特殊光学玻璃
特殊光学玻璃(光色玻璃)
到目前为止,已发现几百种光色材料,光色玻璃是其中的一种重要材料。
根据照相化学原理制成的含卤化银的玻璃是一种光色材料。它是以普通的碱金属硼硅酸盐玻璃的成分为基础,加入少量的卤化银如氯化银(AgCl)、溴化银(AgBr)、碘化银(AgI)或它们的混合物作为感光剂,再加入极微量的敏化剂制成。
加入敏化剂的目的是为了提高光色互变的灵敏度。敏化剂为砷、锑、锡、铜的氧化物,其中氧化铜特别有效。将配好的原料采用和制造普通玻璃相同的工艺,经过熔制、退火和适当的热处理就可制得卤化银光色玻璃。
尽管卤化银光色玻璃是把照相化学原理移植到玻璃中来的产物,却是青出于蓝胜于蓝。普通照相底片只能使用一次,不能重复使用,即发生的光化学反应是个不可逆的过程,而光色玻璃遇光变暗,无光退色的光色互变特性即使在反复几十万次以后仍丝毫没有衰退。
这是因为在照相过程中,普通照相底片上涂敷的溴化银经过曝光后分解成银和溴,再经显影、定影,银原子就成为影像被固定下来,而溴则扩散逸出或被底片中的乳胶所俘获,溶于定影液中,这样就使光化学反应变得不可逆了。而在光色玻璃中情况就不同了,以极微小的晶粒形式存在的氯化银晶体(颗粒大小为5~30 nm,1立方厘米光色玻璃中大约含有几千万亿个晶体颗粒),经过光照射虽也会发生光化学作用分解成氯原子和银原子。
银原子使玻璃在可见光区产生均匀光吸收而着色变暗,但由于玻璃本身的惰性和不渗透性,一方面使银原子不能在玻璃中自由行动,另一方面氯原子也跑不出去,所以当光照结束后,光分解产生的氯和银原子又重新相逢,生成无色的氯化银,使光色玻璃复明,这就是光色玻璃着色退色过程可逆的原因。
光色玻璃的性能可根据需要进行调节。改变光色玻璃中感光剂的卤素离子种类和含量,就可调节使光色玻璃由透明变暗所需辐照光的波长范围。如仅含氯化银晶体的光色玻璃的光谱灵敏范围为紫外光到紫光;若含氯化银和溴化银晶体,则其灵敏范围为紫外光到蓝绿光区域。
光色玻璃熔制后,要进行热处理。通过控制温度与时间可控制玻璃中析出的卤化银晶体颗粒大小,从而达到调节光色玻璃的光色性能的目的。