光学零件加工(总)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
牌号:例如K609 。 Kn09 以K9玻璃为基底耐辐射能力为10ⁿ伦琴,而且还保持K9 玻璃的光学常数和其它性质。
(二)防辐射光学玻璃 目前我国使用的防辐射玻璃是含铅、含钡量高、密度大的 ZF1、ZF6、ZF7玻璃。
第一章 光学材料
(三)透红外和透紫外玻璃 目前,国内外红外光学材料发展的重点是适用于1~3μm、 3~5μm和8~14μm波段的光学材料。
❖ 概述
光学零件加工技术
光学零件加工技术
光学零件加工技术
光学零件加工技术
❖ 光学零件(按形状分)
透镜:
棱镜:
光学零件加工技术
平面镜:
❖ 工艺条件 ❖ 特殊零件加工
形状特殊、材料特殊
第一章 光学材料
❖ 一、光学材料的种类
光学玻璃:
光学晶体:
KDP类型晶体
第一章 光学材料
光学塑料:
光学玻璃: ①是光学设计最常用的光学材料; ②为满足光学设计对多种光学常数、高度均匀性、高度透明性
△nd: ±5x10-5 ±1x10-4 ±2x10-4

nF-nc: ±1x10-5 ±1x10-5 ±1x10-5

第一章 光学材料
例如:K9: nd=1.5163 0类A级时nd的大小 0类: 1.5158~1.5168 A级: 1.51625~1.51635 0类A级去它们交集。
选取时:
△nd: ±5x10-4 ±7x10-4 ±10x10-4 …

nF-nc: ±5x10-5 ±7x10-5 ±10x10-5 …

例如:K9: nd=1.5163 0类K9的nd: 1.5158~1.5168
② nd、υd的一致性
同一批玻璃中要控制nd、υd的差值不能过大。
分 A 、 B 、 C 、 D 四级
镜级弯月透镜,对玻璃的△nd 和υd不做要求。
第一章 光学材料
(二)光学均匀性
1、定义:同一块玻璃中,各部分折射率变化的不均匀程度。 依据Ф/Ф0的比值,分 1 、 2 、 3 、 4 四类。
Ф/Ф0 1.0 、1.1 、1.2 、1.5 根据光学系统选择均匀性:
①提高分辨率和高像质观察仪器的物镜,如高精度干涉仪、天文仪、测 地仪、准直仪和显微镜等应用光学均匀性第1类的玻璃。 ②制作精密的望远镜、瞄准镜、观察镜以及具有高分辨和高像质的复制 镜,用2~3类玻璃。 ③对普通的照相物镜,应使用第3~4类玻璃。
nm/cm 2 、 6 、10 、20 、50 以毛坯光程差最大方向之最大部分测的为准。
第一章 光学材料
选取原则:
①干涉仪和天文仪,只能使用双折射为第1类的玻璃。 ②对于高精度的望远镜、准直镜和复制显微镜的物镜以及反射镜,玻璃 的应力双折射应该是第2~3类。 ③照相物镜使用双折射第3~4类玻璃。 ④聚光镜、普通仪器的目镜、放大镜采用双折射第4~5类玻璃。
第一章 光学材料
种类: 透紫外线玻璃(ZWB)、紫色玻璃(ZB)、青色(蓝色) 玻璃(QB)、绿色玻璃(LB)、透红外线玻璃(HWB)、 防护玻璃(FB)、透紫外线白色玻璃(BB等)。
(二)中性玻璃 特点:在可见光区域内能比较均匀地降低光源的光强度,而不
改变其光谱成分。 作用:主要是做中性滤光片、减光镜。 牌号:AB1,AB2,AB3……,AB10等。
第一章 光学材料
玻璃态:玻璃在低温固态下仍保留了高温液态的无定形结构。 又称过冷却液体。
三、玻璃的物理特性
①各向同性:指玻璃内部沿任何方向测得的物理性能(如折射 率、热膨胀系数、硬度等)都是同值。 各向异性:沿任何方向测得的物理性能都是不同值。
②介稳状态:在一定条件下,物质可能处于相对稳定的状态, 但不是能量最低储存状态,叫介稳状态。
(四)光吸收系数 E
E:表示白光通过1cm厚的玻璃所吸收的光通量与进入该玻璃
光通量之比。
E﹤0.015=1.5%
第一章 光学材料
分 00、0、1、2、3、4、5、6 八类。 选取原则:
①凡是与空气临接面较多,玻璃内光程长度较短(20~50mm)的复杂 系统,光的主要损失是反射。因此,这种系统中以及较薄的光学零件, 应采用4~6类玻璃。 ②玻璃内光程较长的零件(棱镜、天文和照相仪器的透镜)、光的透过 系数的降低主要是光的吸收造成的,因此这类零件应选用00~3类玻璃。
