光学玻璃手册解释docx.docx

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无色光学玻璃

1光学玻璃牌号分类和命名

1.1光学玻璃牌号分类

根据折射率nd和色散系数vdnd-vd领域图中的位置和玻璃组成，无色光学玻璃按表1分为17类。

表1

玻璃类别名称

代号

玻璃类别名称

代号

氟冕玻璃

FK

轻火石玻璃

QF

轻冕玻璃

QK

火石玻璃

F

冕玻璃

K

徼火石玻璃

BaF

磷冕玻璃

PK

重领火石玻璃

ZBaF

重磷冕玻璃

ZPK

重火石玻璃

ZF

顿冕玻璃

BaK

铸火石玻璃

LaF

重冕玻璃

ZK

重锚火石玻璃

ZLaF

制冕玻璃

LaK

特种火石玻璃

TF

冕火石玻璃

KF

12光学玻璃牌号命名

每种光学玻璃牌号按其所属的玻璃类别名称的代号再加序号组成。

此外，还用六位数字作代码來表征每一个牌号，其中前三位数表示该牌号玻璃折射率小数点后三位数，后三位数字表示该牌号玻璃阿贝数。

例如:

H-K9L,nd二1.51680,vd二64.20,其代码为517642。

1.3无铅、碑、镉玻璃牌号的命名

无铅、砂、锚以及其他放射性元素的玻璃牌号，用“环”字汉语拼音字母的声母“H”加“-”作为前缀表示。

例如：

H-K9Lo

1.4低软化点玻璃牌号命名

用丁•模压成型的低软化点无铅、神、镉以及其它放射性元素的玻璃牌号，用“低”字汉语拼音字母的声母“D”加“-”作为前缀表示。

例如：

D-K9Lo

1.5高透过玻璃牌号的命名

紫外髙透过玻璃牌号，拨原有的习惯命笛，用“ultraviolet”单词的首字母“U”作为前缀表品例如：

UQF50。

高透过玻璃是在牌号序号后加“HighTransmittance”单词的首字母“HT”表示；例如：

ZFTLHTo

2光学性能

2.1折射率

每个牌号的光学玻璃均按表2所列的13条光谱线给出5位小数的折射率，这些谱线折射率的精密测量按GB/T7962.11-87测试方法进行，其测量梢度为土1X10役

表2

光谱线

―•士儿報

波长nm

光谱线

元素

波长nm

汞紫外线i

Hg

365.01

钠黄线D

Na

589.29

汞紫线h

Hg

404.66

氨氛激光线

He-Ne

632.80

汞蓝线g

Hg

435.84

镉红线C'

Cd

643.85

镉蓝线F‘

Cd

479.99

氮红线c

H

656.27

氢蓝线F

H

486.13

氨红线r

He

706.52

汞绿线e

Hg

546.07

汞红线t

Hg

1013.98

氨黄线d

He

587.56

2.2色散和阿贝数

中部色散为m-Dc或iiF*nco

色散系数（即阿贝数）定义如下:

vd=（nd-1）/（nr-nc）

（1）

或ve二（ne-1）/（nmcj

（2）

2.3色散公式

右:

.365nm〜1013.98nm光谱范围内,如果还需要知道另外一此波长的折射率,可由下列色散公式算出：

n2=A0+A112+A2X'2+A3X'4+A4r6+A5X"8（3）

式中：

A0〜A5—计算常数（随玻璃牌号而变，分别列入各牌号性能参数表中）；

入一波长，Um：

n—所求折射率，计算精度：

在400nm〜1013.98nm范鬧内为土2X10」：

在365nm〜400nm范围内为土5X10=

2.4相对部分色散

对波长X和Y的相对部分色散P-用下式表示:

Pxy=（nx-nY）/（iir-nc）

P'xy=（nx-i】y）/（iiF*-nc）（4）

数据表中按牌号给出了Pd.c、Pe.d、Pg.F和P'd.KP'e・d、P'g.F的值。

根据阿贝公式，对于大多数所谓“正常玻璃”而言，如下的线性关系是成立的:

