第七章稀土玻璃和陶瓷教材课件.ppt

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1、第七章 稀土玻璃与陶瓷,一、玻璃,1、原料：纯碱、石灰石和石英 2、主要设备：玻璃窑3、生产过程：原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却4、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应,Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2,高温,CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2,高温,玻璃,SiO2 、 Na2SiO3、CaSiO3,（Na2OCaO6SiO2）,6、主要性能：,玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化，化学性质稳定，但易被HF酸腐蚀。,5、主要成分：,二、玻璃的基本特性,1、强度玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、加工方法等。玻璃是一

2、种脆性材料，其强度一般用抗压，抗张强度等来表示。玻璃的抗张强度较低，由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。玻璃的抗压强度约为抗张强度的1415倍。,2、硬度玻璃的硬度较大，硬度仅次子金刚石、炭化硅等材料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割；可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、研磨和切割等。,3、光学性 玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能通常光线透过愈多，玻璃质越好由干玻璃品种较多，各种玻璃的性能也有很大的差别，如有的铅玻璃具有防辐射的特性一般通过改变玻璃的成分及工艺条件可使

3、玻璃的性能有很大的变化。(玻璃光学纤维：纯度很高的玻璃核心+硅外套，光线可转弯、打圈),4、电学性能 常温下玻璃是电的不良导体。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体。5、热性质玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。,6、化学稳定性玻璃的化学性质较稳定。大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的腐蚀玻璃耐碱腐蚀性较差。玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下，表面光泽会失去，变得晦暗尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介质(如潮湿空气)等作用，表面形成白色斑点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应加以注意。,三、玻璃加工工艺（一）玻璃的工艺特

4、性,1、玻璃原料 根据用量和作用的不同，玻璃原料可以分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料决定了玻璃制品的物理化学性能。辅助原料是为了使玻璃制品具有某些特殊性能和加速熔制过程所加入的物质,玻璃原料,主要原料 玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、长石、纯碱、石灰石、硼砂、碳酸钡、硫酸钡、含铅化合物及碎玻璃等。 硅砂：是玻璃生产中的主要原料，约占70%以上。长石的引人主要是为了提高玻璃的化学稳定性。 纯碱：作用在于降低玻璃熔体的黏度，有助于玻璃的 熔化。石灰石提供了氧化钙，能在玻璃中起到稳定剂的作用。 硼砂：作用是提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的折光率，使之具有良好的光泽。 碳酸

5、钡、硫酸钡：可吸收射线，常用于防辐射玻璃。 含铅化合物：降低玻璃熔体的黏度，降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光泽。 碎玻璃：降低能耗。,玻璃原料,辅助原料澄清剂：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄清剂.着色剂：使玻璃制品着色的添加剂你为着色剂，通常使用锰钻、镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光线产生选择性吸收，从而显出一定的颜色.脱色剂；为了提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有铁铬、钛、钒等化合物和有机物的有害杂质。乳浊剂：使玻璃制品对光线产生

6、不透明的乳浊状态的添加物祢为乳浊剂助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。,2、玻璃的熔制 玻璃的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成均匀无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，它是玻璃生产中很重要的环节，是获得优质玻璃制品的重要保证。玻璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程它包括一系列物理化学反应过程，其结果是使各种原料混合物变成复杂的熔融物，即玻璃液。 各种配合料在加热至高温并形成玻璃的过程中所发生的变化，从工艺角度而论，大致可以分为硅酸盐的形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段，下表所列是对常用的钠钙硅玻璃熔制过程以及所产生的反应、生成物和工艺条件的说明。,玻璃的加工工艺,玻璃

7、制品的工艺过程,配料,加热熔融,成型,热处理,玻璃制品,二次加工,玻璃的成型,压制成型,吹制成型,拉制成型,压延成型,压制成型,吹制成型,吹制成型,吹制成型,手工吹制的灯罩,拉制成型,拉制成型,拉制玻璃纤维纱布,压延成型,几种成型工艺制品形态的对比,玻璃的热处理,热处理的原因： 玻璃制品的加工过程中，由于温度剧烈变化和受热不均匀，造成内部热应力，会影响最终制品的机械性能，因此需要进行热处理。,退 火消除热应力，使内部结构均匀,淬 火在制品表面形成压力层，提高机械强度及热稳定性,退 火,创建匀热和结构调整所需的、均匀的温度场，减小各部之间的结构差，随温度均匀而消除暂时应力，防止玻璃制品炸裂。,淬

