本发明涉及一种主要用于航天空间星载星敏感器光学系统的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法。该系列空间耐辐照光学玻璃的原料成分及质量分数为:10‑13%的SiO、13‑17%的BO、11‑14%的AlO、0.5‑4%的ZnO、0.5‑3%的ZrO、51‑55%的LaO、1.5‑6%的YO、0.3‑1.5%的CeO。本发明提供的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃具有高耐辐照性能,能够满足空间光学星敏感器光学系统在太空环境中长期耐受高剂量累积辐照,可满足其在空间中高轨道、10~25年使用寿命的要求。
[
1.一种镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃,其特征在于:原料成分及质量分数为:10-13%的SiO2、13-17%的B2O3、11-14%的Al2O3、0.5-4%的ZnO、0.5-3%的ZrO2、51-55%的La2O3、1.5-6%的Y2O3、0.3-1.5%的CeO2。
2.根据权利要求1所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃,其特征在于:SiO2的质量分数为10.5-11.8%;B2O3的质量分数为14.7-15.7%;Al2O3的质量分数为11-12.5%;La2O3的质量分数为52.6-54%;ZrO2、ZnO和Y2O3的质量分数之和为5-10.5%;CeO2的质量分数为0.4-1%。
3.一种镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:1】按照权利要求1中的氧化物原料成分及质量百分比计算玻璃原料的质量配比,准确称量原料并混合均匀;2】将混合均匀后的原料进行高温熔融、搅拌澄清与均化后得到无气泡和条纹的高温玻璃液;3】采用漏注法成型大尺寸玻璃毛坯;4】对玻璃毛坯进行退火后得到镧冕LaK3系列耐辐照光学玻璃。
4.根据权利要求3所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤2】包括以下步骤:2.1】将混合均匀后的原料分批加入已加热到1230℃的铂金坩埚中预熔化;2.2】保温2h后,升温至1400℃并用搅拌器进行恒速提升和搅拌;2.3】澄清均化5~7h后得到无气泡和条纹的玻璃液。
5.根据权利要求4所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤2】中还包括折射率调整的步骤:2.4】取样后加工折射率测试样品;2.5】测定样品在587.6nm波长处的折射率nd;2.6】判断nd是否在1.7397±0.0003范围内;若是,则继续搅拌提升4h后,执行步骤3】;若否,则执行步骤2.7】;2.7】若nd低于1.7394,则按0.35g/kg玻璃液的比例向玻璃液中加入氧化镧;若nd高于1.7400,则按0.42g/kg玻璃液的比例向玻璃液中加入硼酸进行折射率调整;2.8】搅拌均匀并澄清后,返回步骤2.4】。
6.根据权利要求4或5所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤3】包括以下步骤:3.1】将高温玻璃液以1℃/min的降温速率冷却至1220℃;3.2】将冷却后的高温玻璃液注入至预热到420℃的模具中,进行大尺寸玻璃毛坯成型。
7.根据权利要求6所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤4】包括以下步骤:4.1】将成型的玻璃毛坯脱模后转入已升温至710℃的马弗炉中进行粗退火,保温12~24h后以2℃/h的降温速率降温100℃,再以5℃/h的降温速率冷却至100℃,关闭马弗炉使玻璃样品随炉自然降温至室温后获得粗退火玻璃毛坯;4.2】将粗退火玻璃毛坯用细粒度高纯石英砂埋置于不锈钢材质的马弗箱体中,然后将马弗箱体置于退火炉中升温至710℃;保温48h后,以0.2~1.0℃/h的降温速率降温100℃,再以2℃/h的降温速率冷却至300℃,然后以4℃/h的降温速率冷却至100℃;关闭退火炉使玻璃样品随炉自然降温至室温后得到镧冕LaK3系列耐辐照光学玻璃。
8.根据权利要求7所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤1】中所使用的原料均为粒径在100-120目的特定纯干燥粉料。
9.根据权利要求8所述的镧冕LaK3系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤3.2】中的模具上方设置有盖板。
]