第三章磁功能玻璃31磁光玻璃PPT课件

只有高V值的玻璃才有实际应用价值。
顺磁玻璃是含稀土离子的玻璃。
这类玻璃中的稀土离子都具 有不成对的4f电子，因而离子本 身具有永久的电子轨道磁矩，在 磁场作用下将顺磁场取向，V值 大。真正适合作磁光器件的还是 这一类玻璃。
与晶体相比，玻璃的V值虽然 小，但是玻璃材料具有一系列优 点，如透光性能好，光学均匀性 好，价廉，特别是容易制得大尺 寸制品。通过增加通光方向的尺 寸（L），使偏转角满足实用要 求，因此，可以与晶体相竞争。
（含Tb3+的玻璃冷至20K时，V值约增加12倍）。
作为磁光玻璃，除了高的V值外，还 要有良好的光谱特性（光透过）。
含铈和铽的顺磁玻璃是非常引人注目 的。（含三价铈的磷酸盐玻璃，在波长 为640nm时，费尔德常数V值可达到0.16 分/Oe·cm；而含氧化铽的BaO-B2O3-SiO2 系统玻璃，费尔德常数V在630nm处达 0.44分/Oe·cm，因此，含氧化铽的玻璃 是最有前途的磁光玻璃。）
Y2O3－B2O3－ TeO2系统玻璃具有很 高的透明性和很高的V值（5461Ả处 的V值可达0.50-0.10分/Oe·cm）
硫、硒、砷等非氧化物玻璃也是 较有前途的逆磁性旋光玻璃，但只 能用于红外光谱区域（如As2O3、AsSe）。
3.1.4 法拉第旋转玻璃的应用
1．调制激光 光调制器、光隔离器、光开关
振方向
磁光效应原理示意图
逆磁玻璃即玻璃中的原子没有永久的 电子轨道磁矩。因此，在磁场作用下， 只能产生与磁场方向相反的极小的诱导 磁矩，普通的光学玻璃属于这一类。法 拉第1846年发现旋光效应时，就是用重 铅硼硅酸盐玻璃做实验。之后为寻找高 V值的玻璃，对含有各种金属离子的玻 璃进行仔细研究，但这类玻璃V值都比 较小。
1、基板的作用与其材料选用要求 传统的磁盘基片是Al-Mg或Al-P金属基片。
多采用薄膜复合结构，如下图所示：
润滑膜 CoCr合金含碳衬层 Cr磁性膜 NiP膜 Al合金基板
即在非常光滑的基板上溅射一 薄层磁性膜和一层为含碳材料的 保护性衬层。在衬层上面是一薄 层润滑膜，用于改善磁头与盘片 间的界面性能。
式中：θ――偏振面旋转角（分），
V――费尔德常数（分/奥斯特·厘米），
通常以V值来表示物质的磁光特性，相当于单位 长度的样品在单位磁场强度的作用下偏振面被旋转 的角度。V为正值的物质称为逆磁性物质，V为负值 的物质称为顺磁性物质。
H――磁场强度（奥斯特，Oe）， L――样品长度即光路长度（厘米，cm）
磁光玻璃希望有高的N、P、 Cn值，通常希望P2 /g值大。
由上式可看出，要制得V值大的的玻璃，必须满 足以下几点：
（1）N大，即单位体积内顺磁离子数要多，为了得 到稳定玻璃，稀土离子含量应为20～30％（mol）。
（2）Cn值大，色散也大，V值也较大；近紫外区固有 振动数色散大的Ce3+、Pr3+或P大的含Tb3+、Dy3+的玻 璃，V值也较大。 （3） V与波长有关。波长越短，ν也越小，因而V值 越大。 （4） V与温度有关。温度低，可以提高光偏转的角 度。
3.1.3 逆磁性法拉第旋转玻璃
对于逆磁性法拉第旋转玻璃，费尔德 常数V值可用下式表示：
V = (νg/2mc2) ·(dn/dν)
式中，ν为振动数， n为折射率， g为朗特因子。
由上式可看出，色散越大，费尔德常 数也越大。因而含有大量Ga＋1、In＋1、 Tl＋1、Ge＋2、Sn＋2、Pb＋2、Bi＋3等离子 的玻璃，具有大的费尔德常数。
对于含PbO的硅酸盐、硼酸盐、磷酸 盐及锗酸盐玻璃，V值随PbO的浓度增加 而增大，以硅酸盐及锗酸盐玻璃更好。 (如PbO－B2O3、Bi2O3- B2O3、Tl2O- B2O3、
PbO－GeO2系统； PbO－TeO2、Sb2O3- TeO2系统； Al2O3- Cs2O- Rb2O－Sb2O3系统)。
①盘片组 ②磁头组件 ③伺服机构 ④电讯号的传送与处理机构 ⑤盘壳
硬盘片是硬盘驱动器中存储 信息的核心部件,占硬盘制造成 本的20-30%，是一种高附加值的 产品，在市场上一直供不应求。
3.2.1 对磁盘基板的要求
影响硬盘的性能指标除了记录方式、 磁头结构和磁头材料外，很重要的一个 方面是盘片旋转速度以及盘片的记录密 度。随着信息的发展，对磁盘的存储量、 读写速度以及能源消耗、耐冲击等指标 提出了更高的要求。硬盘也相应地朝着 容量更大、速度更快、体积更小、安全 性更高的方向发展。
3.1.2 顺磁性法拉第旋转玻璃
顺磁玻璃是将适当的高浓度的稀土离 子溶解在基础玻璃中而制得的。一般， 三价稀土氧化物玻璃属于顺磁玻璃，因 为它们的偏振面在磁场作用下产生顺磁 效应，即产生磁场的电流方向与偏振面 的旋转方向一致。
其中顺磁离子包括：铈Ce3+、镨Pr3+、 钕Nd3+、铽Tb3+、镝Dy3+、钬Ho3+、铒Er3+、 镱Yb3+、铕Eu2+等。
顺磁玻璃的的费尔德常数V如下式所示：
（4π）2 µ g ν2 V＝
3chKT
N P2 ▪
g
Cn ∑
ν2 – ν02
式中：h、K分别为普朗克和波兹曼常数； c为光速；
ν为入射光频率；ν 为顺磁离子固有频率； 0
µ 为玻尔磁子数； g
C 为跃迁几率； n
g为光谱项分裂值； N 为单位体积内顺磁离子数； P为与有效磁子数有关的物理量。
第三章 磁功能玻璃
3.1 法拉第旋转玻璃（磁光玻璃） 3.1.1法拉第效应（磁光效应）
平行于磁场方向入射的直线偏振光， 在通过磁场中的透明物质时偏振面产生 旋转的现象，因最早由发现而得名。
产生磁光效应时，偏振面旋转的角度与磁场强度、 光路长度以及旋光物质的旋光性能有关，用数学式 表示为：
θ＝V·H·L
2．测定磁场（或测定大电流）： 利用已知费尔德常数的法拉第玻璃，
根据偏振面的旋转角度，可以测定磁场 强度；反之，根据高压线周围产生的磁 场，也可以测定高压电流的大小。
3.2 计算机磁盘玻璃
硬盘是硬磁盘驱动器的简称，是目前计算 机中不可缺少的外存储设备之一，由于其盘片 与通常的聚脂薄膜类软盘相比，是刚性盘片、 且与驱动机构等封装在一起而得名。其主要构 件有：