8、 火,淬火是通过热处理来制造钢化玻璃的一种方式。,玻璃的热处理 玻璃制品在生产中，由于要经受激烈和不均匀的温度变化，导致制品内部产生热应力。结构变化的不均匀及热应力的存在会降低制品的强度和热稳定性，很可能在成型后的冷却、存放和机械加工过程中自行破裂；制品内部结构变化的不均匀性。又可能造成玻璃制品光学性质的不均匀。因此玻璃制品成型后，一般都要经过热处理。,玻璃制品的热处理。一般包括退火和淬火两种工艺。 退火就是消除或减小玻璃制品中的热应力的热处理过程，对光学玻璃和某些特种玻璃制品，通过退火可使内部结构均匀，以达到要求的光学性能； 淬火就是使玻璃表面形成一个有规律，均匀分布的压力层以提高玻璃制品的

9、机械强度和热稳定性。,玻璃的二次加工,成型加工,表面处理,+,冷加工,热加工,表面精加工,表面涂饰,（二）玻璃制品的二次加工,成型后的玻璃制品，除极少数能直接符合要求外(如瓶罐等)，大多数还须作进一步加工，以得到符合要求的制品。经过二次加工可以改善玻璃制品的表面性质、外观质量和外观效果玻璃制品的二次加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大类。(1)玻璃制品的冷加工 冷加工是指在常温下通过机械方法来改变玻璃制品的外形和表面状态所进行的工艺过程。冷加工的基本方法包括研磨、抛光、切割、喷砂，钻孔和雕刻等。,玻璃制品的二次加工,、研磨是为了去除玻璃制品的表面缺陷或成形后残存的凸出部分，使制品获得所要求的

10、形状，尺寸和平整度。、抛光是用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残存的凹凸层和裂纹，以获得光滑平整的表面。、切割是用金刚石或硬质合金刀具划割玻璃表面并使之在划割处断开的加工过程。、磨边是磨除玻璃边缘棱角和粗糙截面的方法。,、喷砂则是通过喷枪用压缩空气将磨料喷射到玻璃表面以形成花纹图案或文字的加工方法。、钻孔是利用硬质合金钻头、钻石钻头或超声波等方法对玻璃制品进行打孔。、雕刻又称刻花，是用砂轮在玻璃制品表面刻磨图案的加工方法。,(2)玻璃制品的热加工 有很多形状复杂和要求特殊的玻璃制品，需要通过热加工进行最后成型。此外，热加工还用来改善制品的性能和外观质量。热加工的方法主要有：火焰切割、火抛光钻孔、

11、锋利边缘的烧口等。(3)玻璃制品的表面处理 表面处理包括玻璃制品光滑面与敞光面的形成(如器皿玻璃的化学刻蚀。灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等)、表面着色和表面涂层(如镜子镀银、表面导电)等等。玻璃彩饰：利用彩色釉料对玻璃制品进行装饰的过程。常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和印花等。彩饰方法可单独采用，也可组合采用。描绘是按图案设计要求用笔将釉料涂绘在制品表面。,喷花是按图案花样制成镂空型版紧贴在制品表面，用喷枪将釉料喷到制品上；贴花是先用彩色釉料将图案印刷在特殊纸上制成花纸，然后将花纸贴到制品表面；印花是采用丝网印刷方式用釉料将花纹图案印在制品表面；所有玻璃制品彩饰后都需要进行彩烧，才能使釉料牢固

