高X射线吸收的光纤面板及其制备方法与流程

高x射线吸收的光纤面板及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种高x射线吸收的光纤面板及其制备方法，属于一种光纤维面板。


背景技术：

2.光纤面板是由数千万根纤维直径为4-10微米的光学纤维规则二维排列熔合而成，光纤作为光纤面板的基本传像单元，由低折射率的硅酸盐玻璃和高折射率的芯玻璃高温拉丝而成，具有高分辨率、高对比度、光学零厚度等优良性质，广泛应用于军事、医疗、工业探伤、空间探测、图像识别等领域。
3.在医疗、工业探伤及空间探测领域，特别是随着数字化医疗、工业化探测市场的兴起，对具有着高分辨率、高对比度、光学零厚度成像，又具有防止x射线损害非晶硅薄膜层和电子电路后端的高x射线吸收的光纤面板有着大量需求。
4.高铅当量玻璃具有较好的x射线吸收性能性能，将其作为光纤面板成分将得到具有良好x射线吸收性能的光纤面板。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种高x射线吸收的光纤面板及其制备方法，实现光纤面板的高x射线吸收性能，同时解决重高铅当量玻璃与硅酸盐玻璃的性能不匹配时，单丝、复丝等工艺过程中无法成型的技术难题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明高x射线吸收的光纤面板，包括熔压在一起的芯玻璃和皮玻璃，所述芯玻璃为高铅当量玻璃，组分包括：sio2，含量为20～40wt%；pbo，含量为50～70wt%；na2o，含量为0.5～2wt%；ba2o3，含量为1～3wt%； la2o3，含量为0.5～1.5wt%；k2o，含量为1～3wt%；zno，含量为0.5～2wt%；al2o3，含量为0.5～1.5wt%。所述皮玻璃为硅酸盐玻璃。
7.作为优选，所述高铅当量玻璃具有较高的折射率，为1.65～1.70，高于光芯皮玻璃。
8.作为优选，所述高铅当量芯玻璃具有与硅酸盐玻璃相匹配的料性区间温度及膨胀系数，高铅当量芯玻璃在25～300℃平均膨胀系数为82～92*10-7
/℃，需要大于硅酸盐玻璃。
9.作为优选，所述高铅当量芯玻璃转变温度tg为530～570℃，软化点温度tf为590～630℃，大于硅酸盐玻璃。
10.本发明高x射线吸收光纤面板的制备方法，制备对象为高铅当量芯玻璃、硅酸盐皮玻璃两种玻璃材料，经过棒管组合、拉制单丝、排一次棒、拉制复丝、排板、真空熔压得到光纤面板毛坯板段，再进行切片、整形、研磨、抛光得到高x射线吸收光纤面板。
11.作为上述制备方法进一步的优选，具体有如下步骤：（1）采用冷加工设备分别对高铅当量芯玻璃、硅酸盐玻璃皮玻璃进行加工，高铅当量玻璃做为芯玻璃棒，外径达到φ29.5～30.5mm，硅酸盐玻璃皮玻璃制作为管状玻璃，外径达到φ33.5～39mm，壁厚2.0～4.5mm；
（2）将硅酸盐玻璃管与高铅当量芯玻璃棒组合形成玻璃棒管，将玻璃棒管使用光纤拉制机拉制成外径为规格为2.0～3.5mm
±
0.01mm的单丝，单丝长度为400～1200mm；（3）将m根玻璃单丝在排棒模具中排成一次棒，将排棒完成的一次棒用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个整体；（4）采用光纤拉制机拉制上述一次棒成为对边长为0.8～1.7mm
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；（5）取多根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为n的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定；（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔压，熔压温度在570℃~605℃；（7）将真空熔压成型的六边形光纤面板毛坯板段进行切片、整形、研磨、抛光等工艺处理后得到表面光滑形状一致的高x射线吸收光纤面板。
12.作为上述制备方法进一步的优选，具体有如下步骤：（1）采用冷加工设备分别对高铅当量芯玻璃、皮玻璃进行加工，使芯玻璃棒的外径达到φ29.5～30.5mm，使皮玻璃外径达到φ34.5～39mm，壁厚2.5～4.5mm，玻璃棒管缝隙小于0.5mm；（2）将芯玻璃棒与皮玻璃管组合形成玻璃棒管，将玻璃棒管使用光纤拉制机拉制成外径为规格为2.0～3.5mm
±
0.01mm的单丝，单丝长度为400～1200mm，单丝拉制精度控制在5μm以内；（3）将m根玻璃单丝在排棒模具中排成一次棒，将排棒完成的一次棒用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个整体；（4）采用光纤拉制机拉制上述一次棒成为对边长为0.8～1.7mm