Pxy=nixyvd+bxy

这种H线关系是以Px.Y为纵坐标，ud为横坐标來表示的。

式中mx.Y为斜率，bx.Y为截距。

众所周知，二级光谱的矫正，即对两个以上波长消色差，至少需要一种不符合公式⑸的玻璃（即其Px.Y值偏离阿贝经验公式）。

其偏离值用APx.Y表示，则每个PXY-Ud点相对丁•符合公式⑸的“正常线”平移了APx.y暈。

这样，各种玻璃牌号的APx.r数值可用下式求出：

Pxy=mxyvci+bx.y+APxy

因此，APx.y就定量地表示了与“正常玻璃”相比时的特殊色散的偏离特性。

我们选H-K6和F4作为“正常玻璃”，H-K6和F4相对部分色散和阿贝数符介公式⑸。

数据表中按牌号给出了AP「f、APF.eo它们的计算公式如下：

APpe=Pf,-0.4894+0.000541vd

APg.f=Pg.f~0.6457+0.001703vd

2.5应力光学系数B

玻璃中的应力会导致光产生双折射。

应力光学系数表示应力与应力双折射产生的光程差之间的关系：

6二B・d・F⑻

式中：

S—总光程差，nm：

B—应力光学系数，/Pa；

d—光在玻璃中通过的路程，cm；F—应力,Pa。

2.6内透射比t

内透射比为不包含试样表面反射损火时的透射比。

按照GB/T7962.12-87规定的方法测量。

数据表中给出了各种牌号玻璃5俪、10価厚的不同波长内透射比值。

2.7着色度（入8o/Xs）

光学玻璃短波透射光谱特性用着色度gg表示。

样品厚度10mm±0.1mm,加°是指玻璃透射比达到80%时对应的波长，広是指玻璃透射比达到5%时对应的波长。

并以10nm为单位表示。

例如：

玻璃透射比达到80%时对应的波长为368nm,玻璃透射比达到5%时对应的波©为313nm,着色度WXs为37/31,见图1。

当neM1.85,由于玻璃的反射损失较大，着色度用玻璃透射比达到70%时对应的波长X70代替尬。

着色度的变化范围一般在±10nm内。

2.8折射率温度系数（An/AT）

光学玻璃折射率随温度变化而变化。

折射率温度系数（An/AT）,b$是在真空中毎隔20°C测量的。

目录中列出了谱线t（1013.98nm）、C'（643.85nm）、d（587.56nm）>e（546.07nm）、F'（479.99nm）及g（435.84nm）6条谱线的折射率温度系数（An/AT）ieio

相对折射率温度系数可用下式计算：

（Aii/AT）^=（An/A^-n^CAii^/AT）<9）

空气捌寸率施腹系数见表3

表3

眦范用

（°C）

g/AT（10'7°0

t

C，

d

e

F，

g

-40—20

-1.34

-1.35

-1.36

-1.36

-1.37

-1.37

-20-0

-1.15

-1.16

-1.16

-1.16

-1.17

-1.17

0〜20

-0.99

-1.00

-1.00

-1.00

-1.01

-1.01

20〜40

-0.86

-0.87

-0.87

-0.87

-0.88

-0.88

40〜W

-0.76

-0.77

-0.77

-0.77

-0.77

-0.78

60〜80

-0.67

-0.68

-0.68

-0.68

-0.69

-0.69

3化学性能

光学玻璃元件在制造和使用过程中，其抛光表而抵抗各种侵蚀介质作用的能力称为光学玻璃的化学稳定性。

3・1抗潮湿大气作用稳定性RC（S）（表面法）

根据对潮湿大气作用的稳定性，分为三级：

1级一在温度50°C,相对湿度85%的条件下，玻璃抛光衣面形成水解斑点的时间超过20h：

2级一在相同实验条件下，形成水解斑点的时间在5h〜20h之间；

3级一在相同实验条件卜，形成水解斑点的时|用不到5h。

3.2抗酸作用稳定性RA（S）（表面法）

根据对酸溶液作用的稳定性，分为三级：

1级一在0.1N、温&50°C的酷酸溶液作用下.玻璃抛光表而的破坏深度达135nm的时间超过5h;

