半导体玻璃微通道板制造工艺研究

体电导半导体玻璃微通道板具有优异的性能,为了突破其制造工艺的技术难关,研究和分析了过程技术参数以及缺陷成因.以磷酸盐系统半导体玻璃和酸溶玻璃作为微通道板单纤维的皮料和芯料,在电炉中熔制得到玻璃纤芯及皮料的母棒,然后根据两种玻璃的性能及工艺参数,采用光纤自动成纤系统研究了适合双坩埚法单丝拉制的工艺.重点讨论了拉丝温度和速度、玻璃液位、气氛等关键因素对成纤过程和微通道板质量的影响.通过单丝和复丝的拉制,排丝、压屏、切割和酸溶等过程,最终获得了直径为20 mm,孔径为6~7μm,像素大于400万的体电导玻璃微通道板的雏形.     

钙钛磷酸盐微晶玻璃的过析晶作用及其热力学分析

5Na₂O-20TiO₂-32P₂O₅-43CaO系统玻璃在690℃核化和730℃晶体生长的热处理后,可以得到CaTi_4(PO₄)₆和Ca₃(PO₄)₂两种晶相,经酸滤去Ca₃(PO₄)₂相后,可获得主晶相为CaTi4(PO4)6的多孔微晶玻璃.本文介绍了一种扩大孔径的方法,在该组成玻璃微晶化后及酸滤析之前,在更高的温度880℃下作过析晶处理,此两析晶相能自发地进行固相反应,生成TiO₂和Ca₂P₂O₇,后者容易被酸滤析,使得更多的钙和磷自微晶玻璃体中被酸溶出,从而增大了多孔微晶玻璃的孔径.本文还应用热力学第一近似方程,对过析晶过程中的固相反应的自由焓变化作了估算,其数值为-1394kJ/mol,说明在过析晶温度下,固相反应能自发地进行,试样在过析晶前后的XRD物相分析的结果验证了此固相反应机理.本文还利用Johnson-Avirami-Mehl公式对析晶的动力学参数作了近似估算.其析晶活化能为584.7kJ/mol,晶化指数为3.2,说明试样的析晶是以整体析晶的方式进行.此计算的结果也符合试样形貌的SEM观察,即过析晶过程使得整体微晶玻璃的孔径增大.     

SiO2-ZrO2-B2O3系统凝胶玻璃的析晶研究

利用溶胶－凝胶原理，分别制备了SiO2-ZrO2-B2O3系统中六种不同成分的凝胶玻璃试样。通过分级热处理，系统地检验了其各自析晶性能以及高温结构稳定性。确定－最佳水解工艺参数以使SiO2-ZrO2-B2O3凝胶玻璃在1500℃保温30min后的析晶量（vol%)仅为1％－3％。同时，详细分析了ZrO2的引入对凝胶玻璃系统析晶的促进作用，以及少量B2O3对系统析晶的抑制作用。     

TeO_2-Nb_2O_5-BaO-BaCl_2系统玻璃结构及银纳米晶引入研究

碲酸盐氧卤玻璃具有低声子能以及较好的稳定性和析晶性能等优秀的综合品质,是一类很有前途的光学玻璃材料。采用熔融法制备了不同组成的TeO2-Nb2O5-BaO-BaCl2系统玻璃,研究了网络结构变化和组成对该系统玻璃的成玻璃性能和析晶性能的影响,同时探讨了向玻璃基体内引入银纳米晶体的可能性。结果表明,BaCl2的引入使得玻璃网络结构中键合及基团种类增多,碲氧链间的连接加强,网络结构更加紧密,并且成玻璃区域有所扩展。TeO2-Nb2O5-BaO-BaCl2系统玻璃基体在保持自身结构稳定性的同时,更有利于AgCl纳米晶体析出,是一种适合金属纳米晶掺杂的优良光学玻璃基体材料。     

电子玻璃纤维介电性能和工艺参数的研究

实验设计了3组共计9个玻璃配方,通过改变铝硼硅酸盐无碱玻璃系统中各氧化物的比例,研究了组成和性能之间的关系.玻璃用铂金坩埚在电炉中1600℃/6 h熔制,测定了玻璃的介电性能、高温粘度和分相析晶性能等.研究结果表明:降低玻璃中Al2O3含量,同时适当增加SiO2、TiO2或CaO,可以较好地兼顾玻璃的介电性能,并使玻璃的工艺参数满足工业生产的要求.     

