié)果使輻射量子

16、效率非常高，有可能探測(cè)劍更高激發(fā)態(tài)的熒光，作上轉(zhuǎn)換之用13。另一方面是由于稀土離子具有特殊的電子層結(jié)構(gòu)，在某些特定波段具有較大的躍遷幾率，適于開(kāi)發(fā)高密度光存儲(chǔ)所需的激光器及光通訊光源。1.1.1 硫酸鹽玻璃的組成（1）組分比例不同的硫酸鹽玻璃加入的稀有元素餌造成了硫酸鹽玻璃的性質(zhì)不同例如顏色隨著稀有元素餌比例的增加逐漸加深，不同組分的AlCl3,BaCl2的比例也將會(huì)造成硫酸鹽玻璃性質(zhì)的變化，可以從硫酸鹽玻洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)璃的光學(xué)性質(zhì)透過(guò)率看出。組分材料的不同造成硫酸鹽玻璃的光學(xué)性質(zhì)變化，透過(guò)率的高低也是由其比例大小影響的。從硫酸鹽玻璃的外觀上可以區(qū)分看出，有些硫酸鹽玻璃會(huì)出現(xiàn)炸裂

17、現(xiàn)象，有些硫酸鹽玻璃的透過(guò)率不是很好，造成了不能很好的透過(guò)光線。成玻范圍的高低也是由組分的不同決定的，恰當(dāng)?shù)慕M分比可以使得硫酸鹽玻璃的成玻范圍比較小，而那些組分不當(dāng)?shù)牧蛩猁}玻璃成玻范圍就很難控制。稀土摻雜能力的大小也是由其組分決定的。硫酸鹽玻璃好的穩(wěn)定性是由組分比恰當(dāng)合適引導(dǎo)的，硫酸鹽玻璃光譜性質(zhì)的高低，比如硫酸鹽玻璃的透過(guò)率大小也是由其定奪的，確酸鹽玻璃的折射率大小可以反映出光線通過(guò)硫酸鹽玻璃的能力，吸收一些波長(zhǎng)從而折射率不同，硫酸鹽玻璃的稀土摻雜比例同樣可以決定硫酸鹽玻璃的顏色和透明度。(2)一般玻璃的成玻性是由T大小來(lái)衡量，而4T=Tx-Tg,其中Tx為析晶，Tg為玻璃轉(zhuǎn)變溫度。我們可以

18、看出Tg不變的情況下，Tx數(shù)值越大T數(shù)值就越大；Tx數(shù)值越小則T數(shù)值就越小，因此得出結(jié)論T和Tx成正相關(guān)關(guān)系。Tx保持不變的情況下，Tg數(shù)值越小T數(shù)值越大；Tg數(shù)值越大T數(shù)值越小，我們可以得出結(jié)論Tx保持不變的情況下，T和Tg成反相關(guān)關(guān)系。當(dāng)然我們也可以考慮Tx的影響因素，從一些文獻(xiàn)中可以看出其影響因素很多，類似于次類問(wèn)題Tg的影響因素也是很多方面的。1.1.2硫酸鹽玻璃的光譜性質(zhì)硫酸鹽系統(tǒng)重金屬氧化物玻璃具有獨(dú)特性能，一種高度透明的物質(zhì)，我們可以通過(guò)化學(xué)物理的方法例如著色，光照，熱處理，調(diào)整成色及涂膜等獲得光性能指標(biāo)。我們可以在可見(jiàn)光范圍內(nèi)(包括近紫外和近紅外)討論玻璃的各種性質(zhì)。類似于玻璃

19、的折射率可以理解為電磁波在玻璃中傳播的速度的降低；玻璃的色散是隨著入射光波長(zhǎng)的不同而不同的現(xiàn)象。我們是根據(jù)一定的波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量硫酸鹽玻璃的折射率和色散。比如有寬紅外透過(guò)窗口(0.355vm，低聲子能(600850cm-1),低熔制溫度(800950C)和轉(zhuǎn)變溫度(290390C),其他的因素也收到影響高介電常數(shù)，構(gòu)成正負(fù)離子的電介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下相互運(yùn)動(dòng)。高折射率玻璃光譜性質(zhì)的高低，比如確酸鹽玻璃的透過(guò)率大小也是由其定奪的，硫酸鹽玻璃的折射率大小可以反映出光線通過(guò)硫酸鹽玻璃的能力，吸收一些波長(zhǎng)從而折射率不同。硫酸鹽洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）玻璃好的穩(wěn)定性是由組分比恰當(dāng)合適引導(dǎo)的，硫酸鹽玻璃光譜性

