[發明專利]合成制造的石英玻璃的漫射體材料以及用于生產完全或部分由其組成的模制體的方法

有效

• 申請號: 201780010996.6
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN108698908B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: G·史肯齊;F·紐倫博格;A·格茲多費爾;N·徹利喬;B·弗朗茨;U·克勒特;M·多隆
• 申請（專利權）人: 賀利氏石英玻璃有限兩合公司
• 主分類號: C03C3/06
• 分類號: C03C3/06;C03B20/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

一種已知的合成制造的含孔石英玻璃的漫射體材料具有至少99.9％SiO₂的化學純度、不超過1％的方石英含量以及在2.0到2.18g/cm³范圍內的密度。從此開始，為了指示在以下方面獲得改善之漫射體材料：在寬波長范圍內具有朗伯行為的漫反射性、高材料均質性和抗UV輻射性，根據本發明提出石英玻璃的羥基含量在至少200wt.ppm的范圍內且至少80％的孔隙具有小于20μm的最大孔隙尺寸。

技術領域

本發明涉及一種合成制造的含孔石英玻璃的漫射體材料，其化學純度是至少99.9％SiO₂，方石英含量不超過1％，且密度在2.0到2.18g/cm³范圍內。

此外，本發明涉及一種用于制造模制體的方法，所述模制體至少部分由合成制造的石英玻璃的漫射體材料組成，其中生坯由含有分散液體和純度是至少99.9％SiO₂的合成制造的SiO₂粉末粒子的漿制成，且所述生坯通過燒結加工成漫射體材料。

漫射體材料用作光學組件中的固體或涂層，以用于提供均勻的漫射照明。理想的漫反射表面是非鏡面的，并根據朗伯定律(Lambert's law)反射光輻射。所述定律描述了輻射強度隨著光束角度變得更平坦而減小，引起輻射強度以恒定輻射密度在表面上圓形分布。

背景技術

“Spectralon”(藍菲光學公司(Labsphere,Inc.)的商標名)在這方面形成了工業標準。例如，這種材料用作校準圖案、積分球和激光中的反射標準。制造和性質描述于US5,462,705A中。其由會形成分子鏈的多孔網絡的燒結的聚四氟乙烯(PTFE)組成。多孔結構在表面上和在所述表面下方的薄層內產生多個內部反射，使得照射在表面上的光被漫反射。“Spectralon”展示反射率大于99％的平坦光譜分布和在從紅外波長到約300nm波長的寬波長范圍內的朗伯反射行為。

然而，塑料材料的光學性質會隨著時間的推移而變化，因此在測量應用中經常需要重新校準操作。由于其在1.25-1.5g/cm³范圍內的低密度，“Spectralon”具有低機械穩定性，并且其溫度穩定性也僅足以用于溫度不超過約400℃的應用。

在機械和熱方面更穩定的根據上述類型的合成制造的石英玻璃的漫射體材料，避免了部分所述缺點，如約翰D.梅森(John D.Mason)等人,“用于UV-VIS應用的新型穩固商用漫反射體(A new Robust Commercial Diffuse Reflector for UV-VIS Applications)”；應用光學雜志(Journal Applied Optics),第54卷(25)；25.08.15；雜志ID:ISSN 0003-6935；http://dx.doi.org/10.1364/AO.54.007542的論文中所述。合成制造的石英玻璃的漫射體材料(稱為“HOD-300”)含有多個孔隙，孔隙尺寸在1μm到10μm的范圍內，并且可以對其進行機械加工。在250nm到約1100nm的波長范圍內，其展示出遠高于99％的恒定高反射率。這篇論文并沒有闡明從合成石英玻璃制造漫射體材料。

由DE 102 43 953 A1已知不透明合成石英玻璃的通用制造方法。所使用的起始材料是多孔SiO₂顆粒粒子的SiO₂細粒，其通過使用輥型造粒方法使用納米級、非晶形、合成制造的SiO₂初級粒子獲得。顆粒粒子的尺寸在100μm與500μm之間。通過在旋轉爐中在1200℃的溫度下在含氯氣氛中處理，由這些原始細粒制造熱固化的多孔“精細細粒”，并通過加熱到1450℃的溫度在其一部分中制造完全玻璃化的合成石英玻璃粉粒。精細細粒的粒子和石英玻璃粉粒的粒子的平均尺寸(中位數或D50值)小于160μm。D50值表示未達到累積粒子體積的50％的粒度。