se基红外玻璃的微晶强化及模压成型

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1、万方数据1绪论Se基红外玻璃是指元素Se为主，引入一定量其它类金属或金属元素，通过淬冷形成的一种非晶态材料。因其近红外和中红外透过性能优异，被广泛用于第二(3～59in)、第三个(8～149m)大气窗口，还可以通过光学透镜模压成型技术【l】一次成型出复杂形状的红外光学元件，具有操作简单、生产周期短、经济效益高、性能可控和可调等诸多优点。目前，模压成型工艺已经广泛用于制造光学仪器所用的非球面和球面光学元件【2l，具有广阔的市场应用前景【3】。1．1红外材料的研究背景1800年英国伦敦皇家学会(ROYALSOCIETY)的威廉·赫歇尔发现红外线的存在。理

2、论上，红外线是波长介于760nm～lmm之间，是波长比红光长的非可见光。其穿透能力比可见光强，又俗称红外光，具有热效应即在绝对温度以上会辐射出红外线，它在通讯、探测、医疗和军事等方面有广泛的用j金【41。红外线一般分为三类，即近红外(NIR)、中红外(MIR)和远红外(FIR)。1．1．1红外材料红外材料是指那些能对红外线产生吸收、辐射和透射，或者是能够探测其存在的材料，其中以透红外材料和红外辐射材料两种最为重要。1)透红外材料透红外材料具有红外光谱透过率高，透过短波限低，透过频带宽等点。目前，红外光学材料主要依靠单晶Ge、多晶ZnSe、Si材料以及

3、碱土金属卤化物[5】等材料。虽然Si的力学性能优于单晶Ge，且热稳定性好，但由于硅的折射率高，使用前需镀一层增透膜以消除反射带来的影响。随着制造和加工技术的改进，透红外材料已经成为制造红外光学仪器和元件不可或缺的材料。2)辐射材料辐射材料主要分为热型、发光型和热．发光混合型。红外辐射材料广泛应用于热学、航空和军事方面。在热能利用方面，借助其热效应可用于红外加热；在航天应用方面，红外辐射涂层被设计成防热结构[s，，】喷涂于飞行器表面；在军事应用方面，红外热成像技术具有非常广泛的需求背景，红外热成像装备是绝对零照度、完全被动式的夜视装备，可识别微光夜视装

4、备无法识别的伪装，且能够抵抗任何强光的干扰，既可作为防红外伪装涂层又可作为红外诱饵器，这在当今信息化战争年代，采用热成像系统，可大大提高各军兵种在夜间和不良环境下有效执行作战任务的能力，逐渐成为了战场上的一把利刃，越来越受到各国的重视。1．1．2红外技术的应用红外技术主要应用于红外探测和发射，德国率先第二次世界大战中使用了红外夜视1万方数据西安工业大学硕士学位论文仪，开启了红外技术在军事应用的先河。随着红外探测器以及光学材料优异性能的凸显，红外技术逐渐成为了关注的焦点。目前，红外技术不仅在军事侦察、生物和医疗等领域应用广泛【8，91，未来还有可能用于

5、红外对抗。除军事上，红外技术在民用方面也存在着广泛的应用，如工业、农业、林业、公安、气象、医疗、交通：食品加工以及资源探测等。在工业方面，可用于温度的测定与控制[10】，电气设备的红外检测与故障诊断；在医疗应用方面，医用红外热成像系统可比常规仪器提前几个月发现癌变组织【-11，为患者争取宝贵的治疗时间：在食品加工方面，利用红外的热效应，用于食品加工，既节能又环保[12-14]，逐渐受到人们的青睐。在交通方面，奥迪全新A8L系列轿车都配有夜视辅助系统，使驾驶人能很好的分辨前方的事物，很好的降低了交通事故发生率，更有报道说新型红外材料己应用在雷达隐身技术

6、上[”】。红外技术的发展主要取决于光学元件和探测器的水平。红外透波光学元件是红外热成像系统的重要部件，主要依靠传统单晶锗材料，其致命缺点是：单晶材料不能制造大直径的红外光学部件，加工成本非常高。除锗单晶之外，在热成像光学系统中获得应用的红外透波材料还有ZnSe单晶及多晶。与Ge单晶一样，ZnSe单晶和多晶也存在加工成本过高的问题。Znse多晶虽然不存在单晶尺寸受限的问题，但ZnSe较弱的光学性能限制了其应用。鉴于此，必须寻求新材料和新加工工艺以满足我国红外武器装备对红外光学部件的需求。近年来，研究人员发现一些红外玻璃可制造红外热成像系统的球面和非球面

7、光学零件，如透镜、棱镜和滤光片等。于是有人提出替代品——玻璃类红外材料，这类材料除了具有良好的透光性能和连续可调的特点外【16】，还具有良好的热稳定性和化学稳定性。表1．1是单晶、多晶和玻璃类红外透光材料的综合性能比较。表1．1单晶、多晶和玻璃类红外透光材料的综合性能比较【17】从上表中可看出玻璃类红外透光材料的综合性能要强于多晶和单晶类材料。常见的玻璃类红外材料主要包括氧化物玻璃、氟化物玻璃和硫卤玻璃等，然而，在众多的中远红外材料中，硫系玻璃以透过性好、性能连续可调、理化性质稳定和加工成本低而备受关注，尤其是在红外热成像方面。目前，已经实现量产的新

8、型硫系玻璃有：GASIR系列[18,191，万方数据1绪论BlackDiamond系歹IJ[20】，湖北新华