20、質(zhì)的高低，比如硫酸鹽玻璃的透過(guò)率大小也是由其定奪的，硫酸鹽玻璃的折射率大小可以反映出光線通過(guò)硫酸鹽玻璃的能力，吸收一些波長(zhǎng)從而折射率不同，硫酸鹽玻璃的稀土摻雜比例同樣可以決定硫酸鹽玻璃的顏色和透明度。1.2 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2.1 TeO2晶體的結(jié)構(gòu)查詢文獻(xiàn)可以得出結(jié)晶態(tài)的二氧化硫（Te02）有三種晶型：a-Te02；,Te02；rTe02o在a-Te02和伊Te02兩種晶型中，Te4+離子的配位數(shù)均為4,造成了Te4十與O2-可以構(gòu)成比較穩(wěn)定的Te04雙三角錐體（如圖1-2-a所示）。Te04雙三角錐體赤道面上的一個(gè)頂角為Te4+中的孤對(duì)電子占據(jù)。而,Te02中Te04雙三角錐體

21、的四個(gè)Te-O鍵K各不相等，且Te04雙三角錐體是由共頂和共棱連接而形成的二維層狀結(jié)構(gòu)（如圖1-2-b所示）。(TcOJxype(1)a*TcQi<ypc(a)TcO*typeina-leOj(Td)i)typc圖1-2Te04基團(tuán)赤道面上的一個(gè)項(xiàng)角是被確的未配對(duì)電子占據(jù)而不是被氧占據(jù)。Te-O-Te的距離為2d。偏離”理想三角錐”的主要原因是Te-O-Te鍵角從理想的180偏離了30,在赤道面上從理想的120偏離了200。目前唯一能夠人工生長(zhǎng)的晶體是yTe02晶體，其屬點(diǎn)群422o品格常數(shù)：a=4.796a,C=7.626a。1.2.2 TeO2玻璃的結(jié)構(gòu)Te4+的場(chǎng)強(qiáng)（z/a2）=1

22、.0,按笛采爾的劃分，Te02屬于中間氧化物，本身并無(wú)形成玻璃的能力洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）直接決定玻璃的形成能力和相關(guān)性能是由確氧配位多面體結(jié)構(gòu)的形式?jīng)Q定的，Te02作為構(gòu)成硫酸鹽系統(tǒng)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主體。Gupta等人研究了玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元各頂點(diǎn)自由度的計(jì)算方法：一1f=d-Cav、-、（0二1）2V1.2.3 硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的結(jié)構(gòu)當(dāng)向硫酸鹽系統(tǒng)玻璃加入氧化物后，玻璃的結(jié)構(gòu)從層狀轉(zhuǎn)變?yōu)殒湢睿Y(jié)構(gòu)改變?cè)斐闪诵阅艿母淖儾⑶椅锢砘瘜W(xué)性質(zhì)產(chǎn)生改變，甚至光性能透過(guò)率和成玻范圍都將變化。氧化物中將會(huì)產(chǎn)生一些游離的氧，而游離的氧將會(huì)與將會(huì)硫酸鹽系統(tǒng)玻璃節(jié)后中的Te04結(jié)合成為雙三角錐體，使得Te03+

23、i配位多面體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，由中間態(tài)向Te03三角錐體轉(zhuǎn)變，并且其中Te03兩兩結(jié)合連接形成的Te205,該結(jié)構(gòu)孤立的存在于網(wǎng)絡(luò)中。止匕外，不同的氧化物加入硫酸鹽系統(tǒng)玻璃中，游離的氧和硫酸鹽系統(tǒng)玻璃形成的結(jié)構(gòu)和其他氧化物結(jié)合的結(jié)構(gòu)不同，也就造成了性能的改變，硫酸鹽系統(tǒng)玻璃的成玻范圍發(fā)生變化，折射率也將發(fā)生變化，透明度隨之受到影響也將發(fā)生變化。1.3 本課題選題的依據(jù)及意義TeO2-AlF3-BaCl2-Nb2O5系統(tǒng)是一個(gè)迄今尚未被人研究的新型多組分氧鹵硫酸鹽玻璃系統(tǒng)。本課題確立的目標(biāo)是調(diào)節(jié)此玻璃系統(tǒng)中引入兩種鹵素元素（F,Cl）的氧鹵化物的相對(duì)含量，針對(duì)玻璃組成中的氟化物和氯化物相對(duì)含量（Al

24、F3/BaCl2）對(duì)玻璃物理性質(zhì)的影響進(jìn)行研究，并著重考察玻璃中氟化物和氯化物相對(duì)含量的變化與玻璃物理性質(zhì)之間的關(guān)系，從而為設(shè)計(jì)和制備熱穩(wěn)定性良好的TeO2-ALF3-BaCl2-Nb2O5系統(tǒng)氧鹵硫酸鹽玻璃提供理論依據(jù)，以及為設(shè)計(jì)和制備其他其他系統(tǒng)的成玻性能良好的氧鹵硫酸鹽玻璃提供借鑒和參考。這一方面的研究結(jié)果將為設(shè)計(jì)和制備低色散效應(yīng)的氧鹵硫酸鹽紅外光學(xué)玻璃材料提供有價(jià)值的參考。為設(shè)計(jì)和制備紅外截止波長(zhǎng)，透射率較高的氧鹵硫酸鹽紅外光學(xué)玻璃材料提供依據(jù)。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第2章玻璃制備和性質(zhì)檢測(cè)2.1 玻璃制備2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器根據(jù)光學(xué)玻璃制備的要求，選用純度為分析純以上的原