用于氟化镓铟高数值孔径光纤的氟磷酸盐和氟锆酸盐包层玻璃

为了得到用于1．3μm光通讯窗口掺镨氟化镓铟（PGICE）高数值孔径光纤，本文报道以ZrF4。－BaF2－LaF3－AlF3－Na（Li）F－PbF2[ZBLAN（Li）Pb]和NaPO3－BaF2－ZnF2－PbF2（FPG）玻璃作为包层材料研究了芯和包层玻璃在物理性质和化学组分上的匹配性差热扫描（DSC）和电镜（SEM）分析表明PGICA/ZBLAN(Li)Pb虽在物理性质上匹配但在化学组分上不匹配．其芯-包展界面生成不稳定相；只有PGICZ/FPG具有良好的物理、化学配合性，可成功地拉制出高数值孔径光纤．     

硼硅酸盐包层玻璃化学稳定性的研究与结构分析

研究了紫外光纤用包层玻璃组分的变化以及外掺ZrO2对光纤包层玻璃化学稳定性的影响.结果表明,通过改变SiO2/B2O3、B2O3/Al2O3、B2O3/(K2O Na2O)的值,以及适当增加外掺ZrO2含量,可以明显提高碱硼硅酸盐玻璃化学稳定性.核磁共振和红外光谱分析表明玻璃化学稳定性提高的主要原因在于Zr4 的加入促进了玻璃内部的[BO3]层状结构逐渐转变为[BO4]网络状结构.     

低损耗As-S玻璃光纤的制备与应用研究

采用反复蒸馏提纯技术和开放式动态蒸馏相结合的工艺, 制备了高纯As-S玻璃, 基本消除了玻璃在2.9、4和6.3 μm处的杂质吸收。利用旋转法制备出壁厚均匀、表面质量优异的硫系玻璃套管。采用棒管法拉制出丝径50 μm, 芯径40 μm具有芯包结构的硫系玻璃光纤。拉制的As-S光纤机械性能和光学性能优异, 光纤丝径波动小于1%, 弯曲半径优于4 mm, 中红外波段损耗基线小于0.5 dB/m。制备出像元呈正方形排列, 出端规格64×9, 入端规格192×3, 用于线-面转换的红外传像束, 像束断丝率为2.7%。利用该异型传像束成功实现了长线阵的红外推扫成像。     

凝胶玻璃网络稳定性与析晶分析

利用溶胶-凝胶方法制备了：BaO-TiO2-Al2O3-SiO2体系的凝胶玻璃，以及其不同晶相的玻璃陶瓷。利用X-衍射分析确定凝胶玻璃析出的晶相。利用晶格能对凝胶玻璃的稳定性与析晶特性进行了定性分析。在凝胶玻璃的析晶过程中，品格能大者优先析晶。BaO-TiO-Al2O3-SiO2体系凝胶玻璃析出离子晶体的晶格能由大到小依次为BaTiO3、Ba2TiSi2O8、BaAl2Si2O8，这与实验结果的析晶次序一致。     

BaO-MnO-B2O3-SiO2密封玻璃与SS410连接极材料之间的化学相容性研究

制备了一系列BaO-MnO-B2O3-SiO2玻璃,通过DIL、XRD、SEM研究了其热膨胀行为、玻璃态转变、析晶行为及其与SS410金属连接极材料之间的反应。结果表明:所得密封玻璃的热膨胀系数约为10×10-6 K-1,与YSZ电解质材料和SS410金属连接极材料较为匹配,所得玻璃在800℃保温10h之后,生成了Ba5Si8O21相为主的微晶玻璃。玻璃的析晶对于密封玻璃与SS410连接极材料之间的化学相容性具有显著影响,析晶之后,玻璃与SS410之间的反应现象减弱。玻璃在N2气氛下进行预析晶处理,形成微晶玻璃之后,与SS410之间的反应显著减少。本研究所得的BaO-MnO-B2O3-SiO2密封玻璃在完成封接之后,在700℃保温100h,能够保持良好的密封效果。     

小芯径硫系玻璃光纤的制备及其非线性光学应用

通过动态蒸馏提纯技术制备了高纯Ge-As-Se和Ge-As-S硫系玻璃。采用两步棒管法拉制了以Ge-As-Se玻璃为纤芯、Ge-As-S玻璃为包层的小芯径阶跃折射率光纤, 并使用飞秒激光抽运光纤测试了超连续谱的产生。以Al 和GaCl₃分别作为除氧剂和C/H纯化剂可以有效消除玻璃中的C、H和O杂质。制备的GeAsSe/GeAsS光纤在2~9 μm波段表现出优异的传输性能, 光纤数值孔径约为1.3; 采用重复频率为10.5 MHz、脉冲宽度为320 fs、中心波长为4.0 μm、峰值功率为4.6 kW激光抽运长度为22 cm、芯径为6 μm的光纤, 获得了覆盖1.9~8.2 μm、光谱平坦度为±10 dB、平均功率为4.5 mW的超连续谱。     