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝，复丝拉制精度控制在5μm以内；（5）取多根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为n的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定；（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔压，熔压温度在570℃-605℃；（7）将真空熔压成型的六边形光纤面板毛坯板段进行切片、整形、研磨、抛光等工艺处理后得到表面光滑形状一致的高x射线吸收光纤面板，抛光平行度为5μm以内，平整度0.5μm以内；作为上述制备方法进一步的优选，步骤1）中，高铅当量芯玻璃和硅酸盐皮玻璃组合成的玻璃棒管缝隙小于0.5mm。
13.作为上述制备方法进一步的优选，步骤2）和步骤4）中，单丝拉制、复丝拉制精度控制在5μm以内.作为上述制备方法进一步的优选，步骤6）中，熔压温度在570℃~605℃，步骤7）中，切片厚度为1～10mm，平行度为5μm以内，平整度0.5μm以内，制备出的光纤面板其微孔大小及孔间距离精度在1μm以内。
14.与现有技术相比本发明具有如下有益效果：本发明针对光纤面板x射线吸收性能较差的问题，发明了一种高铅当量玻璃并适
合于光纤面板制备，解决了高铅当量芯玻璃与光纤皮的材料匹配性问题，解决了高x射线吸收光纤面板的制备工艺难点问题，制得了具有高分辨率、高对比度、高x射线吸收光纤面板。
附图说明
15.图1为本发明实施例及对比例侧视图。
具体实施方式
16.为了更有效阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合具体实施例对本发明进行说明。
17.下述说明实施例中的特定特征可由产品规格需要进行合适的形式组合。
18.本发明的光纤面板包括芯玻璃和皮玻璃，芯玻璃为高铅当量玻璃，皮玻璃为常规的硅酸盐玻璃。
19.本发明芯玻璃为高铅当量玻璃其组分含量为：sio2，含量为20～40wt%；pbo，含量为50～70wt%；na2o，含量为0.5～2wt%；ba2o3，含量为1～3wt%； la2o3，含量为0.5～1.5wt%；k2o，含量为1～3wt%；zno，含量为0.5～2wt%；al2o3，含量为0.5～1.5wt%。
20.高铅当量玻璃在25～300℃范围内的平均膨胀系数为82～92
×
10-7
/℃，转变温度tg为530～570℃，软化点温度tf为590～630℃。
21.高铅当量玻璃中pbo含量为50～70wt%，具有高x射线吸收性能；高铅当量玻璃其la2o3含量为0.5～1.5wt%，折射率为1.60～1.70，使得光纤面板满足高x射线吸收性能要求。
22.本发明高x射线吸光纤面板的芯玻璃原料为高铅当量玻璃、皮玻璃为常规的硅酸盐玻璃两种玻璃材料，经过棒管组合、拉制单丝、排一次棒、拉制复丝、排板、真空熔压得到光纤面板毛坯板段，再进行切片、整形、研磨、抛光得到高x射线吸收光纤面板。
23.本发明光纤面板的制作步骤如下：（1）采用冷加工设备分别对芯玻璃、皮玻璃进行加工，使芯玻璃棒的外径达到φ29.5～30.5mm，使皮玻璃外径达到φ35.5～39mm，壁厚2.5～4.5mm；（2）将芯玻璃棒与皮玻璃管组合形成玻璃棒管，将玻璃棒管使用光纤拉制机拉制成外径为规格为2.0～3.5mm
±
0.01mm的单丝，单丝长度为400～1200mm；（3）将m根玻璃单丝在排棒模具中排成一次棒，将排棒完成的一次棒用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个整体；（4）采用光纤拉制机拉制上述一次棒成为对边长为0.8～1.7mm
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝；（5）取多根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为n的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定；（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔压，熔压温度在570℃～605℃；（7）将真空熔压成型的六边形光纤面板毛坯板段进行切片、整形、研磨、抛光等工艺处理后得到表面光滑形状一致的高x射线吸收光纤面板；本发明的一个具体实施例：所述玻璃棒管缝隙小于0.5mm，单丝拉制、复丝拉制精度控制在5μm以内，熔压温度在570℃~605℃，切片厚度为1～10mm，平行度为5μm以内，平整
