铌硼酸盐玻璃熔体结构和性质的研究

本工作采用高温红外光谱,高温Raman光谱,高温偏光显微镜,以及原子径向分布函数,(RDF),DSC-7差热分析仪,粘度计等技术,研究了Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O系统玻璃的高温熔体结构与性质。根据硼酸盐与铌硼酸盐玻璃高温熔体与常温玻璃结构的对比实验得出了在硼玻璃中,B^Ⅲ-O-B^Ⅳ为缺电子离域大σ键结合,并且,极不稳定。当向硼玻璃中引入Nb₂O₅,随着Nb₂O₅含量增加,将形成稳定的B^Ⅳ-O-Nb化学键,由于熔体中的环状结构逐渐增多,从而改善了玻璃的稳定性和各种机械性质。文章还论述了两类玻璃的析晶速度与其熔体结构和温度的相关性。     

铌硼酸盐玻璃网络结构的研究

用径向分布函数和红外光谱分析方法研究了2Nb₂O₅·4B₂O₃·4K₂O和1.5Nb₂O₅·45B₂O₃·3.5K₂O·0.5TiO₂等玻璃的网络结构.得出了铌原子和硼原子的配位数分别为5.8～5.6及3或4.在原子分布函数g(r)和径向分布函数RDF(r)曲线中得出了Nb-O键平均键长为1.92～1.88Å.位于3.11,3.17和3.85Å的其它峰分别是Nb-B,O-O,和Nb-Nb原子对间的距离.红外光谱表明每种玻璃对应的各吸收峰,归结为=B-O(1440和1220cm^-1),≡B-O(1040或920cm^-1),Nb-O(870、730cm^-1)及Nb-O-B(1330cm^-1)的键振动.也就是说,在网络结构中六配位的铌原子与四配位和三配位的硼原子是共存的.这里,四配位的硼分数N₄决定于K₂O和Nb₂O₅的含量.而且与布雷用核磁共振法在B₂O₃-K₂O系统玻璃中的研究结果相符.最后,在对实验数据的分析和计算的基础上提出了NBK玻璃网络结构的一个可能的模型.认为铌硼酸盐玻璃的网络结构是由NbO₅、BO₄和BO₂共同组成的六节和四节环状结构单位元所构成的.     

Na2O-B2O3-Ta2O5系统玻璃红外光谱的研究

本文首次系统地研究了Na₂O—B₂O₃—Ta₂O₅。三元新系统的红外光谱,分析了B₂O₃、Ta₂O₅含量的变化对玻璃结构的影响。结果表明:随着Na₂O/B₂O₃比值的减小,结构中:[BO₄]四面体减小,[BO₃]三角体增加。随着Ta₂O₅含量的增加,[BO₄]四面体的数量增多,非桥氧的数量减少,表明Ta⁵⁺可以连结非桥氧,形成网络。     

铌硼酸盐玻璃分相与TiO2的作用

关于铌硼酸盐玻璃的分相。以前研究的很少,最近,我们采用SAXS、LAXS、RTEM等技术,研究了铌硼酸盐玻璃分相的结构和动力学特征。发现玻璃分相特征为成核——生长型,其分散相粒子长大过程服从于扩散控制机制;玻璃产生的SAXS散射强度表明在其母相与分散相粒子间的电子密度差是足够高的。这是因为分相后,分别形成了富B₂O₃和富Nb₂O₅的织构相所致。本文着重介绍了铌硼酸盐玻璃加入TiO₂后玻璃形成特点和光学常数变化规律,最后,依据实验结果讨论了玻璃中的Nb⁵⁺和Ti⁴⁺离子结构状态。     

氧化铌对B2O3-La2O3-ZnO系统玻璃生成能力的影响

本文在铌、硼、镧,锌氧化物玻璃研究一文基础上,进一步介绍了Nb₂O₅对B₂O₃—La₂O₃—ZnO系统玻璃生成能力影响的变化规律和玻璃析出结晶相分析结果.由高温熔化浇注法所确定的一组玻璃生成范围图中,我们发现Nb₂O₅的加入量不同对B₂O₃—La₂O₃—ZnO系统玻璃生成区域的扩展的程度也不同,其扩展范围的大小存在着明显的转折.当Nb₂O₅加入量为10%(克分子比)时,玻璃生成区域扩展的最大.当加入量大于或小于10%mol时,玻璃生成区域扩展的范围均有所收缩.对玻璃析出的结晶相物质,通过X射线粉末衍射和差热分析进行了鉴别.其结果表明:在高硼区为铌镧化合物(La₃NbO₇)及硼镧化合物(LaBO₃);在高锌低硼区为α-5ZnO·2B₂O₃和La₃BO₆等化合物.最后,根据晶子—无规则网络学说,讨论了玻璃扩展区域的转折特性与Nb₂O₅形成[NbO₄]和[NbO₆]及两者相互转变过程时所需的不同条件以及玻璃析晶变化规律和化学组成变化与某些特定的玻璃成份之间的关系.     