溶胶-凝胶法制备Al3+、Yb3+掺杂石英光纤纤芯的研究

以正硅酸乙酯、氯化铝和氯化镱为前驱体, 用溶胶-凝胶法制备了Al³⁺、Yb³⁺掺杂石英光纤纤芯。采用ICP-AES分析发现: 碱催化的掺杂硅凝胶上下层组分存在较大差异, 酸催化条件能够消除组分差异。将酸催化溶胶经凝胶化、热处理、玻璃化、光学加工, 获得了φ2.5 mm×50 mm的芯棒。测试2 mm厚芯棒玻璃的光谱和荧光寿命, 1020 nm的荧光寿命为896 μs, 羟基含量为0.4×10^-6, 并通过显微拉曼光谱分析玻璃结构。采用管棒法制备预制棒, 2000℃高温拉制了Al³⁺、Yb³⁺掺杂单包层石英光纤。用光纤折射率分布测试仪测得纤芯折射率波动Δn小于2×10^-4, 表明纤芯具有良好的光学均匀性。本研究结果提供了一种大模场掺镱石英光纤纤芯材料的制备方法, 并为溶胶-凝胶法制备均匀多组分材料的研究提供了理论参考。     

无铅玻璃研制的进展

阐述了无铅玻璃包括晶质玻璃、电子玻璃、电真空玻璃、焊料玻璃、微晶玻璃焊料的成分、性质、制造过程,指出目前存在的问题和今后发展的方向.     

As2Se3-AsTe-CuI系统玻璃的形成和结构研究

为了探索新的透红外材料,本文研究了As₂Se₃－AsTe－CuI系统玻璃的形成区,制备了一系列不同ASTe和CuI含量的玻璃．研究表明：该系统玻璃的形成范围相当大,AS₂Se₃－ASTe二元系统可以任何比例形成玻璃,AS₂Se₃－CuI和AsTe-CuI二元系统,当CSI含量分别达70和40mol％时,仍可形成稳定的玻璃,直径在20mm厚度在50mm以上的玻璃样品很容易得到．研究了部分玻璃样品的远红外光谱,结果表明：该系统玻璃的结构单元主要是：［AS（SeTe）_3-xI_x］（x＝0～3）、［As₂Te₄］和［CuI₄］,随玻璃的成分不同,这些结构单元的相对比例也不同,根据研究结果提出了该系统玻璃的结构模型．     

组成无公害低熔玻璃的发展现状

低熔玻璃广泛用作封接玻璃和电子浆料中的粘接相.现有低熔玻璃绝大部分为高铅含量玻璃.提出组成中不合PBb、Hg、Cd、As、Tl、Cr和放射性元素的玻璃称为组成无公害玻璃,综述了低熔玻璃的发展现状,指出电子产品目前所用含铅玻璃的取代物可能是磷酸盐、矾酸盐、铋酸盐玻璃.建立磷酸盐、矾酸盐、铋酸盐玻璃相关基础理论,发展玻璃形成新理论以及新的材料制备技术是组成无公害低熔玻璃研究与开发的重点.     

Characterization of lead, barium and strontium leachability from foam glasses elaborated using waste cathode ray-tube glasses

Foam glass manufacture is a promising mode for re-using cathode ray tube (CRT) glasses. Nevertheless, because CRTs employ glasses containing heavy metals such as lead, barium and strontium, the leaching behaviour of foam glasses fabricated from CRTs must be understood. Using the AFNOR X 31-210 leaching assessment procedure, the degree of element inertization in foam glasses synthesized from waste CRT glasses (funnel and panel glasses, containing lead and barium/strontium respectively) were determined. The amount of leached lead from foam glasses prepared from funnel glass depends on the nature and concentration of the reducing agent. The effects of the reducing agents on the generation of cellular structure in the fabrication of foam glass were studied. The fraction of lead released from foam glass was less than those extracted from funnel glass and was lower than the statutory limit. Leached concentrations of barium and strontium were found to be approximately constant in various tests and were also below regulatory limits.     

Borosilicate glasses for fiber optical waveguides

Of the existing optical glasses, pure fused silica is known to have the lowest optical attenuation in the red and near infrared portion of the spectrum where optical communications appears most promising. However, to approach the low attenuations afforded by pure fused silica in a waveguide structure requires that a core of fused silica be clad with a glass of slightly lower index refraction. This paper describes an investigation of the binary borosilicate glass system which has led to the realization of a promising cladding material for pure fused silica core fibers.     

High-purity As-S-Se and As-Se-Te glasses and optical fibers

We describe a procedure for the preparation of As-S-Se and As-Se-Te glasses with low contents of gas-forming impurities (hydrogen, oxygen, and carbon) via melting of extrapure-grade elements in an evacuated silica ampule and purification of the melt by chemical distillation. The impurity concentrations in the glasses thus prepared have been reduced to the following levels: hydrogen, <0.02; oxygen, 0.2; carbon, <0.02; silicon, <0.4 ppm by weight. Using the double-crucible method, we have fabricated glass fibers with various ratios of the core and cladding diameters (1: 25 to 9: 10), protected with a tetrafluoroethylene/1,1-difluoroethylene copolymer coating, which have an average bending strength of 0.5–1 GPa. The minimal optical losses are 150 dB/km at 6.6 μm in multimode As-Se-Te glass fibers and 60 dB/km at 4.8 μm in As-S-Se glass fibers. The effect of microinhomogeneities in the melt on the optical performance of arsenic sulfoselenide glass fibers fabricated by the double-crucible method is examined.