12、的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑、光亮、鲜艳，且经久耐用。玻璃蚀刻：利用氢氟酸的腐蚀作用，使玻璃获得不透明毛面的方法。先在玻璃表面涂层石蜡、松节油等作为保护层并在其上刻绘图案，再用氢氟酸溶液腐蚀刻绘所露出的部分。蚀刻程度可通过调节酸液浓度和腐蚀时间来控制，蚀刻完毕除去保护层。多用于玻璃仪器的刻度和标字，玻璃器皿和平板玻璃的装饰。,四、玻璃的深加工制品（一）、装饰玻璃 1.压花玻璃 用压延法生产的表面带有花纹图案的无色或彩色平板玻璃。 有普通压花、真空镀膜压花、彩色膜压花等工艺。 压花玻璃具有透光不透视的特点，光线通过时产生漫射，具有遮断视线的效果，可使室内光线柔和悦目，在灯光照射下晶莹光洁，具有

13、良好的装饰性。 压花玻璃主要用于室内的间壁、窗门，会客室、浴室、卫生间等需要透光又需要遮断视线的场所。,热熔玻璃： 把平板玻璃烧熔,玻璃呈液化状态时倒入模具，凹陷入模成形，待冷却后即形成独有的形状和花纹。,压铸玻璃： 玻璃呈液化状态时压注入模具，待冷却后即形成独有的形状和花纹。,2. 磨砂、喷砂玻璃 磨砂玻璃又叫毛玻璃或暗玻璃，采用喷砂或研磨等机械方法，或者用氢氟酸溶液磨蚀等化学方法将玻璃表面处理成均匀毛面。其表面呈精细凹凸，可使光线产生漫射，只有透光性而不能透视，具有均匀柔和的效果。常用于建筑物中要求透光而不透像的门窗，以及玻璃黑板及灯罩等。3. 磨花、喷花玻璃 用毛玻璃的加工方法，在平板玻

14、璃上加工出花纹或风景人物等图案。 具有部分透光透视，部分透光不透视的特点。光线通过后形成漫射使图案清晰、美观。 用作屏风、桌面、家具等。,4.蚀刻玻璃 以氢氟酸溶液按事先设计好的图案腐蚀加工而成。,5、磨光玻璃 磨光玻璃又称镜面玻璃，采用平板玻璃抛光而得。分为单面磨光和双面磨光两种。磨光玻璃表面平整光滑，有光泽，透光率达84，物象透过玻璃不变形。磨光玻璃主要用于安装大型门窗，制作镜子等。,6、雕刻玻璃 分为人工雕刻和电脑雕刻两种，通过雕刻使玻璃表面形成深浅不一的图案和质感。,7、彩色玻璃 彩色玻璃是对通过的可见光具有一定的选择性吸收的玻璃。根据着色工艺，可分为本体着色和表面着色两种本体着色是在

15、玻璃原料中加入金属氧化物，熔融后能产生的颜色有茶色、兰色、灰色、绿色等。表面着色则是在玻璃表面覆敷一层金属氧化物或有机物的颜色涂层，使玻璃呈色。彩色玻璃分透明和不透明两种，其色泽有多种，可拼成各种花纹图案，产生独特的装饰效果。,8、彩釉玻璃： 彩釉玻璃是在退火玻璃的表面镀上一层陶瓷釉料，然后再经过钢化等热处理所得的产品。,（二）、节能玻璃1.中空玻璃 由两片或多片平板玻璃，用边框隔开，四周密封，中间充入干燥空气或其他气体的玻璃制品。 中空玻璃保温隔热性好，能有效降低噪声，还可以避免冬季窗户结露。 中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪声或结露以及需要无直射阳光的建筑物的门窗、幕墙等，可节能。,

16、2.热反射玻璃 镀膜玻璃的一种，有较高的热反射能力而又保持良好的透光性的平板玻璃。 真空磁控溅射法，形成铬、钛或不锈钢金属膜 热反射玻璃对太阳辐射有较高的反射能力，日晒时，室内温度稳定，光线柔和，避免眩光，改善室内环境。 热反射玻璃，具有单向透像的特性。 热反射玻璃主要用于避免太阳辐射而增热的建筑物的门窗，汽车或轮船的玻璃窗，常作玻璃幕墙及艺术装饰。,3. 吸热玻璃（有色玻璃） 一般为整体着色玻璃，通过引入着色剂，制备能吸收大量红外线辐射能量而又保持可见光透过率的平板玻璃。 6mm蓝色吸热玻璃能挡住50%的太阳辐射热，茶色、古铜色吸热玻璃仅能透过25%的太阳光，可降低夏季室内温度，避免暖房效应