2级一在相同实验条件下,破坏深度达135nm的时间在lh〜5h。

3级一在相同实验条件下，破坏深度达135nm的时间不到lh。

3.3耐水作用稳定性8（粉末法）

按GB/T17129的测试方法，根据下式计算:

（10）

B-C

Dw=xlOO

B-A

式中：

Dw—玻璃浸出百分数，%;

B—过滤器和试样的质最，g;

C-过滤器和侵蚀后试样的质最，g：

A—过滤器质量，go

由计算得出的浸出口分数，将光学玻璃耐水作用稳定性Dw分为6类见表4o

表4

类别

1

2

3

4

5

6

浸出百分数（Dw）

<004

004〜010

010〜0.25

0.25〜060

0.60〜110

>1.10

3・4耐酸作用稳定性DA（粉末法〉

按GB/T17129的测试方法，根据下式计算:

B_c

（11）

DA=^^xlOO

B-A

式中：

DA—玻璃浸出白•分数，％：

B—过滤器和试样的质暈，g;

C—过滤器和侵蚀后试样的质暈，g：

A—过滤器质最，go

由计算得出的浸出百分数，将光学玻璃耐酸作用稳定件DA分为6类见表5。

表5

类别

1

2

3

4

5

6

浸出百分数（DA）

<020

0.20〜035

035〜065

065〜1.20

1.20〜220

>2.20

4热学性能

4.1热膨胀系数a

光学玻璃热膨胀系数是指一定温度范阳内温度升高1°C时，玻璃单位长度的伸长量。

按GB/T7962.16-87规定的方法测最。

数据表中给出了+20C〜+120°C和+100t〜+300°C的平均热膨

胀系数。

4.2转变温度Tg

光学玻璃在某一温度区间会逐渐山固态变成可塑态。

其转变温度Tg是指玻璃试样从室温升温至驰垂温度Ts,其低温区域和高温区域厲线部分延长线相交的交点所对应的温度，见图2。

j^GB/T7962.16-87规定的方法进行测量。

图2

4.3弛垂温度Ts

如图2所示，弛垂温度Ts是指玻璃试样在升温过程中停止膨胀时的温度。

按GB/T7962.16-87规定的方法进行测最。

4.4应变点Tio145

应变点是玻璃粘度为10145dpa.s（或10135pa.s）时的温度。

即在儿个小时之后才能消除玻璃内应力的温度，也称为玻璃退火下限温度。

4.5退火点T1013

退火点是玻璃粘皮为1013dpa.s（或lO^pa.s）时的温度。

儿分钟内即可消除玻璃内应力的温度，也称为玻璃退火上限温度。

4.6软化点Tio7,6

软化点是玻璃粘度为1076dpa.s（或1066pa.s）时的温度。

表示玻璃明显软化,并在其自重下变形时的温度。

4.7热传导系数入

热传导系数等丁•热流密度除以温度梯度所获得的商，即单位时间内通过的单位而积的热量除以单位距离的温差，用w/（m-k）为单位表示。

注：

lw/（m-k）=8.6000X10'1kcal/（h・m・C）=2.38889X10'3cal/（s-cm-'O

5机械性能

5・1杨氏模量E、剪切模量G和泊松比U

光学玻璃杨氏模最、剪切模帚和泊松比按下列公式计算:

E=4G，-3GVtS

G_Qp

G=VsP

式中：

E—杨氏模最，Pa：

G—剪切模最，Pa；U—泊松比；

Vt纵波速度：

m/s；

Vs—横波速度；m/s；

P—玻璃密度,g/cmSo

5.2Knoop硬度Hr

Knoopm按GB/T7962.21-87规定的测试方法测最。

该方法采用对称棱角为172°30'和

130°的四角锥金刚石斥头，给其施加一定负荷垂H斥在试样上，保持一定时间后，撤去负荷，用显微镜观察并测量试样上压痕对角线的长度，按下列公式计算Knoop硬度：

Hk=1.42294-（15）

Ad2

式中：

F—负荷，N；

d—压痕长对角线的长度，mm:

Hk—Knoop硬度，107Pao

5.3磨耗度Fa

磨耗度是指，任完全相同的条件下，试样的磨损最与标准试样（K9玻璃）的磨损最（体积）的比值乘以100后所得的数值，用公式表示如下：

式中：

V-被测样品体枳磨耗最:

Vo-标准样品体积磨耗暈；W—被测样品质量磨耗量;

Wo—标准样品质竝瞎杆竝;P—被测样品密度；P。

一标准样品密度。

5・4密度p

光学玻璃的密度是指，温皮为20°C时单位体积的质最。

光学玻璃的密度按GB/T7962.20-87规定的方法进行测量。

单位以g/cm'表示。

6玻璃质量指标

6.1折射率nd和阿贝数vd与标准值的允许偏差

折射率nd和阿贝数vd与标准值的允许偏差分为3级，见表5。

表5

级別

折射率允许偏差And

级别

阿贝数允许偏差Avd%

1

±30X10°

1

±0.5

2

±50X10，

2

±0.8

3

±100X10'5

3

±1.0

注：

如用户有特殊要求可按合同供货。

光学玻璃折対率和阿贝数按GB/T7962.1-87的测试方法进行测量。

折射率测量粘:

度为±3X10'5,中部色散的测最粘:

度为土2X10=

6.2光学均匀性

6.2.1尺寸小于150mm的玻璃毛坯

尺寸小J：

150mm的玻璃毛坯的光学均匀性按GB/T7962.2-87规定的测试方法进行测量。

该方法是根据放在平行光管光束中的玻璃试样引起该装置分辨率的变化而规定的。

假设平行光管的理论分辨率Qo,而当玻璃试样放入后，分辨率变为Q,那么玻璃的不均匀性用其比值a/ao来表示，分为四级，见表6。

表6

级别

a/ao

星点图像

1

1.0

中央是一个明亮的圆斑，外面是一些同心的圆环，这些圆坏无断裂，尾翘、畸角及扁圆变形现象。

2

1.0

中央是一个明亮的圆斑，外面是一些变形的圆环，这些圆环同样无断裂，尾翘、畸角及扁圆变形现象。

3

1.1

4

1.2

6.2.2尺寸大于150inin的玻璃毛坯

尺寸大J1501I1H1的玻璃毛坯的光学均匀性以一块玻璃中各部分折射率偏差最大值△j來表示，按GB/T7962.4-87规定的测试方法进行测量，分为4级，见表7。

表7

级别

Az

Hi

±2X10'

±5X104S

h3

±10X10°

h4

±20X10°

6.3应力双折射

6.3.1中部应力

玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上的光程差5表灵按GB/T7962.5-87规定的方法进行测暈，分为5级，见表8。

表8

级别

玻璃中部光程差§（mn/cm）

1

2

la

4

2

6

3

10

4

40（粗退火条料）60（粗退火板料）

6.3.2边缘应力

玻璃毛坯应力双折射以其灰边缘5%斤径或边长处单位厚度上的最大光程差A表示，按

GB/T7962.6-87规定的测试方法进行测量，分为5级，见表9。

表9

级别

玻璃边部光程差Smax（imi/cm）

Si

3

S2

5

S3

10

S4

20

S5

80

6.4条纹度

条纹用点光源和透镜组成的条纹仪，从垠容易看见条纹的方向上，与标准试样作比较检査,分为4级，见表10。

表10

级别

条纹程度

A

在规定检测条件下无肉眼可见的条纹

B

在规定检测条件下有细而分散的条纹

C

在规定检测条件下有轻微的平行条纹

D

在规定检测条件下有明显的平行条纹

6・5气泡度

光学玻璃气泡质帚:

按GB/T7962.8-87规定的测试方法进行测帚:

，玻璃中允许气泡含最等级是由lOOciif玻璃屮所含气泡（径4）$0.05mm〜2mm）的总截面枳來确定，分为7级，见表11O结石、结晶体及其它夹杂物也作气泡计算。