25、料。具體使用的原料見(jiàn)表2-1。表2-1原料介紹原料名稱分子量原料純度原料產(chǎn)地Te02159.6099.9%廣州鑫車町T色金屬有限公司NbQ265.8299.9%廣州鑫車町T色金屬有限公司ALF383.9899.9%上海金貿(mào)泰化工有限公司BaCl2.2H2O244.50分析純中國(guó)派尼化學(xué)試劑廠.鄭州E2Q382.5299.9%中國(guó)江西贛州市Te02：白色結(jié)晶粉末，熔點(diǎn)733C,沸點(diǎn)1260C,450c開(kāi)始升華。四角晶體相對(duì)密度5.66(0C),斜方晶體相對(duì)密度5.914(0C)。Te02不能單獨(dú)形成玻璃，可以加入N»Q,AlF3,BaCl2形成玻璃。NbQ:白色粉末，熔點(diǎn)1485

26、77;5C,相對(duì)密度4.47。A1F3：白色粉末，熔點(diǎn)1040C,沸點(diǎn)1272C,密度3.00。當(dāng)AlF3的含量少于一定量時(shí)，ALF3在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中起網(wǎng)絡(luò)修飾體的作用。當(dāng)超過(guò)一定量時(shí)，過(guò)量的AlF3以AlFxn多面體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)中和結(jié)構(gòu)單元的電荷。隨著ALF3含量的增加，結(jié)構(gòu)單元從TeO4向Te(O,F)4轉(zhuǎn)變，然后變?yōu)門e(O,F)3。BaCl2：白色晶體，熔點(diǎn)925C,沸點(diǎn)1560C,相對(duì)密度3.856。摩爾配料質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比見(jiàn)表2-2;表2-2質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比表組成編號(hào)TeO2(%)Nb2O5(%)AlF3(%)BaCl2(%)Er2O3(%T70N10B2016.7583.98727.3278

27、0.286897洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-0.5Er2O3T70N10A10Bio-0.5Er2O316.7583.98721.25973.66390.28689T70N10A20-0.5Er2O316.7583.98722.51940.28689T70N10A10Bi0-0.8Er2O316.7583.98721.25973.66390.459024T70N10A10B10-1.1Er2O316.7583.98721.25973.66390.631158T70N10A10B1016.7583.98721.25973.6639T70N10A2016.7583.98722.5194T70N1

28、0B2016.7583.98727.3278儀器列表見(jiàn)表2-3表2-3儀器列表儀器型號(hào)稱重大干JP-A型架盤天平，YP2002型電子天平常州諾基儀器有限公司.分析天平BSA224S,YDK01-C賽多利斯科學(xué)儀器有限公司剛玉質(zhì)地竭洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）bU高溫爐KSL-3-16Y1洛陽(yáng)譜瑞慷達(dá)耐熱測(cè)試設(shè)備有限公司退火爐SX2-05-13Y1洛陽(yáng)譜瑞慷達(dá)耐熱測(cè)試設(shè)備有限公司研磨拋光機(jī)UNIPOL-1202型沈陽(yáng)司樂(lè)機(jī)器制造廠中速精密金剛石切割機(jī)1820型分光分析儀紅外光譜儀JP-A型架盤天平的使用JP-A架盤天平是用來(lái)稱量配合料質(zhì)量的儀器，如石灰石、硅砂、碳酸鈉等，按照所給定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，稱

29、取物料。架盤天平遵循左物右碼的原則，在放置整碼和物料之前，左右的天平托盤上各放置一張濾紙，并進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。使用天平時(shí)，始終保證指針處于中間位置，在每次稱取物料前都應(yīng)進(jìn)行此步驟，以保證稱料的準(zhǔn)確性。在稱取玻璃的配合料時(shí)，將基礎(chǔ)原料與輔助原料（著色劑、氧化劑等）應(yīng)該用不同的干凈濾紙稱量。剛玉培竭的使用：剛玉地竭如圖2-24培竭是盛放配合料的器皿，它可在爐膛內(nèi)加熱并使配合料熔融成為玻璃液。配合料倒入地竭內(nèi)時(shí)，要求配料填充培竭容量的3/4位置，這樣既可保證熔融玻璃液的定量，又可防止玻璃液外溢對(duì)培竭的侵損。在進(jìn)行一組實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了避免上組實(shí)驗(yàn)殘留的玻璃液對(duì)下一組實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)用配好的物料40g左右對(duì)培竭進(jìn)

