会社のニュース 光学 ガラス と 普通 の ガラス の 違い

**光学ガラスはどのような材料ですか？光学ガラスと通常のガラスの違い

光学ガラスは、精密光学機器のコア材料です。透明性、正確な屈折指数、および制御可能な分散特性により、レンズ、レーザー機器、および医療機器で広く使用されています。その生産には、泡や内部ストレスがなく、通常のガラスをはるかに上回ることを保証するために、高純度の原材料と正確な製造プロセスが必要です。

光学ガラスは、光学用途向けに特別に設計された特別なタイプのガラスです。これは、レンズ、プリズム、顕微鏡、望遠鏡などの精密光学機器の製造に広く使用されています。技術の進歩により、光学ガラスは、医学、航空宇宙、通信、家電などの分野でますます重要な役割を果たします。通常のガラスと比較して、光学ガラスは組成、製造プロセス、および性能に大きな違いを示します。その高い透明性、正確な光学特性、および優れた物理的特性により、光学システムのコア材料になります。

**私。光学ガラスの基本概念と材料構成**

1。**光学ガラスの定義：**
光学ガラスは、高い透明度、均一な屈折指数、低分散、優れた化学的安定性を特徴とするガラス材料です。これは、光を屈折、反射、焦点、または分散させる光学成分を製造するために使用されます。その主な機能は、光伝播の経路を正確に制御し、イメージングの品質とスペクトル特性のための光学機器の要件を満たすことです。

2。**主なコンポーネント：**
光学ガラスのコンポーネントは通常のガラスに似ていますが、特定の光学的および物理的性能要件を満たすために、製剤ははるかに正確です。一般的なコンポーネントは次のとおりです。
   ***二酸化シリコン（SIO₂）：**以前の主要なネットワークは、構造の安定性と透明性を提供します。通常、50％〜70％で構成されています。
  ***酸化ホウ素（b₂o₃）：**融点を下げ、熱安定性を向上させます。多くの場合、低分散メガネで使用されます。
   ***酸化鉛（PBO）：**屈折率と分散を増加させます。高解体インデックスメガネでは一般的ですが、環境への懸念により使用が減少しています。
  ***酸化バリウム（BAO）：**低分散を維持しながら、屈折率を増加させるために鉛代替品として使用されます。
   ***酸化ランタン（la₂o₃）：**レアアースメガネで使用して、屈折率と化学腐食抵抗を大幅に増加させます。
   ***酸化アルミニウム（al₂o₃）：**化学的安定性と機械的強度を高めます。
 ***フッ化物：**低分裂性インデックスの低分散フッ化物グラスを作るために使用されるフッ化カルシウム（CAF₂）など。
   ***その他の添加物：**酸化ナトリウム（Na₂O）、酸化カリウム（K₂O）などは、融解特性と屈折率を調整するために使用されます。
光学性能のニーズに基づいて、光学ガラスは、クラウンガラス（低屈折率、低分散）、フリントガラス（高屈折率、高分散）、希土類ガラスなどのタイプに分類できます。

3。**製造プロセス：**
光学ガラスの製造プロセスは、通常のガラスよりもはるかに複雑であり、高い純度、欠陥の欠如、および均一性を必要とします。重要な手順は次のとおりです。
   ***原材料の選択：**透明性に影響を与える不純物を避けるために、高純度の原材料（例えば、99.99％の純粋なSiO₂）を使用します。
   ***融解：**多くの場合、高温（1400〜1600°C）で原料を融解し、汚染を防ぐためにプラチナのるつぼでしばしば。
   ***攪拌と均質化：**機械的攪拌またはガス泡を使用して泡や筋肉（縞）を除去し、ガラスの均一性を確保します。
   ***アニーリング：**ゆっくりと冷却して、内部応力を排除し、光学性能偏差を防ぎます。
   ***形成と処理：**溶けたガラスを押したり鋳造したりして、それに続いて切断、研削、研磨をして光学成分を作成します。

** II。光学ガラスのパフォーマンス特性**

光学ガラスのユニークな特性は、主に以下を含む通常のガラスと区別します。

1。**高い透明性：**可視スペクトル（400〜700Nm）の非常に高い透過率（400〜700nm）は、多くの場合、赤外線および紫外線（99％を超える可能性がある）に拡張され、伝送中の光損失を最小限に抑えます。
2。**正確な屈折率：**屈折率（n）は通常、1.4〜2.0の範囲であり、5番目の小数点に正確に制御でき、多様な光学設計要件を満たしています。
3。**制御分散：**分散特性は、ABBE数（VD）によって測定されます。低分散ガラス（例えば、クラウンガラス、VD> 50）は色異常を減少させます。高分散ガラス（例えば、フリントガラス、VD <50）は、特定のスペクトル分離タスクに適しています。
4。**化学物質の安定性：**長期使用に適した酸、アルカリ、水分に耐性があります。
5。**熱安定性：**低係数の熱膨張係数（約5-10×10×10⁻⁶/°C）、温度変化の下で寸法の安定性を確保します。
6。**機械的特性：**精密機械加工と研磨に適した高硬度とスクラッチ抵抗。

** iii。光学ガラスと通常のガラスの違い**

通常のガラスは主に建設、容器、装飾に使用されますが、光学ガラスは光学器具用に特別に設計されています。組成、パフォーマンス、およびアプリケーションが大きく異なります。

