[发明专利]一种高紫外光透过率的硼硅磷酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高紫外光透过率的硼硅磷酸盐玻璃及其制备方法，特别是热膨胀系数低、化学稳定性高、紫外光透过率高的硼硅磷酸盐玻璃材料及其制备方法。属于玻璃新材料及其制备技术领域。

背景技术

透紫外光材料被广泛应用于微平板印刷术设备、半导体显微技术设备、激光系统及紫外光探测仪类特殊光学仪器等方面。

国内外特别是国外对透紫外光玻璃已有较多研究，也有较多应用实例。

玻璃形成体氧化物P₂O₅、SiO₂、B₂O₃、GeO₂具有较好的紫外光透过性能，其中，P₂O₅和SiO₂玻璃能透过真空紫外线(≤200nm)，在远紫外区(200～300nm)有高的透过率。且P₂O₅玻璃紫外线短波吸收限λ₀最小，或者说P₂O₅玻璃能透过的紫外线波长最短，石英玻璃次之。

  紫外线波长(nm)  P₂O₅  SiO₂  B₂O₃  GeO₂  λ₀  145  162  200  363

尽管纯P₂O₅玻璃可透过的紫外线波长最短，但因其热膨胀系数高、化学稳定性差、机械强度低，因而不能满足使用性能要求。而纯B₂O₃玻璃的透紫外光短波吸收线λ₀达200nm，在真空紫外区的上限，其应用也受到限制。因此，高纯SiO₂玻璃是应用最多的优质透紫外光玻璃。然而，这种玻璃制备条件苛刻，封接温度高，与可伐合金的热膨胀系数相差较大，这些问题使其应用也受到限制。

除上述由玻璃形成体氧化物制成的单组分玻璃外，多组分硅酸盐和多组分磷酸盐玻璃也可用作透紫外光学材料，有许多成功实例。前者如维克玻璃、康宁7740等，这些玻璃中引入了一定量的Al₂O₃、B₂O₃、R₂O(R为碱金属离子)而使λ₀高于200nm。后者如商品名为“Corex”的磷酸盐玻璃和LG-810系磷酸盐玻璃，其紫外截止波长在200～300nm之间。最近，德国学者D.Ehrt和C.R.Chimie发现，高纯SrO-P₂O₅体系玻璃在250nm处的透过率高达70％，但其热膨胀系数高、转变温度和软化温度都较低。一方面，在玻璃与可伐合金等金属封接时，热膨胀系数不匹配，难于满足气密封接要求；另一方面，在较高温度下封接时，玻璃容易软化变形。

归纳起来，现有透紫外光玻璃主要存在如下问题：

1)紫外光透过率较低，且不同批次产品性能不稳定。如1.2mm厚玻璃试样在200nm处的透光率仅35％左右，而2.5mm厚玻璃试样在200nm处的透光率仅20％左右，有的只有10％多；