30、行清洗c圖2-24日竭洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2.1.2 試樣的熔制及退火(1)采用傳統(tǒng)的熔融法進(jìn)行硫酸鹽玻璃的熔融及制備，950c為最佳熔融條件范圍使得硫酸鹽玻璃充分的熔融，熔融時(shí)間定為40min,并且要及時(shí)的放入剛玉地竭入退火爐中400c保溫2小時(shí)。(2)我們選定以上配置的多種組分，分別選擇各種不同的配料T70N10A10B10,T70Ni0A20,T70Ni0B20編號(hào)1,2,3放入選擇好的已經(jīng)編號(hào)過(guò)1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)的培竭中，記錄數(shù)據(jù)以及考察熔制溫度、時(shí)間對(duì)玻璃組成和性能的影響。(3)T70N10A10B10又另外摻雜了稀有金屬餌元素的不同比例，0.5質(zhì)量摩爾比，0.8質(zhì)量摩爾比，1

31、.1質(zhì)量摩爾比再次編號(hào)4號(hào)，5號(hào)，6號(hào)放入相對(duì)應(yīng)的4號(hào)，5號(hào)，6號(hào)剛玉地竭中，記錄數(shù)據(jù)以及考察熔制溫度、時(shí)間對(duì)玻璃組成以及對(duì)硫酸鹽玻璃性能的影響。玻璃熔制過(guò)程1 .檢查電源線路2 .將配好的料加入地竭里面，為防止培竭意外破裂造成電爐損壞，可以在爐內(nèi)耐火磚上面撒一些純硅砂，再將培竭放入爐內(nèi)。3 .關(guān)閉爐門，開(kāi)始輸入升溫程序，以46C/min升至400C,再以3C/min升至950C,本試驗(yàn)的熔制溫度在950c左右，保溫2h,使玻璃液完成均化和澄清過(guò)程。在升溫的過(guò)程中打開(kāi)退火電爐，對(duì)玻璃成型模具進(jìn)行加熱。4 .保溫結(jié)束后，關(guān)閉電源，帶上防火手套，用鉗子將培竭拿出，并迅速的將玻璃液倒入模子里面，進(jìn)行

32、退火保溫。表2-4編P玻璃組成熔制條件結(jié)果1T70N10B20950C,30min熔的不透，部分炸裂2T70N10A10B10-0.5Er2O3950C,30min較透明，揮發(fā)少3T70N10A20950C,30min較透明，揮發(fā)少4T70N10A10B10-0.8Er2O3950C,30min較透明，部分有炸裂10洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5T70N10A10B10-1.1Er2O3950c,30min較透明，揮發(fā)少6T70N10A10B10950c,30min較透明，揮發(fā)少Te02在某特定壓力下的熔點(diǎn)為732.6C,而在空氣環(huán)境時(shí)，純的氧化硫會(huì)升華，從而有必要對(duì)玻璃熔制時(shí)原料的揮發(fā)狀況做

33、一下研究，來(lái)知道玻璃熔制溫度有沒(méi)有使原料的組成有重大改變。溫度對(duì)揮發(fā)率的影響很大，在使玻璃能夠熔化的條件下，要用盡量低的熔制溫度，來(lái)減少玻璃液的揮發(fā)。假如玻璃液的揮發(fā)只使玻璃量減少而不改變玻璃組成，則不用擔(dān)心。但事實(shí)上并非如此.我們用x射線熒光半定量分析，Xt原始配料組成為85Te02-15Nb205玻璃進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)玻璃的組成變?yōu)?7.2Te02-22.8Nb205,玻璃的組成與之前有很大不同。Ray等14在研究硫酸鈉玻璃的熔化和氣化時(shí)，有了相似的發(fā)現(xiàn)，玻璃氣化后揮發(fā)出的氣體中只有Te02,我們有理由認(rèn)為在85Te02-15Nb205系統(tǒng)中，Te02的揮發(fā)是使玻璃組成有較大變化的很大原因。

34、考慮到揮發(fā)對(duì)組成的影響，實(shí)驗(yàn)精確稱取各種原料，總量為30g左右，在保證玻璃充分熔化的前提下.可用較低的熔化溫度，即950c左右的溫度：對(duì)于某些需要提高熔融溫度的玻璃，則可縮短熔制的時(shí)間，當(dāng)溫度超過(guò)950c時(shí)，注意熔制時(shí)間一般不超過(guò)40min,不然玻璃的組成可能會(huì)有很大變化。(3)退火溫度的確定在生產(chǎn)過(guò)程中，幾乎所有的玻璃制品都需要退火處理。玻璃要從熔融態(tài)的玻璃液變成有脆性玻璃固體的成品過(guò)程中，玻璃會(huì)受到強(qiáng)烈的刺激，不均勻的溫度變化。這會(huì)使得玻璃硬化速度不同，內(nèi)外層形成溫度梯度，造成玻璃樣品產(chǎn)生不規(guī)則的形狀。退火是一種熱處理的過(guò)程，此過(guò)程可以使得玻璃中的熱應(yīng)力減小或者消除。對(duì)有那些具有光學(xué)性質(zhì)的

