[发明专利]一种钬掺杂硫系玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钬掺杂硫系玻璃及其制备方法。所述一种钬掺杂硫系玻璃包括如下组分(含量以原子百分数计)：Se：50%～70％；Ge:20%～45％；As:5%～15％；Ho:1%～10％。本发明在常见的As‑Ge‑Se硒化物硫系玻璃系统中，添加稀土元素钬，利用稀土离子的高场强和高配位特性所产生的结构致密化，提升了玻璃的转变温度，改善了其硬度，获得具备更好热、力学性能的红外窗口材料，以满足激光雷达的使用需求。

技术领域

本发明属于硫系玻璃技术领域，涉及一种钬掺杂硫系玻璃及其制备方法。该玻璃适合用作激光雷达的红外窗口材料。

背景技术

硫系玻璃以指以硫化物、硒化物、锑化物为主要成分的玻璃。和氧化物玻璃相比，其具有较大的质量和较弱的键能，禁带宽度较氧化物玻璃为小，采用淬冷法工艺制备，通常有较广泛的玻璃形成区，其红外透过波长覆盖8～12μm的红外大气窗口。由于上述这些特性，在利用红外双目成像的激光雷达系统中，可采用硫系玻璃做为红外激光接收与发射结构的窗口材料。

但是，硫系玻璃作为结构功能窗口材料所面临的问题之一是强度较低，在激光照射下会出现弥散现象，影响光信号获取质量。本发明在常见的As-Ge-Se硒化物硫系玻璃系统中，添加稀土元素钬，利用稀土离子的高场强和高配位特性所产生的结构致密化，提升了玻璃的转变温度，改善了其硬度，获得具备更好热、力学性能的红外窗口材料，以满足激光雷达的使用需求。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种钬掺杂硫系玻璃及其制备方法，以满足激光雷达红外窗口材料的使用要求。

本发明一种钬掺杂硫系玻璃通过采用如下技术方案达到：

一种钬掺杂硫系玻璃，包括如下组分，含量以原子百分数计)：

Se：50%～70%

Ge：20%～45%

As：5%～15%

Ho：1%～10%

一种钬掺杂硫系玻璃的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1 玻璃配合料的制备：

将Se、Ge、As、Ho的单质分别用电子天平称重后，混合得到玻璃配合料。

其中，所用电子天平精度为0.001克；原料单质纯度为5N。

步骤2 真空封接：

将由步骤1所得玻璃配合料置于石英安瓿中，用真空泵从石英安瓿中抽取空气，达到合适真空度后，采用氢氧焰对石英安瓿进行熔接封闭。

优选的：石英安瓿预先经50%氢氟酸浸泡10～30分钟处理。

优选的：封接时安瓿内真空度为10^-2Pa。

步骤3 玻璃熔制：

将由步骤2封接好的石英安瓿置于摇摆炉中，缓慢升温至熔制温度，开启摇摆炉摆动，保温合适时间。

优选的：升温速率不超过5℃/min。

优选的：熔制温度为850～900℃。

优选的：摇摆炉摆动频率为30～50次/min。

优选的：保温时长为8～12小时。

步骤4 玻璃淬冷：

将石英安瓿从摇摆炉中取出，在冷却液中静置1～5分钟，观察到玻璃成型并与安瓿壁分离。

优选的：所用冷却液为水，温度不超过40℃。

步骤5 玻璃退火：

将安瓿置于退火炉中，在合适温度保温1～5小时，随炉冷却后将玻璃从石英安瓿中取出，得到本发明所述硫系玻璃。

优选的：退火温度为200℃～250℃。

具体实施方式