1。**構成と純度：**
   * **光学ガラス：**不純物含有量を厳密に制御する高純度の原材料（たとえば、Fe、Cu <0.001％）を使用して、光吸収や散乱を避けます。正確な製剤には、光学特性を調整するための特定の酸化物（例えば、la₂o₃、bao）が含まれます。
   ***通常のガラス：**主にsio₂、na₂o、およびcaoで構成されています。不純物の制御はゆるいです。鉄の含有量は高く（0.01％-0.1％）、しばしば緑がかった色または黄色がかった色合いになります。

2。**光学能力：**
   ***光学ガラス：**高い透過率、正確な屈折率、および制御された分散を特徴としています。正確な光パス制御を必要とするレンズ、プリズム、およびその他のコンポーネントに適しています。たとえば、BK7ガラス（n = 1.5168、VD = 64.17）は、一般的な低分散光学ガラスです。
***通常のガラス：**透過率の低下（約85％-90％）、不均一な屈折率と分散には、しばしば泡または線条が含まれているため、光学器具には適さないものです。

3。**製造プロセス：**
   ***光学ガラス：**正確な融解、均質化、アニーリングプロセスを使用して、気泡、線条体、内部ストレスからの自由を確保します。処理には、高精度の研削と研磨が必要です。表面の平坦性はλ/10（λ=光波長）に達することがあります。
   ***通常のガラス：**よりシンプルな生産プロセスにより、軽微な泡と線条が可能になります。表面の平坦性要件は低いです。加工精度は高くありません。

4。**物理的特性：**
   ***光学ガラス：**低熱膨張係数、高化学物質の安定性、高硬度（MOHS 6-7など）、傷耐性、過酷な環境に適した。
   ***通常のガラス：**より高い熱膨張係数（約8-12×10×/°C）、化学物質の安定性が低く、硬度が低く（MOHS 5-6）、スクラッチが発生しやすくなります。

5。**コストとアプリケーション：**
   ***光学ガラス：**純粋な原材料と複雑なプロセスによるコストが高くなります。主にカメラレンズ、顕微鏡、レーザーなどの精密光学器具で使用されます。
   ***通常のガラス：**低コスト。窓、ボトル、装飾などの日常のアイテムで広く使用されています。

6。**環境と安全：**
   ***光学ガラス：**いくつかの従来のタイプには鉛が含まれていますが、環境規制により、鉛フリーの代替品（例えば、baoまたはla₂o₃を含むメガネ）にますます置き換えられます。
   ***通常のガラス：**通常、鉛フリーで、生産と使用において環境に優しいですが、耐久性が低くなります。

** iv。光学ガラスのアプリケーションシナリオ**

その優れた特性のおかげで、光学ガラスは以下で広く使用されています。

1。**光学器具：**製造カメラレンズ、望遠鏡、顕微鏡、プロジェクターなど、高解像度と低い色の異常を確保します。
2。**レーザー技術：** レーザーウィンドウ、フォーカスレンズ、高い透過率とレーザー損傷抵抗が必要です。
3。**医療機器：**内視鏡、レーザー手術装置、高い透明性と生体適合性を備えた光学ガラスを使用。
4。**通信フィールド：**光ファイバープリフォームとカプラー、低損失光学ガラスが必要です。
5。**航空宇宙：**衛星光学システム、スタートラッカー、極端な温度と放射に対する抵抗が必要です。
6。**コンシューマーエレクトロニクス：**スマートフォンレンズ、VR/ARデバイス、小型化された高性能光学ガラスが必要です。
   例：Schott AGのN-BK7ガラスは、カメラレンズで広く使用されています。その高い透過率と低分散は、イメージングの品質を保証します。紫外線透過率が高いフッ化物カルシウムガラスは、リソグラフィレンズで一般的です。

** v。光学ガラスの選択と使用に関する考慮事項**

1。**選択ポイント：**
   ***光学要件を定義する：**必要な屈折率、ABBE番号、およびバンド透過率に基づいてガラス型を選択します。たとえば、アポクロマティックレンズの低分散ガラス。広角レンズ用の高解体インデックスガラス。
   ***認定を確認する：**国際基準に準拠したガラスを選択します（例：ISO 12123）。屈折率と送信テストのレポートを確認します。
   ***ブランドの評判：**Schott、Hoya、Corning、またはCDGM（Chengdu）のような国内ブランドなどの評判の良いブランドに優先順位を付けます。
   ***環境パフォーマンス：**ROHSおよびその他の環境基準に準拠した鉛フリーまたは低リード光学ガラスを選択します。

2。**使用とメンテナンス：**
  ***傷を避ける：**光表面との激しい接触を防ぎます。特殊なクリーニングクロスとアルコールのない洗浄剤を使用してください。
   ***水分と腐食を防ぐ：**乾燥した状態で保管します。高湿度への長時間の曝露は避けてください。
   ***精度処理：**高精度機器を使用して光学コンポーネントを処理して、ストレスや表面の欠陥の導入を避けます。
   ***定期テスト：**安定した屈折指数と透過率を確保するために、コンポーネントで定期的な光学性能テストを実行します。

材料科学の進歩により、鉛フリーの光学ガラスと新しいタイプのフッ化物ガラスは、光学技術の進行をさらに促進し、高精度と環境に優しいアプリケーションの可能性を高めます。