[发明专利]透红外多元氧卤碲酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合重金属氧化物玻璃和卤化物玻璃优点的透红外多元氧卤碲酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

中红外波段有应用前景的玻璃有两类，一是重金属氧化物玻璃，二是氟化物玻璃。重金属氧化物玻璃和氟化物玻璃的优势集中在近中红外波段透过。氟化物玻璃折射率小，声子能量低，在0.2～7um波段范围内具有很好的红外透过性能。大块氟化物玻璃的研制成功使其在红外光学器件方面的应用日益受到关注。但是氟化物玻璃的低化学稳定性和机械性能阻碍了其广泛的应用。随着对重金属玻璃研究的深入，人们开始通过引入卤化物来对重金属玻璃系统的物化性能进行改进，从而出现了氧卤重金属玻璃系统。氧卤重金属玻璃除了透过范围可以满足红外材料的要求外，在成玻璃能力、抗失透能力、热稳定性、机械强度和化学稳定性方面都要优于氟化物玻璃，结合了重金属氧化物和氟化物玻璃的优点，作为红外光学窗口材料有望得到实际应用。其中氧卤碲酸盐玻璃具有较宽红外透过范围、高透过率、良好的玻璃稳定性以及较低的制备成本等优势。氧卤碲酸盐玻璃不仅可应用在光纤放大器及光调制器等光通信元器件上面，而且可制成红外罩、红外窗口、滤光片、整流罩及红外光纤等红外光学材料，这些红外光学材料因其在热成像、化学分析、传感器、红外激光传输、红外武器等军用和民用方面具有重要的应用前景而倍受人们关注。目前碲酸盐玻璃的研究以二元系统为主，对于三元以上的体系研究相对较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种透红外多元氧卤碲酸盐玻璃及其制备方法，本发明玻璃结合了重金属氧化物玻璃和卤化物玻璃的优点，具有较好的热稳定性及机械强度，在3～5μm波段透过率较高。

本发明技术方案：一种透红外多元氧卤碲酸盐玻璃，其摩尔百分比组成为：

TeO₂                     50～70mol％

BaO                      0～30mol％

ZnCl₂                    5～10mol％

YF₃                      1～5mol％

AlF₃                 5～10mol％。

所述透红外多元氧卤碲酸盐玻璃的转变温度为320～360℃，热稳定性参数95～120℃，红外截至波长>6μm，3～5μm波段透过率>75％，维氏硬度>400。

所述透红外多元氧卤碲酸盐玻璃的制备方法，包括下列步骤：

a.按照下列玻璃组成的摩尔百分比(mol％)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀，

TeO₂　　　　　　　　　　　　　50～70mol％

BaO                           10～30mol％

ZnCl₂                         5～10mol％

YF₃                           1～5mol％

AlF₃　　　　　　　　　　　5～10mol％；

b.将上述混合料放入铂金坩埚中熔制，温度为900～1000℃，熔制过程中通入高纯氧气除水，并同时进行搅拌，熔制时间控制在15～25min；

c.停止通氧气，继续在900～1000℃下加热10～15min以进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中，制得熟料；

d.将熟料放入铂金坩埚后转移到真空炉中进行精制，熔制温度为900～1000℃，时间为10～15min，然后将玻璃液倒入预热的模具中；

e.快速将玻璃放入已升温至转变温度(T_g)的马弗炉中，保温2小时后，以10℃/小时的速度退火至100℃左右，关闭马弗炉，降温至室温，得到所述透红外多元氧卤碲酸盐玻璃。

发明的有益效果：本发明通过两步熔融方法制备出一种透红外多元氧卤碲酸盐玻璃，该玻璃转变温度为320～360℃，热稳定性参数95～120℃，红外截至波长>6μm，3～5μm波段透过率>75％，维氏硬度>400，适合于制备中红外波段的光学窗口材料。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细描述，一种透红外多元氧卤碲酸盐玻璃，其摩尔百分比组成为：