X2O3(X=B、Al、Ga)-K2O(ZnO)-Nb2O5系统玻璃生成及性质

用通常的玻璃熔融浇注或高温水淬火方法,研究了(B、Al、Ga)₂O₃-K₂O(ZnO)一Nb₂O₅系统玻璃生成能力。测定了有关玻璃的折射率、色散、密度及红外透过率等性质。实验结果表明:钾铌酸盐K(NbO₃)比锌铌酸盐Zn₂(Nb₂O₇)易形成玻璃;X₂O₃-K₂O-Nb₂O₅各系统均能形成玻璃。值得注意的是,X₂O₃含量低于30%mol(甚至可低达10%mol)时,仍然能生成玻璃。这时,Nb₂O₅含量按B³⁺、Al³⁺、Ga³⁺顺序而趋向增加(25-45%mol)。其中Al₂O₂和Ga₂O₃钾铌酸盐玻璃红外透过截止波长大于6μm;Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O系统玻璃具有高色散、低折射率等性质,它们的密度与光性相近的其它玻璃相比又比较小。最后,根据玻璃结构参数、键参数、电负性与平均离子半径比的关系等计算结果,推断了Nb⁵⁺的配位数为四和六。Nb₂O₅在Nb₂O₅-X₂O₃-K₂O系统中赋存状态为偏铌酸盐。     

铌硼酸盐玻璃熔体的高温红外光谱

本文首次采用高温红外光谱及DSC—7差热分析技术研究了Nb₂O₅—B₂O₃—K₂O系统玻璃熔体结构,并建立了该系统玻璃和高温熔体结构模型。     

SiO2对钛铌硼酸盐玻璃析晶分相的影响

钛铌硼酸盐玻璃具有高色散和相对低的折射率等光学性质。它是光学设计者用来改善宽视场光学系统成像质量和消除色差所需的理想材料之一。但是,这类玻璃在成型温度范围内析晶分相比较严重,影响玻璃熔制规模的扩大。本工作采用DTA,LAXS,SEM和高温偏光显微镜(HTPOM)等分析测定手段,研究了外加SiQ₂及SiO₂/B₂O₃比值对15Nb₂O₅48B₂O₃27K₂O10TiO₃玻璃析晶分相和光学常数变化规律的影响。     

稀土光学玻璃着色的研究

本文系统地测定了第一过渡金属(Fe,Co,Ni,Cu,Cr,Mn 等)离子和稀土(Ce,Pr,Nd,Sm 等)着色离子在 B₂O₃-BaO,B₂O₃-La₂O₃-BaO,B₂O₃-BaO-SiO₂,B₂O₃-BaO-SiO₂-La₂O₃及氟磷等系统玻璃中的吸收光谱。比较了各种着色离子对不同系统玻璃的着色情况。阐述了3d 轨道部分填充的过渡金属离子及具有4f 壳层受5s,5p 电子层屏蔽的 Ce,Pr,Nd,Sm 离子在玻璃中的着色机理。并讨论了玻璃生成体B^a+,si⁴⁺,P⁵⁺阳离子及网络外体离子 La³⁺,F^-对玻璃着色的影响。最后提出了稀土玻璃中稀土杂质含量的允许值。     

多元铌硅酸盐玻璃和熔体的结构与性质

本工作为开发具有特殊性能的新型铌硅酸盐光学玻璃系列,扩展玻璃实用配方设计的系统和组成,提供玻璃和熔体的结构特征的理论依据。在铌酸盐,铌硼和镧硼酸盐光学玻璃熔融挥发与均化等研究成果基础上,进一步开展了(x/2)(Nb₂O₅·K₂O)·(1/4)(100-x)(3SiO₂·BaO)多元玻璃(x值从4到52)和熔体的结构与性质变化规律的研究。     