第一章 光学材料
(三)硒镉玻璃 着色剂是采用硒化镉和硫化镉,故称硒镉玻璃。 由于着色剂在玻璃中呈胶态,亦称胶态着色玻璃。 品种:红色(HB)
金色(JB) 橙色(CB)
1—硒镉玻璃;2—离子着色选择吸收玻璃; 3—离子着色中性玻璃
第一章 光学材料
❖ § 1-4 特种光学玻璃
(一)耐辐射光学玻璃
加入多价离子做抑制剂。二氧化铈(CeO2)就是抑制剂之一。
第一章 光学材料
❖ 例如:K9的成分
由 SiO2:69.13%;B2O3:10.75%;K2O:6.29%; Na2O:10.40%;As2O3:0.36%;BaO:3.07%。
➢ 加入氧化铝(Al2O3),能提高光学玻璃的化学稳定性和机 械强度;
➢ 加入氧化铅(PbO)和氧化钡(BaO),可增大光学玻璃折 射率,但化学稳定性降低;
显的界限。
强调:远程无序、近程有序。
第一章 光学材料
❖ § 1-2 无色光学玻璃
一、光学玻璃的组成
光学玻璃是由多种氧化物组成的,这些氧化物分为两大类: 一类氧化物是能生成玻璃网络结构的氧化物,如SiO2、B2O3、
P2O5等,属AO2、A2O3、A2O5型氧化物,称之为玻璃形成体 或玻璃网络体; 另一类氧化物,不能生成玻璃的网络体,只是插入玻璃的网 络结构中间,如Na2O、K2O、CaO、BaO、PbO等,属于 A2O、AO型氧化物,他们称之为玻璃的网络外体。
三、无色光学玻璃的质量指标(七项)
(一)折射率、色散系数的允差及一致性 折射率:表示光在空气中的传播速度与在玻璃中的传播
速度之比。 n=C/V (nd、nF、nc) 色散系数:不同波长的光经过折射后,出射点不同。
υd= nd-1
nF-nC
用中部色散nF-nc衡量
第一章 光学材料
① nd、υd的允差(允许差值) 分 0 、 1 、 2 、 3 、 4 四类
及化学稳定性的要求,应具有复杂的组成和严格的熔炼过程。
第一章 光学材料
(一)光学玻璃与普通玻璃的区别: ①折射率:
普通玻璃的组成:SiO2+Na2O+CaO 光学玻璃的组成:成分复杂
现代光学玻璃所含元素几乎遍及化学元素周期表,每一 种光学玻璃都要由硅、磷、硼、铅、钾、钠、钡、钙、砷、 铝等多种氧化物组成。 ②高度透明: ③高度均匀性:各点各处的光学常数和其它一些物理化学性质 一致
玻璃:熔石英玻璃
第一章 光学材料
由一个硅原子和四个氧原子构成的硅氧四面体[SiO4]。
熔石英玻璃和石英晶体的结构模型如下
石英晶体
熔石英玻璃
第一章 光学材料
化学结构式:
由于在熔石英玻璃结构中,只有Si-0键,且键力平衡,结 合牢固。因此,熔石英玻璃具有较高的软化温度、化学稳定 性、机械强度高以及较低的热膨胀系数等特性。
(五)条纹度
按检验条件分 00、0、1、2四类; 按观察方向分A、B、C三级。
ห้องสมุดไป่ตู้
第一章 光学材料
选取原则:
①对于具有极限分辨率和高像质的干涉仪、天文仪、平行光管以及显微 镜的物镜必须采用C级0类玻璃。 ②对于目镜、聚光镜、毛玻璃用的玻璃可选用条纹第2类的玻璃。
(六)气泡度 首先按所含最大气泡的直径分为 0、1、2三类; 并按每100立方厘米玻璃内允许含 有的气泡总截面积(平方毫米)分 为A00、A0、A、B、C、D、E七级。
(四)石英玻璃 1.优良的光谱特性,在0.2~4.7μm光谱范围内。 2.耐高温、热膨胀系数小,它的熔化温度在1713℃以上,软
化温度是1580℃±10℃。 3.化学稳定性好,耐碱性差。 4.机械性能高。 (五)光学功能材料 激光、电光、声光、磁光等光学功能材料。
第一章 光学材料
❖ § 1-5 微晶玻璃
第一章 光学材料
(二)光学玻璃的种类 按主要组成成份分: 以SiO2为主要成分的光学玻璃,称之为硅酸盐玻璃;占95% 以B2O3为主要成分的光学玻璃, 称之为硼酸盐玻璃; 以P2O5为主要成分的光学玻璃,称之为磷酸盐玻璃。 硅酸盐玻璃是制造透镜、棱镜等光学零件的主要材料。