35、玻璃來(lái)說(shuō)，退火溫度要求的很嚴(yán)格。它必須在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間保持各部分的結(jié)構(gòu)均勻，當(dāng)然這需要在退火溫度范圍以內(nèi)。只有這樣我們才可使玻璃達(dá)到實(shí)驗(yàn)生活中所要求的光學(xué)性能，透過(guò)率需要滿足所要求的范圍。玻璃的鋼化是通過(guò)人為的熱處理使得玻璃表面產(chǎn)生有規(guī)律的，分布均勻的壓應(yīng)力。暫時(shí)應(yīng)力是隨著溫度梯度的消失而消失的，它是隨著溫度梯度的存在而存在。而即使溫度梯度消失以后玻璃中繼續(xù)有熱應(yīng)力的存在。我們稱之為永久應(yīng)力。暫時(shí)應(yīng)力包括機(jī)械應(yīng)11洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）力，我們是這樣下定義的外力作用在玻璃上，玻璃種產(chǎn)生的應(yīng)力?，F(xiàn)實(shí)中因?yàn)榛瘜W(xué)成分不均勻?qū)е陆Y(jié)構(gòu)不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力，我們把這種應(yīng)力稱為結(jié)構(gòu)應(yīng)力。玻璃中的永久熱

36、應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力，還會(huì)導(dǎo)致各部分的光學(xué)性質(zhì)不同，并有可能導(dǎo)致玻璃在進(jìn)行磨拋時(shí)破裂。為了減小應(yīng)力對(duì)其光學(xué)性能等的影響，則必須對(duì)玻璃進(jìn)行熱處理，以消除或者減小玻璃在急冷時(shí)產(chǎn)生的永久熱應(yīng)力。退火溫度定義為為消除玻璃中的應(yīng)力把玻璃加熱到低于Tg周圍的某一溫度，選定的保溫溫度使應(yīng)力松弛。退火溫度范圍指的是最低的退火溫度至最高的退火溫度。退火下限溫度玻璃經(jīng)過(guò)3分鐘可以消除5%的應(yīng)力；退火上限溫度指玻璃在3分鐘內(nèi)可以消除剩下的應(yīng)力即95%應(yīng)力。12.1.3試樣的研磨及拋光先對(duì)取出的已編號(hào)的試樣進(jìn)行研磨，粗細(xì)紗布慢慢的水平均勻地摩擦，時(shí)期硫酸鹽玻璃的外表main光滑透明。這次實(shí)驗(yàn)我再次使用沈陽(yáng)科晶設(shè)備制造有限公

37、司產(chǎn)的UNIPOL706型精密研磨拋光機(jī)進(jìn)行細(xì)研磨，把拋光粉Cr203粉倒入研磨布上，倒上些許的蒸儲(chǔ)水進(jìn)行拋光作為，這樣就會(huì)對(duì)試樣硫酸鹽玻璃更進(jìn)一步的高精度拋光。12洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.2性質(zhì)檢測(cè)2.2.1近紅外到可見(jiàn)光透過(guò)光譜我們把試驗(yàn)樣品硫酸鹽玻璃分別在近紅外和可見(jiàn)光做分析，挑選無(wú)色透明的樣品依次進(jìn)行編號(hào)處理。端花酸鹽玻璃透過(guò)率發(fā)生了變化。在波長(zhǎng)200-800nm區(qū)透過(guò)率高在波長(zhǎng)400-550nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速上升且比較大，波長(zhǎng)550-800nm具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)800-2700nm區(qū)具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)2700-2800nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速下降且比較大

38、，波長(zhǎng)2800-3300nm具有比較低的透過(guò)率。實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，紫外（九350nm）中紅外（兒3000nm）的波段，吸收很快增加。其原因是：當(dāng)入射光作用于介質(zhì)（如玻璃等）時(shí)，介質(zhì)中的偶極子，分子振動(dòng)及由核及殼層電子組成的原子產(chǎn)生極化并且隨之振蕩。若入射光的頻率處于紅外波段而與介質(zhì)中分子振子（包括離子或相當(dāng)于分子大小的原子團(tuán)）的本征頻率相近或相同時(shí)，就引起振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收而不透過(guò)18.物質(zhì)的振動(dòng)頻率y如下：_1f一2二、M式中f力學(xué)常數(shù)（表示化學(xué)鍵對(duì)于變更其長(zhǎng)度的阻力）M原子量13洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章實(shí)驗(yàn)記錄分析3.1 玻璃的外觀我制備了各種不同組分的玻璃，并且對(duì)玻璃進(jìn)行了稀有元素