17、。 吸热玻璃用于炎热地区空调房，避免眩光的建筑物门窗或外墙体，火车、汽车、轮船挡风玻璃，起隔热、空调、防眩作用。,（三）、安全玻璃1.夹层玻璃 夹层玻璃是利用透明、粘接力强的塑料膜片将两块或两块以上的平板玻璃在高温高压作用之下粘接起来的玻璃。粘接用的塑料膜片常为聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚碳酸酯树脂。 夹层玻璃的强度高，有优异的抗冲击和抗穿透性能，破碎时玻璃碎片被塑料膜片粘结，不易脱离飞散。 夹层玻璃主要用作汽车、飞机的风挡玻璃，防弹玻璃，也用于有特殊安全要求的建筑物门窗、幕墙及展示陈列等方面。图9-11为防弹玻璃的结构示意图。,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中间膜,2.夹丝玻璃 夹丝玻璃又称防碎玻璃和钢

18、丝玻璃。它是把普通平板玻璃加热到红热软化状态，将预热处理的金属丝或金属网压入玻璃中间而制成的。 夹丝玻璃具有防火性能，高温开裂后并不散开，隔绝火势。具有耐冲击性及一定的装饰性（表面压花或磨光）。 夹丝玻璃可用于防火门窗；亦可用于震动较大的厂房、高层建筑与公共建筑的天窗，仓库门窗，地下采光窗等。,3. 钢化玻璃 又称强化玻璃，分为物理钢化和化学钢化两种。 物理钢化是是将玻璃加热到700左右，然后急速冷却，使玻璃表面形成压应力，可分为全钢化和半钢化玻璃（又称热增强玻璃）。经强化处理，具有良好的机械性能和耐热、防震性能。破碎后不带尖锐棱角。 化学钢化是通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度。 钢

19、化玻璃由于内应力的存在，不能切割、刨削或冲眼，产品都是定型的，配件也预先加工好。 钢化玻璃常用作电话亭、车、船设备等门窗、观察孔、采光顶棚等。可做成无框玻璃门；作幕墙时可提高抗风压能力，防止热炸裂，可增大单块玻璃的面积，减少支撑结构。,钢化玻璃(安全玻璃)是使用普通玻璃经过玻璃钢化炉均匀加热后，使玻璃接近软化点，然后根据不同厚度以相应的冷却速度对其进行均匀冷却而成。这个工序会使玻璃内部产生强大的、永久的内应力，使玻璃的内层张应力和外层压应力处于稳定的应力平衡状态。改变了玻璃原有的物理性能，增强了玻璃原有的使用性能，增大了使用范围. 经过钢化工艺处理的玻璃产品抗压力耐冲击性能提高5100倍,钢化

20、玻璃具有抗冲击强度高，抗弯强度大(比普通平板玻璃高5倍),热稳定性好以及光洁,透明,可切割等特点.在遇超强冲击破坏时,碎片呈分散小颗粒状,无尖锐棱角,故又称安全玻璃. 根据塑钢门窗建筑标准，目前已知是大于1.5平方米的，7层以上外开窗，推拉门及平开门玻璃须钢化。 同时，根据业主使用需求，或者在盖阳光房，玻璃顶，玻璃房时，顶面需要承受人力或物力的压力时，必须使用钢化玻璃(安全玻璃)，或者采用更好的夹胶钢化玻璃。,7.1稀土玻璃概述,补充：玻璃和琉璃,* 琉璃曾是早期玻璃的一个名称。,* 琉璃是在玻璃原料中加入氧化铅，被称为水晶玻璃，也称铅玻璃，实质是一种仿天然水晶人造玻璃。,* 在玻璃原料中加入

21、铅，可以增加玻璃的折射率，也可以略微降低表面硬度，利于琢磨。,7.1.1 稀土光学玻璃稀土光学玻璃主要是指含有稀土氧化物的硼酸盐和硅酸盐系统的光学玻璃。在普通光学玻璃中加入稀土元素对玻璃的光学特性会产生很大的影响。,什么是光学玻璃？ 种能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃有什么用途？ 光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。,补

