[发明专利]硫系玻璃球坯的制备装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种硫系玻璃球坯的制备装置及使用方法，装置包括装料系统、加热炉、球坯收集系统和固定支架。其中，装料系统包括石英坩埚、抽气阀、进气阀、入料塞、出料塞、气压表和气体流量计。石英坩埚上部设有抽气口、入料口、进气口和气压表接口，其底部设有出料口。球坯收集系统包括磁力搅拌器、磁子、容器和硅油。装料系统嵌于加热炉内，球坯收集系统位于装料系统正下方，装料系统和加热炉固定在固定支架上。本发明可制备直径为3‑20mm的硫系玻璃球坯，材料利用率可达90％以上，球坯表面较光滑，后加工磨损材料少，加工成本低。

技术领域

本发明涉及一种玻璃球坯制备装置，尤其涉及一种硫系玻璃球坯的制备装置及使用方法。

背景技术

红外热成像系统已广泛应用于工业制造、建筑检测、电力检测、消防、安防、车载夜视等领，它利用目标和背景或目标各部分之间的温度差(或辐射差异)对目标进行探测和识别。其工作原理是：目标物体的红外辐射穿过大气到达红外光学系统，由红外光学系统将其成像在红外探测器的光敏面上，经探测器的读出电路读出图像信号，再经非均匀性校正和图像处理，得到系统要求的红外图像，由显示系统提供给使用者观察。

在红外热成像系统中，红外透镜是其光学系统的关键部件。常用的红外透镜材料主要包括锗、硒化锌和硫系玻璃。与锗和硒化锌晶体材料相比，硫系玻璃是非晶态材料，其制备和加工成本低，可采用精密模压技术制备复杂的高性能红外光学透镜，适宜规模化生产。近年来随着红外热成像系统在民用领域应用的加快，硫系玻璃正逐步成为热成像仪用红外透镜的首选材料。

民用领域使用的红外透镜的口径一般为3-20mm。采用精密模压技术制备红外硫系玻璃透镜时，通常需要将硫系玻璃制备成球形预成型体，然后将该预成型体在玻璃软化温度附近模压成目标透镜。球形预成型体的制作一般采用两种方法：1.首先将原始大口径硫系玻璃切割成正方形小块，然后通过机械加工的方式将正方形小块磨抛成目标尺寸的预成型体，这种方法的材料利用率约为40％；2.将原始大口径硫系玻璃切割成小块，然后用两个半球形模具将小块热压成球坯，最后将表面粗糙的球坯精磨和抛光成目标尺寸的预成型体，这种方法的材料利用率可提高至55％。目前，制备硫系玻璃球形预成型体仍然面临着材料利用率低的问题，这导致最终制备的红外硫系玻璃透镜的成本较高。

发明内容

针对现有技术制备硫系玻璃球形预成型体过程中材料利用率低的问题，本发明提供了一种可大幅提高材料利用率的硫系玻璃球坯的制备装置及使用方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种硫系玻璃球坯的制备装置，包括装料系统、加热炉(2)、球坯收集系统和固定支架。其中，所述的装料系统包括石英坩埚(1.1)、抽气阀(1.2)、进气阀(1.3)、入料塞(1.4)、出料塞(1.5)、气压表(1.6)和气体流量计(1.7)；

所述的石英坩埚(1.1)上部设有抽气口(1.1.1)、入料口(1.1.2)、进气口(1.1.3)和气压表接口(1.1.4)，其底部设有出料口(1.1.5)；

所述的球坯收集系统包括磁力搅拌器(3.1)、磁子(3.2)、容器(3.3)和硅油(3.4)；

所述的装料系统嵌于加热炉(2)内，球坯收集系统位于装料系统正下方，装料系统和加热炉(2)固定在固定支架上。

优选地，所述的石英坩埚(1.1)中部呈上宽下窄形状，其过渡段呈漏斗状。

优选地，所述的加热炉(2)为中空炉，其内部呈上宽下窄形状，内径大于石英坩埚(1.1)外径。

优选地，所述的石英坩埚(1.1)与加热炉(2)为竖直放置，且中心同轴。

优选地，所述的气压表(1.6)显示相对气压，当气压表(1.6)示数为零时，表示环境大气压；当气压表(1.6)示数为负数时，表示小于环境大气压；当气压表(1.6)示数为正数时，表示大于环境大气压。