39、餌的摻雜，分別摻雜了比例不同的餌元素。我們可以看到基礎(chǔ)硫酸鹽玻璃T70N10A10B10無(wú)色透明的玻璃，成波性能很好?？刂艫lCl3,BaCl2的比例看出顏色發(fā)生了變化。稀有元素餌的摻雜比例不同也會(huì)造成同種玻璃的顏色變化，隨著稀有元素餌比例的增加可以看出硫酸鹽玻璃體系的顏色由淺紅色變?yōu)樯罴t色。從制備出玻璃上來(lái)看有些部分的炸裂現(xiàn)象，這是因?yàn)橄?.2 玻璃的體積密度安裝好BSA224S天平，調(diào)試并設(shè)置好參數(shù)，將所制備好的玻璃試樣按操作程序進(jìn)行玻璃的體積密度測(cè)定，每一個(gè)玻璃試樣檢測(cè)三次，最后計(jì)算出該試樣的體積密度，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表2-1。表2-1試樣第1次第2次第3次平均值T70N10B205.046

40、05.03905.03705.0407T70N10A10B104.95604.95804.93604.9500T70N10A204.75204.74304.74304.7460由圖表可知：對(duì)于T80三個(gè)組分玻璃試樣來(lái)說(shuō)，隨著氟氯比（F/Cl）的增大，其密度不斷減?。簩?duì)于T70三個(gè)組分玻璃試樣，氟氯比增大，密度也減小；而對(duì)于T60四個(gè)組分玻璃試樣，氟氯比由0增大至3/4時(shí)，密度增大，14洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）再繼續(xù)增大，其密度卻減小。由T80平均密度=4.9403,T70平均密度=4.9123,T60平均密度=4.8071不斷減小，可知隨著TeO2含量的降低，玻璃密度也降低。A13+的極化

41、能力強(qiáng)，易形成玻璃網(wǎng)絡(luò)離子，分子體積增加，玻璃密度便下降。3.3 玻璃的成玻范圍保持Nb2O5含量不變（10mo1%）,改變A1F3和BaC12的比例以及稀有元素的摻雜比例，然后進(jìn)行準(zhǔn)確的稱量，并在合適的溫度下熔融和退火。結(jié)果表明TeO2的含量相同情況下，AlCl3的比例越低成玻性能越好。BaCl2和兩者都含的組分熔融溫度為950C,玻璃的顏色為淺黃色，而只含AlCl3時(shí)熔融溫度需要1100C。不同餌元素摩爾比例的不同造成了玻璃顏色性質(zhì)的變化。結(jié)合各組分在玻璃網(wǎng)絡(luò)中的作用綜上可得，以上范圍都可成玻。TeO2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成體，含量越高，熔融溫度越低，成玻性能越好。Nb2O5的加入明顯提高硫酸鹽

42、玻璃的形成能力和穩(wěn)定性，并降低玻璃的析晶傾向。AlF3和BaCl2為網(wǎng)絡(luò)修飾體，雖不能形成玻璃，但能對(duì)玻璃的網(wǎng)絡(luò)起到修飾作用，隨著含量的增加，組分的熔融溫度也隨之提高。硫酸鹽玻璃的成玻范圍為950Co3.4玻璃的差熱分析差熱分析的基本原理是：在程序控制溫度下，將試樣與參比物在相同條件下加熱或者冷卻，試樣與參比物之間的溫差與溫度的關(guān)系，從而知道材料結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)信息。大多數(shù)礦物再加熱或冷卻的過(guò)程中都會(huì)發(fā)生熱效應(yīng)，出現(xiàn)此種效應(yīng)的原因是因?yàn)槲矬w中某種晶體發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變、分解、脫水、熔化、或者是析品等變化，在變化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)吸熱或者放熱的現(xiàn)象。差熱分析就是通過(guò)精確測(cè)定物體加熱或冷卻過(guò)程中發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生熱

43、效應(yīng)的大小以及所對(duì)應(yīng)的溫度來(lái)達(dá)到目的的。差熱分析是把試樣與參比物質(zhì)（參比物質(zhì)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)不應(yīng)有任何熱效應(yīng)，其導(dǎo)熱系數(shù)比熱等物理參數(shù)盡可能與試15洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)樣相同)放在差熱電偶的熱端所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)樣品座內(nèi)，在同一溫度場(chǎng)中加熱。當(dāng)試樣在加熱中產(chǎn)生吸熱或放熱效應(yīng)時(shí)試樣的溫度就會(huì)低于或高于參比物的溫度差熱電偶的冷端就會(huì)輸出相應(yīng)的差熱電勢(shì)。如果沒(méi)有熱效應(yīng)產(chǎn)生則差熱電勢(shì)為零。通過(guò)檢測(cè)差熱電勢(shì)的正負(fù)就可以知道是吸熱還是放熱反應(yīng)。在參比物質(zhì)對(duì)應(yīng)的熱電偶的冷端接上溫度指示裝置，就可以檢測(cè)出物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。用PCR-1A型差熱分析儀對(duì)T70N10A10B10(Er-0.5)進(jìn)行

