本发明涉及一种主要用于空间高/低轨道、远太空的长寿命光学载荷透射式或折返式空间光学系统的重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法。本发明所提供的耐辐照光学玻璃的原料成分及质量配比为:26‑38%的SiO、0.5‑1.8%的NaO、0.9‑4.8%的KO、0.42‑2%的ZnO、54.2‑70%的PbO、0.3‑1%的LaO、0.45‑1.3%的辐照稳定剂;所述辐照稳定剂为CeO和/或SbO。本发明具有远优于《GB 903‑87无色光学玻璃》规定的500系列对应牌号耐辐射玻璃的空间辐照耐受能力;能够满足空间光学星敏感器光学系统长期在轨、耐受15~25年空间累积辐照总剂量的使用要求。
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1.一种重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃,其特征在于:原料成分及质量配比为:26-38%的SiO2、0.5-1.8%的Na2O、0.9-4.8%的K2O、0.42-2%的ZnO、54.2-70%的PbO、0.3-1%的La2O3、0.45-1.3%的辐照稳定剂;所述辐照稳定剂为CeO2和/或Sb2O3。
2.根据权利要求1所述的重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃,其特征在于:原料成分及质量配比为:27-36%的SiO2、0.5-1.8%的Na2O、0.9-4.8%的K2O、0.5-1.8%的ZnO、55-65%的PbO、0.5-1%的La2O3、0-0.7%的Sb2O3、0.45-0.6%的CeO2。
3.一种重火石ZF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中的原料成分及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预熔化、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重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃。
4.根据权利要求3所述的重火石ZF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加热至900℃预熔化;2.2】保温2h后,升温至1180℃并用搅拌器进行恒速提升和搅拌,1.5h后取样进行折射率测试;2.3】升温到1260℃,澄清均化4~6h后得到无气泡和条纹的玻璃液。
5.根据权利要求4所述的重火石ZF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ns±0.0002范围内;若是,则继续搅拌提升4~6h后,执行步骤3】;若否,则执行步骤2.7】;其中,ns为折射率调整目标值;2.7】若nd低于ns,则按0.67g/kg的比例向玻璃液中加入硅酸铅;若nd高于ns,则按0.38g/kg的比例向玻璃液中加入QF1玻渣进行折射率调整;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所述的重火石ZF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】将高温玻璃液在1℃/min的降温速率下冷却至1100℃;3.2】将冷却后的高温玻璃液注入至预热到300~320℃的模具中,进行大尺寸玻璃毛坯成型。
7.根据权利要求6所述的重火石ZF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预先已升温至退火温度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,24h升温至退火温度;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300-320℃,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,得到重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃。
8.根据权利要求7所述的重火石ZF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80-100目的特定纯干燥粉料。
9.根据权利要求8所述的重火石ZF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耐火盖板。
10.根据权利要求9所述的重火石ZF系列空间耐辐照光学玻璃的制备方法,其特征在于:步骤2】中的预熔化在石英陶瓷坩埚中进行,高温熔融、搅拌澄清与均化在铂金坩埚中进行。
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