[发明专利]一种透深紫外磷酸盐玻璃及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种透深紫外磷酸盐玻璃及其制备方法、应用，该透紫外玻璃由以下重量百分含量的组分：50.0‑79.5％P₂O₅，3.0‑20.0％SiO₂，2.0‑9.0％Al₂O₃，0‑5.0％Na₂O，5.0‑9.0％CaO，5.0‑10.0％BaO，0‑5.0％ZnO，0.5‑9.0％ZrO₂，所述的透紫外玻璃厚度1.0mm时其在254nm处的透过率在80％以上，在30‑300℃范围内热膨胀系数为(53±3)×10^‑7/℃，具有较高的转变温度，转变温度大于600℃，具有良好的化学稳定性，耐化性Ⅱ级；本发明透深紫外玻璃的制备方法简单，环保无污染，不引入对环境有害的重金属离子，熔制温度较低。

技术领域

本发明涉及特种玻璃材料及其制备技术领域，特别涉及一种透深紫外磷酸盐玻璃及其制备方法、应用。

背景技术

紫外线是自然界中普遍存在的一种电磁波，太阳光谱中波长小于380nm的光线称为紫外线(Ultraviolet Radiation),其在紫外杀菌、紫外验伪、紫外照明等方面有着重要作用，同时强紫外线对人体皮肤、眼睛等也会产生一定的危害。紫外线依照其波长范围又分为UV-A(315-380nm)、UV-B(280-315nm)、UV-C(100-280nm)三种，太阳光中所含的紫外线经大气层后，小于290nm的UV-C大多被大气层中的臭氧层所吸收，这部分紫外线光谱区域被称为“日盲区”，若在大气层内探测到了“日盲区”紫外信号，基本可以断定是由人造飞行器如导弹、火箭等发射产生的。因为这些飞行器推进器羽焰所发出的光含有强烈的220-280nm波段深紫外光，从而使得220-280nm紫外光成为飞行器发出的特征光。紫外探测器就是通过探测来袭飞行器推进器羽焰的特征紫外光，以判断威胁方向与程度，实时发出警报信息以便选择合适时机，实施有效干扰，采取规避等措施，对抗敌方导弹的攻击。而紫外探测是目前国际上的研究热点，其探测的波长范围是185-280nm，对280nm以上的波长不产生响应，真正实现日盲紫外特性。因此，对深紫外线特别是185nm～280nm范围的深紫外区信号的探测具有重要意义。但是由于185-280nm处在深紫外线的远端，部分已属于真空紫外区域，射线的能力特别高，按照电磁波在介质中传递损耗的理论，波长越短，损耗越大。因此，当今世界范围内能够商品化的透紫外玻璃品种很少，且在185-280nm处透过率都很低。

国内外对透紫外材料已有较多的研究，这些透紫外材料主要集中在氟化物单晶、卤化物玻璃和石英玻璃材料方面。其中氟化物晶体(如CaF₂、MgF₂晶体)，因为单晶生长困难，加工制备困难，价格昂贵，而且晶体因为各项异性，存在固有缺陷，化学稳定性差，几何几寸小，所以应用有限；而卤化物玻璃因为含有氟化物和氯化物，在玻璃的高温熔制过程中，这些卤化物对铂金坩埚造成一定程度的侵蚀作用，增大了成本和生产安全隐患，使得制备条件要求苛刻，价格昂贵；高纯石英玻璃虽然在254nm透过率达91％，但是石英玻璃熔制温度高、制备条件要求苛刻，价格昂贵，热膨胀系数与可伐合金的热膨胀系数相差较大，不能与可伐合金直接封接，限制了使用范围，使得其应用也同样受到限制。

透紫外玻璃材料由于均匀性好，透过率高，几何形状可控，价格低，是用于国防科技、高技术等领域的首选材料。中国早在上世纪70年代就已经研制出了透紫外玻璃材料，且被广泛应用在电网安全监测、森林火情告警、大规模集成电路光刻、农作物虫害防治、紫外光学透镜、紫外光谱仪等特种光学仪器等方面，缺乏用于深紫外探测、飞行器发射、紫外巡天、深空探测等高技术领域高端透深紫外玻璃材料。国外透紫外玻璃材料产品主要有德国肖特的8337B和美国康宁9471透紫外玻璃材料，但二者在185-280nm的透过率均不能满足透深紫外的探测要求。

发明内容

本发明的目的在于克服目前现有技术的不足，提供一种具有热膨胀系数可以与可伐合金封接匹配、玻璃转变温度高、化学稳定性优良的透深紫外磷酸盐玻璃，

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：