22、充：光学玻璃,无色光学玻璃 分类：按色散又分为两类：色散较小的为冕玻璃，色散较大的为火石玻璃。 PbO3%的玻璃称为冕玻璃（折射率n低而阿贝数55 ）PbO含量3%的玻璃称为火石玻璃 （折射率n低而阿贝数50 ）,光学玻璃 - 生产方法 生产光学玻璃的原料是一些氧化物、氢氧化物、硝酸盐和碳酸盐,并根据配方的要求,引入磷酸盐或氟化物。为了保证玻璃的透明度，必须严格控制着色杂质的含量，如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要求准确称量、均匀混合。主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。,稀土光学玻璃的发展与现状,20世纪20年代稀土光学玻璃就问世了， 距今已经快有近百年的历史了，1925年美国开始研究

23、硼酸盐的稀土光学玻璃，1938年又创造了高折射、低色散特性的含镧光学玻璃，从而扩大了光学玻璃的光学常数范围。二次世界大战后，稀土在光学玻璃中的应用日益广泛。随后，世界各国都纷纷进行镧硼酸盐 系光学玻璃的研究，生产和应用。至今，这种玻璃材料向着更高级的系列化趋势迅速发展。我国对稀土玻璃的研究起步较晚，技术上与其他国家的差别还比较大，我国是最大的光玻冷加工国，稀土光玻精密型料产品需求巨大。但是由于稀土光学玻璃精密型料技术难度高，此前国内生产企业与科研机构一直未能掌握，致使稀土光学玻璃精密型料全部依赖进口。日本等少数发达国家应用技术几乎垄断了稀土光学玻璃精密型料的市场。,目前，稀土光学玻璃的品种已达

24、300多种，广泛的应用于显微镜、望远镜.潜望镜、电影机、照相机、摄像机、航空摄影和其他光学仪器的制作中。添加稀土可制得不同用途的其他特种玻璃：通过红外线的玻璃、能吸收紫外线的玻璃、能耐X射线的玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃等。,1、无机玻璃结构的学说很多，目前普遍为人们所接受的是无规则网络学说和微晶子学说。无规则网络：氧多面体相连形成连续的三维空间网络，但其排列完全无规则，反映了玻璃内部结构近程有序，远程无序的特点。微晶子：玻璃结构是高分散的微晶子以不规则形式排列的集合体。,7.1.2 稀土光学玻璃的组成及结构,2、根据玻璃生成规律，不同氧化物在玻璃结构中所起的作用可分为三类：玻璃生成体，它们能单独

25、生成玻璃网络修饰体：它不能单独形成玻璃，但能改变玻璃的性质网络中间体：其作用介于玻璃生成体和网络修饰体之间。,由于稀土氧化物属于网络修饰体，其离子的场强高，半径大，具有强烈的集聚作用，使稀土二元玻璃系统形成范围小，能够形成玻璃的系统也不多。稀土三元玻璃系统主要有：硼酸盐系统、硅酸盐系统、磷酸盐系统等。硼酸盐系统：B2O3-La2O3, B2O3-Nd2O3硅酸盐系统：SiO2-La2O3, SiO2-Nd2O3磷酸盐系统：P2O5-Nd2O3-Na2O,1、稀土着色离子中，除了Ce3+在310nm附近的强烈吸收峰属于4f-5d跃迁外，其余离子在可见区到近红外区的锐而弱的吸收峰是4f内层禁戒跃迁

26、引起的，故在晶体、溶液和玻璃中，稀土离子的光谱极其相似。2、稀土氧化物的纯度是影响稀土光学玻璃光吸收的主要因素，其次是过渡金属离子（3d轨道）的影响。基质玻璃成分对稀土玻璃中稀土离子着色的影响不大。3、镧是光学玻璃中不可缺少的重要成分之一。,7.1.3稀土在光学玻璃中的作用,La2O3在玻璃中溶解度高。镧可提高玻璃的折射率，降低色散镧还可以提高玻璃的化学稳定性，防止玻璃表面因水和酸而引起表面变质，增加化学活性弱的硼酸盐玻璃的寿命，增大玻璃硬度，提高软化温度等 注意：为降低含La2O3的玻璃析晶度，可采用一定量其它稀土元素代替，如可采用与La2O3有相似作用的 Y2O3( 515%）和Gd2O3