44、差熱分析得到如下圖3-4-1所示的圖像：圖3-4-1T70N0A0B10(Er-0.5)差熱分析圖3-4-1是對(duì)T70N10A10B10(Er-0.5)進(jìn)行的差熱分析，出現(xiàn)了一個(gè)放熱峰。在進(jìn)行差熱分析時(shí)，物質(zhì)研磨的粒度會(huì)造成峰值的不同，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是玻璃是在研缽的過(guò)程中研磨的粒度不一樣造成的，粒度過(guò)細(xì)的話，玻璃在較低的溫度下就會(huì)熔化，及早出現(xiàn)放熱峰，得出的結(jié)果就是析晶溫度過(guò)低，相反，如果在研磨的過(guò)程中玻璃的粒度過(guò)大得出的析晶溫度就會(huì)相對(duì)過(guò)高。對(duì)圖中的圖像進(jìn)行分析可，通過(guò)對(duì)照伯銘10-柏?zé)犭娕挤侄缺砜芍?，圖像放熱峰的溫度大致在420C480C。再對(duì)T70N10A20(Er-0.5)進(jìn)行

45、差熱分析，得到的分析圖如下圖所示：16洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖3-4-2T70N0A20(Er-0.5)差熱分析圖3-4-2是對(duì)T70N10A20(Er-0.5)進(jìn)行的差熱分析圖，從圖中可以看出出現(xiàn)了兩個(gè)結(jié)晶峰，進(jìn)行差熱分析的時(shí)候是用整塊的小玻璃粒直接填進(jìn)培竭中的，前邊那個(gè)結(jié)晶峰可能是玻璃熔化時(shí)的放熱峰，后邊那個(gè)峰值才是玻璃結(jié)晶的放熱峰，對(duì)圖中的圖像進(jìn)行分析可，通過(guò)對(duì)照伯銘10-柏?zé)犭娕挤侄缺砜芍猅70N10A20(Er-0.5)的放熱范圍為480c580C。3.5玻璃的光學(xué)性能分別對(duì)T70N10Ai0Bi0,T70Nw玲0,T70Ni0B20進(jìn)行光學(xué)性能分析。從200nm到800nm可

46、見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率，從800nm到3000nm可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像。圖1為T70N10A10B10從200nm到800nm可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)200-800nm區(qū)具有很低的透過(guò)率。在波長(zhǎng)400-500nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速上升且比較大，波長(zhǎng)500-800nm具有很高的透過(guò)率。17洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖2為T70N10A10B10從800nm到3000nm不可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)800-2700nm區(qū)具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)2700-2900nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速下降且比較大，波長(zhǎng)2900-3300nm具有比較

47、低的透過(guò)率。圖3為T70N10A20從200mm到800卜m可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)200-400nm區(qū)具有很低的透過(guò)率。在波長(zhǎng)400-550nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速上升且比較大，波長(zhǎng)550-800nm具有很高的透過(guò)率。18洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4為T70N10A20從800mm到3000代m不可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)800-2700nm區(qū)具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)2700-2800nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速下降且比較大，波長(zhǎng)3000-3800nm具有比較低的透過(guò)率。圖5為T70N10B20從200nm到800nm可見(jiàn)光波

48、長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)200-400nm區(qū)具有很低的透過(guò)率。在波長(zhǎng)400-550nm玻璃透過(guò)率的紅外透過(guò)明顯急速上升且比較大，波長(zhǎng)550-800nm具有很高的透過(guò)率。19洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）波長(zhǎng)圖6為T70N10B20從800nm到3300nm可見(jiàn)光波長(zhǎng)與透過(guò)率的圖像從圖中可以看出端鑰酸鹽玻璃在波長(zhǎng)800-2700nm區(qū)具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)2700-2800nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速下降且比較大，波長(zhǎng)2800-3300nm具有比較低的透過(guò)率。綜合上述，從以上圖像數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：端鑰酸鹽玻璃改變A1F3和BaCl2的比例，端花酸鹽玻璃透過(guò)率發(fā)生了變化。在波

49、長(zhǎng)200-800nm區(qū)透過(guò)率高在波長(zhǎng)400-550nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速上升且比較大，波長(zhǎng)550-800nm具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)800-2700nm區(qū)具有很高的透過(guò)率。在波長(zhǎng)2700-2800nm玻璃的紅外透過(guò)明顯急速下降且比較大，波長(zhǎng)2800-3300nm具有比較低的透過(guò)率。下面對(duì)以上對(duì)T70N0A10B0,T70Nl0A20,T70Nl0B20選取最具有彳t表性的T70N10A10B10分別進(jìn)行餌元素不同比例的摻雜，0.5Er2Q,0.8Er2Q,1.1Er2Q然后進(jìn)行分析其光學(xué)性能。在中紅外光區(qū)，測(cè)定了玻璃試樣的透射率圖譜。如下圖1一T70NwA10B0-0.8Er2Q波長(zhǎng)和透過(guò)

