[發明專利]龍蝦眼光學器件芯料玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 202010718843.0
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111960668B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 黎龍輝;金戈;張振;李臻;顧燕;廖亦戴;吳超;姜博文;徐昭;毛漢祺
• 申請（專利權）人: 北方夜視技術股份有限公司
• 主分類號: C03C3/097
• 分類號: C03C3/097;C03C4/00;C03B19/02;G21K1/06
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松;王菊花

本發明提供一種龍蝦眼光學器件芯料玻璃及其制備方法，按重量份數計含有以下組分：SiO₂：50～60份；B₂O₃：15～30份；La₂O₃：1～12份；CaO：2～10份；MgO：2～10份；Al₂O₃：5～10份；TiO₂：3～5份；Nb₂O₅：2～4份。本發明通過配方優化，提高芯料玻璃的酸溶速度，優化芯料玻璃的力學強度，從而解決了龍蝦眼光學器件球面熱成型過程容易出現變形、甚至破損的問題，可以制備出高精度面型的龍蝦眼光學器件。

技術領域

本發明涉及一種龍蝦眼光學器件(MPO)技術領域，具體涉及一種龍蝦眼光學器件芯料玻璃及其制備方法。

背景技術

龍蝦眼X射線光學器件是一種基于掠入射反射原理對X射線進行會聚的光學鏡片，由數百萬個同時指向球心的方形微通道(微米尺度)陣列構成，這種球面蜂窩結構的對稱性保證了其在視場內的無差別成像，通道內壁光潔度達到納米量級(RMS)。入射的X射線在方形微通道內壁上發生全反射，經過球面陣列結構改變X射線的傳輸方向，從而實現對入射X射線聚焦成像功能。其結構來源于深海十足目生物如龍蝦的眼部結構，最早由Angel提出用于空間X射線成像望遠鏡，整個龍蝦眼器件沒有固定的光軸，對任意方向的光源都有相同的聚焦能力，因此在微孔制造技術足夠成熟的條件下，理論上龍蝦眼器件的觀測視場可達到4π全空間，目前已被廣泛應用于X射線天文領域。

目前，制備MPO光學器件采用的是方法為“實芯-酸溶”法，將可溶于酸的方形芯料棒套在方形芯料管內部，其次經過高溫、高壓等一系列的熱力學過程，在通過酸溶液將芯料去除留下芯料玻璃作為龍蝦眼的結構支撐材料，最終形成球面蜂窩結構。

但是“實芯-酸溶”法也存在以下問題，如果芯料的溶解速率較低，會增加芯料的腐蝕時間同時會降低芯料的力學強度，后續經過球面熱成型的過程中，會由于結構強度不高、內部應力過大，容易出現龍蝦眼光學器件的結構容易變形、甚至破損等現象。例如現有技術中的陳楠等人提出的制造微通道板玻璃基體的玻璃，芯料玻璃為硅硼鋇系玻璃，主要包括20-27.0份的SiO₂、12-18.0份的B₂O₃、1-2.0份的Al₂O₃、30-40份的∑(BaO+CaO)以及10-20份的La₂O₃，主要成分為SiO2含量低于27％。又如黃永剛等人提出的微通道板用高酸溶速率芯料玻璃組分，其芯料玻璃主要成分為B2O3，包括B₂O₃(30～40wt％)；BaO(20～30wt％)；La₂O₃(20～30wt％)；SiO₂(5～10wt％)，主要應用于小圓孔徑的微通道板，其主要成分B₂O₃含量低于40％。

因此可見，目前文獻報道的高酸溶速率的芯料玻璃采用的是微光夜視的傳統微通道板芯料成分的酸溶速率一般不高于60mg/mm2，且體系單一、不涉及熱力學性能，而龍蝦眼光學器件是球面光學成像器件，內部微通道為方孔，后者是平面光電倍增器件，內部微通道為圓形，后者并沒有關于陣列結構強度與球面熱成型等特殊要求。而現有的高酸芯料玻璃制備技術產生上述的幾率非常大，過快時間的酸溶會導致芯料長時間處于高酸環境下，會導致芯料之間的粘合出現應力，進而影響MPO的球面成型。因此，目前迫切需要開發一種合理有效的龍蝦眼高酸溶速率的芯料玻璃，提高芯料的結構強度，滿足龍蝦眼光學器件球面熱成型的特殊要求。

現有技術文獻：

專利文獻1：CN101913765A用于制造微通道板玻璃基體的玻璃

專利文獻2：CN102515515A一種微通道板用高酸溶速率芯料玻璃組分

發明內容