27、（1525% ），从而使组成复杂化，提高玻璃的高温粘度。,4、CeO2具有强烈的脱氧能力，是一种很好的玻璃脱色剂。铁在玻璃中的着色效应在技术上有很重要的意义，因为玻璃在熔炼时所用的工具中含有许多铁，而CeO2对铁有很强的氧化作用，可促使玻璃内所含有的大部分铁氧化为无色，还可产生一种附加色，将铁的颜色去掉。,7.2 稀土的光学功能玻璃,7.2.1稀土激光玻璃,激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。因稀土离子电子云尺寸小.与周围基质离子的电子轨道不发生重迭，而且基质的局部电场难以使能级发生变化(外层电子的屏蔽作用).所

28、以在玻璃基质中最适于作激光激活离子的是稀土离子。Nd3+为四能级机构。在光泵区域有较多和较强的吸收带，而在近红外区有较窄和较集中的荧光线，能在室温下工作。因此它是最佳的激活离子。Nd3+在许多玻璃系统中都得到受激发射。其吸收带分布在可见到近红外区。掺钕激光玻璃是最先获得实际应用的。也是目前使用最广泛的的激光玻璃。近年来人们认识到掺稀土玻璃激光器可应用于激光核聚变.从而发展成为核聚变激光玻璃.其组成是掺钕的磷酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃.,7.2.2稀土光学纤维,光学纤维是指由透明材料（如玻璃）制成的能导光的纤维。它可以单独使用，也可用来构成各种光学纤维元件，用于沿复杂通道传输光能、图像、信息。按结构

29、对传输光学纤维分类，有 （1）阶跃型光学纤维：是由芯子和包复芯子的包层组成。 （2）梯度型光学纤维：折射率在芯部最高。近年来，普遍要求光学纤维透过的光谱范围扩展至紫外线（200-300nm）与红外线（4-14m）。氟化物玻璃从紫外到红外的相当广泛的光谱范围都是透明的。目前已经能制备出在2.55m的低损耗（12dB/km）氟化物玻璃光学纤维。,光学纤维,7.2.3稀土磁光玻璃,磁光玻璃是具有磁光效应的一类玻璃.即它在磁场作用下通过光时能产生偏转面旋转的现象.磁光玻璃分为正旋(逆磁性)玻璃和反旋(顺磁性)玻璃两类.前者含大量Pb2+、Te2+、Sb2+、Sn2+等抗磁性离子，用重火石玻璃和硫化砷玻

30、璃作基础系统。反旋玻璃含顺磁离子Ce3+、Pr3+、Dy3+、Tb3+、Eu3+等.色散大的Ce3+、Pr3+、Eu3+或P值大的Dy3+、Tb3+的玻璃，玻璃中稀土离子含量较大。,7.2.4稀土发光玻璃 1、由于外界的激励，使玻璃物质中电子由低能态跃迁至高能态，当电子回复时，以光的形式产生辐射的发光过程的一类玻璃。2、在基质玻璃中掺入少量的RE3+形成发光中心，不同稀土激活剂可以发出不同颜色的光。3、研究方向：a.探索新的对人眼比较敏感的绿色材料。b.设法让发光效率高的玻璃发出的红光或红外线转换成高亮度的光。4、研究手段：制备方法改善、样品表面改性，双掺Yb3+Er3+、Ce3+Tb3+、C

31、e3+Tm3+等。,发光玻璃,5、种类:（1）荧光玻璃 分为透明荧光玻璃和半透明荧光玻璃两种。用于示波器荧光屏、荧光剂量标准等。（2）热致发光剂量玻璃借玻璃加热后的释光量来反映射线照射量的探测元件。品种很多，常采用铈、锰、铜、等激活的磷酸盐系统玻璃。特点：玻璃可以重复使用，但在多种能量辐射场中必须进行能量补偿；,(3)参考玻璃。 俗称标准玻璃，其发光性能稳定，利用不同含量荧光剂制成参考系列，用于评估未知剂量，常用荧光剂有Sm，Mn等。(4)中子剂量玻璃. 用以测量及记录中子流的剂量探测元件。它的品种很多，通常采用银、钆、铽等激活的磷酸盐系统玻璃。(5)闪烁玻璃。将核辐射能量转变成光子的能量，探