50、率,圖2T7oNioAioBio-1.1E2c3波長(zhǎng)和透過(guò)率，圖3T7oN1oA1oB1o-0.5Er2Q波長(zhǎng)和透過(guò)率，圖4T70N10A10B10波長(zhǎng)和透過(guò)率表3-320洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1口口波長(zhǎng)圖1圖1為T70N10Ai0Bi0-0.8Er2O波長(zhǎng)和透過(guò)率圖2圖2為T70Ni0Ai0Bi0-1.1Er2O波長(zhǎng)和透過(guò)率圖3圖3為T70Ni0Ai0Bi0-0.5Er2O波長(zhǎng)和透過(guò)率21洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖4圖4為T70N10A10B10波長(zhǎng)和透過(guò)率經(jīng)過(guò)比較圖1圖2圖3圖4波長(zhǎng)與透過(guò)率的關(guān)系可以看出峰值出現(xiàn)的范圍。400卜m附近有吸收峰，經(jīng)初步判斷是由于原料采用BaCl2-

51、2H2O,造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在OH基團(tuán)。這嚴(yán)重影響了玻璃在中紅外400500仙m區(qū)域的透射性能，解決OH基團(tuán)的吸收問(wèn)題已成為紅外窗口玻璃能得以應(yīng)用的關(guān)鍵。22洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)論(1)硫酸鹽玻璃系統(tǒng)在950c保溫20min400c退火2個(gè)小時(shí)可以得到均勻透明的玻璃且成玻性能很好。(2)隨著摻雜餌元素的比例變化，會(huì)使摻雜玻璃的顏色發(fā)生改變，玻璃的顏色從透明色變成紅色，隨著餌元素比例的增加顏色逐漸加深，越來(lái)越紅。(3)通過(guò)玻璃的光學(xué)性能可以得出：摻雜的玻璃在可見(jiàn)光區(qū)有較好的透過(guò)率70%,隨著摻雜餌元素比例的增加，將會(huì)吸收紅光波長(zhǎng)，使玻璃呈現(xiàn)紅(4)500nm附近有吸收峰，經(jīng)初步判斷是由于

52、原料采用BaCl2-2H2O,造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在OH基團(tuán)。(5)硫酸鹽玻璃系統(tǒng)在保持TeO2含量不變的情況下，改變A1F3和BaCl2的比例會(huì)引起玻璃性質(zhì)的變化。23洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）謝辭本實(shí)驗(yàn)斷斷續(xù)續(xù)持續(xù)了半年的時(shí)間，從一開(kāi)始的反復(fù)查閱資料，探索更換熔制制度，走出了低潮，針對(duì)不同配比，我們又花了大量時(shí)間探索了相應(yīng)的退火制度。畢業(yè)日子的臨近，我們的實(shí)驗(yàn)也一步步完善，心中感慨萬(wàn)千。在此感謝趙老師的真摯關(guān)懷和指導(dǎo)幫助，和老師一起學(xué)習(xí)的日子，學(xué)生會(huì)銘記在心。感謝趙躍智老師在硫酸鹽玻璃的制備及其性能研究中給予的大力幫助，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，學(xué)生深受教誨！感謝張麗娜同學(xué)在硫酸鹽玻璃的制備實(shí)驗(yàn)中

53、的幫助！此次的實(shí)驗(yàn)中還得到了許多同學(xué)的熱心幫助，在此一并表示感謝！24洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)參考文獻(xiàn)xide1W.H.Dumbaugh,J.C.Lapp.Heavy-metalglassJ.J.Am.Ceram.soc,1992,75(9):2315-23262Wenhai,C.S.Ray,D.E.Day.ColorandselectedpropertiesofPbO-BiO1.5-Ga01.5J.J.AmCeram.Soc,1994,77(8):101710243黃文C.S.Ray,D.E.Day.PbO-NbO.5-Te02玻璃的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)J.上海建材學(xué)院學(xué)報(bào)，1995,8(4):2

54、91-3014黃文C.S.Ray,D.E.Day.含Te02的非線性光學(xué)玻璃的性質(zhì)研究J.玻璃與搪瓷，1996,24(1):1-55雷寧，徐冰，姜中宏.Nd:硫酸鹽玻璃的光譜和光學(xué)性質(zhì)J.無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，1999,11(4):584-5906E.Fargin,A.Benhereau,T.Cardinaleta1.ContributionoftheoreticalchemistrytotheinvestigationofopticalnonlinearitiesinglassesJ.Opticalnonlinearitiesinglasses.Sci7雷寧，姜中宏，李郁.硫酸鹽激光玻璃的結(jié)構(gòu)分析.

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