❖ 二、物质的玻璃态
物质按结构分晶体和非晶体。 玻璃态的特点:物质内部氧化物的元素以元素的离子状态存 在,它们之间的排列是没有规律的,无固化点和融化点。
第一章 光学材料
④对望远物镜的第二组分、广角物镜的弯月透镜、位置靠近像平面的光 学零件(场景、分划板、棱镜),均可采用第4类玻璃。 ⑤对于有一面为毛面的分化镜,均匀性不作规定;对于保护玻璃、棱镜 和滤光镜,其玻璃的均匀性要求可与其位置靠近的零件的均匀性要求相 同。
(三)应力双折射
按o光、e光通过每1cm厚的玻璃产生的光程差大小 分 1 、1a、 2 、 3 、 4 五类
说明玻璃有像晶体转化的趋势。
第一章 光学材料
③玻璃从熔融状态向固态转化是连续可逆的。
④玻璃无固化点和熔化点。
第一章 光学材料
❖ 四、玻璃的结构
(一)无规则网络学说认为: 1932年 荷兰 查哈里阿生 1、内容: ①玻璃的原子、离子、或原子团之间的结合,构成一个连续的
网络体; ②网络体呈现出很大的不规则性。 2、一元体系玻璃特性(一元体系玻璃结构): 例如:SiO2 晶体:石英晶体
1、光学石英玻璃 含SiO2 99.9%,即可以透红外线,又能透过紫外线。 牌号:JGS1、JGS2、JGS3 。 光谱特性:0.2~4.7μm。 2、铝酸钙玻璃 以CaO、Al2O3为主要成分 透过波长:1~1.5μm。 牌号:HWC31。
第一章 光学材料
3、高硅氧玻璃 含SiO2达96%,其性能接近于石英玻璃。它的膨胀系数小, 软化温度高,化学稳定性好,熔制温度比石英玻璃低得多。
第一章 光学材料
选取原则: ①对于位置靠近或处于像平面上的零件,其材料不允许有气 泡,应使用第0类玻璃。 ②大倍率观察仪器的分划板、分度盘、平行光管、分辨率板, 应采用0类和1类玻璃。 ③照相物镜、双筒望远镜和大地测量仪器的物镜,允许选用 2类D、E级玻璃材料。 ④在望远镜和大口径照像物镜中允许气泡度为E级。
第一章 光学材料
3、二元体系玻璃——Na2OSiO2
化学结构式
第一章 光学材料
(二)“晶子”学说 1921年 苏联 列别杰夫
内容: ①玻璃由无数“晶子”组成; ②所谓“晶子”不同于一般的“微晶”,而是带有点阵变形的
有序排列区; ③它们分散在无定形介质区; ④从晶子区到无定形区的过渡是逐步完成的,两者之间并无明
我国光学玻璃标准规定:将玻璃分为2大类,用K代表冕牌 玻璃,F代表火石玻璃。每一大类又进一步按nd及υd分为18 个品种。
第一章 光学材料
❖ 冕 牌 玻 璃(8个): 火 石 玻 璃(10个):
第一章 光学材料
2、牌号:ZF9(1~99) 其中F——种类;ZF——品种;ZF9——牌号
同一品种玻璃,它的折射率大致相同相差不多。
第一章 光学材料
❖ § 1-3 有色光学玻璃
第一章 光学材料
①能选择地透过特定波长的光线; 1、作用: ②透过连续光谱中一定宽度的光谱范围的光线;
③均匀地减弱白光的光谱等。 2、组成: 是在基本的无色光学玻璃成分中,加入少量着色剂而
成。 (一)离子着色选择吸收玻璃
着色剂在玻璃中呈离子状态,称离子着色选择吸收玻璃,简 称离子着色玻璃。 离子着色剂,通常采用金属钴、镍、钼、锰、铬、钛、铜的 氧化物。
①小批量生产时,高级照相机物镜和高倍的望远镜物镜可选用△nd为1~3 类和υd为2~3类玻璃。大批量生产时选用均为1~2类的玻璃。 ②对于望远镜的第二组分和光焦度不大的透镜、目镜、会聚光路上的棱镜, 可用△nd 和υd均为3~4类玻璃。 ③保护玻璃、分划板、毛玻璃、反射镜、聚光镜、场镜、平行光路中的棱
➢ 加入氧化钠( NaCl ),使光学玻璃化学稳定性和机械性能 变差,但可降低熔炼温度;等等。
第一章 光学材料
二、无色光学玻璃的分类及命名(牌号)
大都采用拉丁字母作为品种的标志,在品种标志之后附有牌 号的标志。
1、分类划分界限: 按光学玻璃折射率和阿贝数的大小将其分为冕牌玻璃和火石
玻璃两大类。
例如:德国规定nd<1.6,υd>50为冕牌类,其余则为火石类; 日本规定nd<1.6,υd>55为冕牌类,其余则为火石类。
相关文档
最新文档