[其他]能将紫外线变成可见光的高温玻璃

说明书

本发明属于玻璃材料领域。

目前国内外制造高压氙灯、脉冲氙灯、汞氙灯、高压汞灯用的管壁材料一般为石英玻璃。但这种灯都有大量无用甚至有害的紫外线。高压氙灯用作电影放映灯，其所发出的短波紫外线能使空气中的氧气变成臭氧，对环境、放映工作人员健康有害。脉冲氙灯用作激光光源，其所发出的短波此外线能损伤激光工作物质，使激光输出降低。汞氙灯、高压汞灯用作照明光源，其所发出的紫外线不能直接加以利用。高压汞灯需要另加一只涂有萤光粉的外壳将紫外线转变成可见光。为了克服这种弊端，近年有采用掺TiO₂或CeO₂石英玻璃作高压氙灯、脉冲氙灯的管壁材料。用这种材料有以下不足之处：1.管壁只能吸收短波紫外线而不能将其转变成有用的可见光。2.用水晶粉、TiO₂粉、CeO₂粉作原料制得的掺杂石英玻璃质地不均匀、组成不易控制、成本高。3.用SiCi₄、TiCl₄为原料用气炼法制的掺TiO₂石英玻璃价格太贵。

本发明的目的是提供一种能将紫外线转变成可见光的高温玻璃，这种玻璃无色透明，与石英玻璃一样耐高温、耐热震，但价格低廉，没有掺TiO₂、CeO₂石英玻璃的质地不易均匀，组成不易控制，价格贵、制造工艺复杂的缺点。本发明的目的是用SiO₂含量为96%的多孔高硅氧玻璃，往其中掺Ce³⁺+Al³⁺或Ce³⁺+Al³⁺+Mn²⁺来达到的。

本发明中制备多孔玻璃的原始玻璃为（重量百分率）：

SiO₂B₂O₃Na₂O Al₂O₃Sb₂O₃

62.94    27.26    8.33    1.47    0.33

其中Sb₂O₃为澄清剂。SiO₂由石英砂引入，B₂O₃由硼砂（11.13%）及硼酸（16.13%）引入，Na₂O由硼砂（4.83%）、碳酸钠（2.5%）及硝酸钠（1.0%）引入，Al₂O₃由氢氧化铝引入。熔制制度为：1280-1360℃加料，升温到1400±10℃，保温5小时，然后降温到1350-1320℃，保温2.5小时，最后降温到1280℃，保温半小时出料。玻璃分相热处理温度为575℃，保温时间为6小时。酸处理溶液为含40%NH₄Cl的2NHCl水溶液，温度为100℃。酸处理前试样用5%KOH水溶液在70℃处理3分钟，为的是清除表面污垢以利于酸处理顺利进行。

制得的微孔玻璃孔隙度为30.8%、比表面为75米²/克，SiO₂含量达96%，可于850℃烧结成为无色透明的玻璃。

多孔玻璃经过干燥，浸以硝酸铈、硝酸铝或硝酸铈、硝酸锰、硝酸铝的水溶液，经过干燥，在还原条件下烧结，可以制得掺Ce³⁺或掺Ce³⁺+Mn²⁺高硅氧玻璃。其所以应用硝酸乃因为硝酸盐溶解度大而分解温度低。

多孔玻璃中能引入的Ce³⁺、Ce³⁺+Mn²⁺的量是有限的。为了制得透明的玻璃还必需同时引进一些Al³⁺的氧化物，否则样品会析晶。