Mg(PO3)2-BaF2-AlF3系统玻璃的振动谱研究

应用红外及拉曼光谱研究了Mg(PO₃)₂-BaF₂-AlF₃系统氟磷玻璃的结构特征.证实了双键氧(P=O)及由Al(O.F)₄四面体和P(O.F)₄四面体所混合构成的网络结构存在于玻璃之中.在拉曼光谱中,V_Ba-F、V_Mg-F和V_Al-F振动吸收峰分别出现在480-510cm^-1、530-550cm^-1和580cm^-1处.根据红外及拉曼光谱的结果得出:随系统中氟化物含量的增加,玻璃结构逐渐由聚磷酸盐转变为焦磷酸盐和一氟正磷酸盐混合物,同时双键氧(P=O)消失.     

S2分子的激发态与X3Σ-g→B3Σ-u吸收谱研究

S₂分子是一种在能源和激光领域有应用前景的物质,几十年来,人们对S₂分子的电子结构与光谱的研究不断深入。应用量子化学从头算方法(完全活性空间多组态自洽场方法和多参考二阶微扰方法)计算了S₂分子的11个电子态,并与其他文献结果作了比较,得到了与其他文献符合较好的结果;讨论了不同方法对激发态计算的适用性的问题:完全活性空间多组态自洽场方法适用于分子平衡态几何构形的优化,考虑到电子的动力学相关,能量的计算多参考二阶微扰方法更好。计算了S₂分子X³Σ^-_g(v)→B³Σ^-_u的垂直吸收谱,给出了速度规范下基态电子态各振动级X³Σ^-_g(v)垂直跃迁到B³Σ^-_u的振子强度,结果表明S₂分子是一种泵浦范围较宽(350~600 nm)的良好的激光工作物质。     

Mg(PO3)2-AlF3-PbF2系统玻璃振动光谱的研究

由FT—IR和Raman光谱的结果得出:该三元系统玻璃在高磷区为偏磷酸盐结构。其结构网络主要由[O=PO_3/2四面体组成的链状和少许环状分子构成。随着PbF₂含量的增加,链开始断裂。当过渡到中磷区时,又主要以[Al(O,F)₄]和[P(O,F)₄]四面体及焦磷酸盐结构状态存在。当[Al(O,F)₄]和[P(O,F)₄]两者的比值为1∶1时,将无法形成玻璃。实验结果还指出,上述系统在中磷区的形成玻璃的范围是很小的。到低磷区时,由磷氧构成的网络几乎不存在,仅以孤立的[P(O,F)₄]四面体即氟正磷酸盐结构存在,同时双键氧P=O也消失。     

BaO-YO1.5-SiO2和BaO-LaO1.5-SiO2系统玻璃结构Raman的光谱研究

本文在测定拉曼光谱的基础上,获得了一些含稀土氧化物玻璃的结构信息.在计算的基础上,可把BaO-YO_1.5-SiO₂及BaO-LaO_1.5-SiO₂系统玻璃的拉曼光谱的800-1200cm^-1高频区间曲线分解成四个单独的带.这些带的强度的改变,证实了结构中,-SiO,-SiO₂及SiO₄单元的数量是随组成变化而变化的.     

Penning放电真空紫外光源

研制了一种主要用于真空紫外波段10nm到30nm之间的Penning型气体放电光源。工作电流50mA-400mA,工作气压10^-4Torr-10^-1Torr。根据所用工作气体和电极材料不同,该光源能给出许多高次离子谱线。当工作电流大于150mA时,AlⅣ16.01nm、16.17nm和AlⅢ16.95nm、17.04nm、17.18nm、17.56nm线可以很清楚地观测到。     

Ta2O5对B2O3-La2O3-CaO系统玻璃生成范围的影响

本文研究了在B₂O₃—La₂O—CaO三元系统中,当Ta₂0₅的含量分别为5、10、15、20wt%时,该系统的玻璃生成范围.结果表明,随着Ta₂O₅含量的增加,系统的玻璃生成范围向贫B₂O₃,富La₂O₃边界扩充.当Ta₂O₅的含量为10wt%时,玻璃的生成区域最大.通过差热分析确定了玻璃析晶温度,并用X射线衍射进行了物相鉴定.结果表明,随Ta₂O₅取代La₂₃其主结晶相的放热峰或吸热峰的位置变化不同,所析出的结晶物质亦不同.