皿长气泡取最长轴和最短轴的算术平均值为何径计算截而积。

表11

级别

H径©^0.05mm气泡总截面积（mm/lOOcm'）

A00

0.003〜0.03

A0

0.03〜0.10

A

0.10〜0.25

B

0.25〜0.50

C

0.50〜1.00

D

1.00〜2.00

E

2.00〜4.00

6.5光吸收系数

光吸收系数用球形光度计按GB/T7962.9-87规定的测试方法进行测量。

光吸收系数等于口光通过玻璃中每厘米路程的内透过率的H然对数的负值。

分为8级，见表12。

表12

级别

光吸收系数不大于

级别

光吸收系数不大于

00

0.001

3

0.008

0

0.002

4

0.010

1

0.004

5

0.015

2

0.006

6

0.30

7耐辐射玻璃及其耐辐射性能

对Y射线辐射稳定（不变色）的光学玻璃，称为耐辐射玻璃。

这类玻璃是在光学玻璃配方基础上加入其他氧化物熔制而成。

因此，它们具有对应普通光学玻璃相同的光学常数，其牌号按对应的普通光学玻璃牌号序号加I：

500构成，例如K9玻璃,其对应的耐辐射玻璃牌号为K509。

耐辐射玻璃的耐辐射性能用剂量为10‘R（即25.8C/kg）的Y射线辐射后,每厘米厚度上光密度增Mad來表示，或用等效上述剂最的x射线辐射后每厘米厚度上光密度增最ad】來表示,见表13o

表］3

牌号

耐辐射性能

牌号

耐辐射性能

牌号

耐辎射性能

ADi

AD

ADi

AD

△Di

AD

K502

0035

0035

ZK507

0025

0025

BaF5O3

0045

0070

K505

0030

0035

ZK508

0025

0025

BaF504

0045

0040

K507

0035

0.045

ZK509

0035

0040

BaF506

0065

0060

K509

0030

0015

ZK510

0025

0020

BaF508

0055

0045

K510

0060

0060

ZK511

0065

0065

ZBaF501

0055

0060

BaK501

0025

0015

KF501

0065

0070

ZBaF5O2

0090

0200

BaK5O2

0020

0015

KF502

0110

0090

ZBaF5O3

0055

0065

BaK5O3

0025

0020

QF502

0110

0080

ZBaF504

0200

0200

BaK506

0025

0025

QF5O3

0110

ono

ZBaF5O5

0200

0200

BaK5O7

0040

0.040

F502

0080

0070

ZF501

0080

0080

BaK508

0020

0025

F5O3

0065

0070

ZF502

0060

0080

ZK501

0030

0025

F504

0060

0070

ZF5O3

0080

0120

ZK5O3

0025

0025

F5O5

0050

0070

ZF504

0120

0200

ZK5O5

0025

0.025

F506

0060

0070

ZF5O5

0120

0120

ZK506

0020

0025

BaF502

0060

0.090

ZF506

0080

0120

玻璃供货形式

81光学玻璃块料

两大面细磨，其余四面粗瞬，边、角稍倒棱，经椿退火。

8.2光学玻璃条料

两个端面为炸切面，其余四面为IH然成熨浙，经粗退火或楷退火。

8.3光学玻璃压型坯料

83.1光学玻璃一次压型坯料

一次压型坯料是通过熔炼血接滴料压制成型的坯料，经粘:

退火。

83.2光学玻璃二次压型坯料

二次压型坯料是再次加工热压成型，经粘:

退火。

规格尺寸公差见表14。

表14

型料的外径e（11H11）

DP产品

RP产品

外径公差

厚度公差

外径公差

厚度公差

4）<15

±0.10

±0.20

±0.10

±0.50

15WX29

±0.10

±0.20

±0.15

±0.35

29W4）<40

±0.15

±0.20

±0.20

±0.30

40^*<60

±0.20

±0.20

±0.30

±0.30

60W4）V90

±030

±0.40

±0.35

±0.35

903V150

±0.40

±0.40

-0.10

±0.40

e$150

±0.50

±0.50

±0.50

±0.50

8.4光学玻璃果形料（或称Gobs料）

果形料（或称Gobs料）是一种截面积儿乎为圆形的毛坯，乘量或体积按客户需耍确定，未经精退火。

8.5其他

客户提出的特殊要求的、大规格的玻璃。

9相互检索目录

本目录光学玻璃相互检索表中的牌号相等仅指菠璃代码构成相等，而玻璃组分CDGM、HOYA、OHARA、SCHOTT和SUMITA均是不同的.