度0.5μm以内，制备出的光纤面板其微孔大小及孔间距离精度在1μm以内，详细如下：（1）采用冷加工设备分别对芯玻璃、皮玻璃进行加工，使芯玻璃棒的外径达到φ29.5～30.5mm，使皮玻璃外径达到φ34.5～39mm，壁厚2.5～4.5mm，玻璃棒管缝隙小于0.5mm；（2）将芯玻璃棒与皮玻璃管组合形成玻璃棒管，将玻璃棒管使用光纤拉制机拉制成外径为规格为2.0～3.5mm
±
0.01mm的单丝，单丝长度为400～1200mm，单丝拉制精度控制在5μm以内；（3）将m根玻璃单丝在排棒模具中排成一次棒，将排棒完成的一次棒用生料带和铝箔捆绑固定，形成一个整体；（4）采用光纤拉制机拉制上述一次棒成为对边长为0.8～1.7mm
±
0.01mm光纤复丝，然后将光纤复丝断成多段一定长度的复丝，复丝拉制精度控制在5μm以内；（5）取多根复丝在正六边形的排板模具中排出对边根数为n的六边形纤维阵列板，并将两端捆绑固定；（6）将排列好的纤维阵列板装入专业模具中并放入真空炉中，进行真空熔压，熔压温度在570℃-605℃；（7）将真空熔压成型的六边形光纤面板毛坯板段进行切片、整形、研磨、抛光等工艺处理后得到表面光滑形状一致的高x射线吸收光纤面板，抛光平行度为5μm以内，平整度0.5μm以内；本发明高x射线吸收光纤面板原料包含高铅当量芯玻璃和光纤皮玻璃两种材料，高铅当量芯玻璃主要组分包括：sio2、pbo、na2o、ba2o3、la2o3、k2o、zno、al2o3、碱土金属氧化物等成分，成分的选取以及各成分的有效配比在合理范围内，保证了高铅当量芯玻璃热膨胀系数、折射率、热学性能满足单丝、复丝、热压等工艺的制备要求，解决了光纤面板的制备工艺及高x射线吸收的难点问题，制得了具有高分辨率、高对比度、高x射线吸收光纤面板的光纤面板。
24.以不同比例成分制作皮玻璃、芯玻璃，并按照制造方法制造光纤面板。
25.皮玻璃、芯玻璃为硅酸盐玻璃：对比例1，芯玻璃使用的物料fop11组分及各组分的含量：sio2，含量为63%，b2o3，含量为14.3%，al2o3，含量为4.3%，k2o，含量为8.4%，na2o，含量为6.3%，cao和/或mgo，含量为2.7%，li2o，含量为0.6%，caf2，含量为0.4%。
26.对比例2，芯玻璃使用的物料fop9组分及各组分的含量：sio2，含量为57.6%；cao，含量为14.3%；b2o3，含量为14.9%；mgf2，含量为1.4%；al2o3，含量为8.7%；bi2o3，含量为1.3%；ba2o3，含量为1.8%。
27.皮玻璃为硅酸盐玻璃，芯玻璃为高铅当量玻璃：实施例1，芯玻璃使用的物料fop8组分及各组分的含量：sio2，含量为28wt%；pbo，含量为63wt%；na2o，含量为1.7wt%；ba2o3，含量为2.1wt%； la2o3，含量为0.9wt%；k2o，含量为1.8wt%；zno，含量为1.2wt%；al2o3，，含量为1.3wt%。
28.实施例2，芯玻璃使用的物料fop7组分及各组分的含量：sio2，含量为28wt%；pbo，含量为64wt%；na2o，含量为1.3wt%；ba2o3，含量为1.8wt%； la2o3，含量为0.9wt%；k2o，含量为1.6wt%；zno，含量为1.2wt%；al2o3，，含量为1.2wt%。
29.实施例3，芯玻璃使用的物csl600μm（fop7镀膜）组分及各组分的含量：sio2，含量为28wt%；pbo，含量为64wt%；na2o，含量为1.3wt%；ba2o3，含量为1.8wt%； la2o3，含量为0.9wt%；k2o，含量为1.6wt%；zno，含量为1.2wt%；al2o3，，含量为1.2wt%。
30.根据对皮玻璃、芯玻璃材料化学组分的调整，减缓上述原料玻璃分别在40kv、1ma,60kv、1ma,80kv、1ma,100kv、1ma,120kv、1ma,140kv、1ma,160kv、1ma的不同x射线强度下进行x射线吸收率的测试。如图1为测试结果，其中横向坐标为x射线强度，纵坐标为x射线吸收率。
31.可以明显看出本发明实施例1-3使用的高铅当量芯玻璃原料在不同x射线强度对x射线吸收强度高于对比例1-2硅酸盐皮玻璃在不同x射线强度对x射线吸收强度。显示出实施例1-3中使用的芯玻璃为高铅当量玻璃时，具有优异的高x射线吸收性能，在不同辐照强度条件下。吸收率均在70%以上，相较未调整组分的硅酸盐皮、芯玻璃，x射线吸收性能提升了一倍以上。
32.本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。