32、测各种射线的能谱和强度；激活剂为CeO2；,具有化学稳定性好、耐温度变化、耐潮湿等优点。(6)示踪玻璃在基础玻璃中掺杂一定量的可活化示踪剂如Sc2O3、ZnO、Cr2O3等，根据需要的半衰期而制成示踪玻璃。是利用示踪原子追踪物质迁移过程用的玻璃，可用于考察江河鱼海岸线流砂的迁移情况等。,1、在阳光和人工光源中黄色很强，往往会产生眩光，使眼睛疲劳。在计算机等办公设备的荧光屏是三基色拼成的，合成的彩色图中的黄色比较强。2、在玻璃中引入Nd2O3,利用Nd3+离子在玻璃中有稳定的吸收峰，减少黄光和增强三基色的对比度，解决了长期以来对荧光屏操作者眼睛疲劳的问题。,稀土光学眼镜玻璃,生活中稀土光学玻璃应

33、用举例,3、这种玻璃能几乎完全遮住黄色光，Pr3+的吸收峰在470nm附近，可使玻璃呈绿色，与Nd3+并用，可制作蓝色系列的有色眼镜。4、Er3+在520nm处具有吸收峰，是使玻璃呈粉红色的为数不多的着色剂之一，可用于有色眼镜，同时还是铁的黄绿色的补色，也可用作晶质玻璃的脱色剂。5、加入CeO2和Pr6O11可以制作的电焊用护目镜玻璃和太阳眼镜等，含有铈或铕的太阳镜，在阳光下会自动变暗，在遮阴的地方又恢复原来的颜色。,稀土光色玻璃1、又称为光致变色玻璃，俗称变色玻璃2、特点:在日光或紫外光等短波长光照下，能够在可见光波段产生光吸收而自动变色，变色的深度一般会因光照的强弱而改变，一旦去除光照，它

34、又会较快地恢复其原先的透过率。3、原因短波长光照产生可逆的亚稳定色心。4、例如,掺杂Ce2O3和MgO的硅酸盐玻璃中，能变价的Ce离子在紫外光辐照下产生4f-5d的电子跃迁，形成能吸收蓝紫色光波的亚稳态色心，使玻璃在太阳光照射下，逐渐由浅黄色变成深黄褐色。这种变暗了的光色玻璃在弱光照射时，使Ce离子色心回复原来的电子态，使玻璃回复高透明状态。,5、应用：含Ce玻璃可做变色太阳镜，在阳光下自动变暗，在遮阳的地方又恢复原来的颜色。还可用作汽车、飞机、船舶的前向玻璃或观察窗玻璃。稀土光色玻璃的可逆着色效应也可作为光信息存储介质。,不含氧化铅、折射率低、色散值不大的光学玻璃。轻质的含有氧化钡10%左右

35、。重质的含有氧化钡44%左右。磷质的含有五氧化二磷70%左右。用于制显微镜、望远镜、照相机和瞄准器等光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜等。可消除透镜的像差和色差。,冕玻璃,火石玻璃用二氧化硅、氧化钾（K2O）和氧化铅（PbO）等原料熔炼而成，其特点是折射率高，色散大。由于含铅，玻璃的比重也大，手掂时感到沉重。遗憾的是，这种含铅量太高的火石都带有黄色，这就限制了它在某些领域（例如制作光学仪器元件）中应用。 火石玻璃的缺点是硬度低，甚至用小刀也可以划出伤痕，并且不稳定，容易被腐蚀。 火石玻璃主要用于光学仪器工业，磨制各种透镜和棱镜，在玉石行业中，用它磨成的假玉石不仅特别光亮，而且因色散大会从玉石内反射出五颜六色的彩色闪光。此外，用火石玻璃制造工艺品也是非常合适的。,火石玻璃,