一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃及其制备方法

1.本发明涉及稀土发光材料技术领域，具体涉及一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃及其制备方法。


背景技术：

2.近红外光是涵盖 780～2526 nm 范围的电磁波段，由于近红外光特定的波长范围，使得近红外光呈现了其独有特性：吸收率低、穿透性强、热效应好。基于近红外的这些优良特性，近红外技术已经发展成为国内外一个新兴的光学技术领域，在物质分析、荧光标记、光纤通信、医疗检测、红外伪装、军事侦察、石油化工、非线性光学材料等多个领域发挥着非常重要的作用。
3.近红外发光离子的研究主要是集中在nd
3
、er
3
等稀土离子，由于er
3
离子4i
13/2
→
4i
15/2
跃迁发射的1.54 μm近红外光具有多种独特优势，掺铒的各种近红外荧光材料和激光材料被广泛研究和应用。目前对于近红外发光材料的发光效率、发光强度以及材料稳定性等方面的需求逐渐上升，寻找合适的基质对进一步提高er
3
等稀土离子的近红外发光具有十分重要的意义。
4.铋锗酸盐玻璃具有较低的声子能量、优异的物化稳定性，以及在近红外波段具有较高的透过性能，这些特性为er
3
等离子在近红外高效发光的实现提供了保障。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃及其制备方法。一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃由以下原料制得，各原料的摩尔百分比为：geo2: 40~60%、bi2o3: 25~45%、ga2o3: 5~15%、na2co3: 10~15%。
6.上述近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃的制备方法包括如下步骤：1）配料：以含ge的化合物和（或）盐，以含bi的化合物和（或）盐，含ga的化合物和（或）盐，含na的化合物和盐，且选定上述的玻璃组成的摩尔百分比，称取相应质量的原料，并在研钵中研磨混合均匀；2）熔融：将研磨混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，放入硅碳棒电炉中，在空气气氛中熔化，熔化温度为1000~1200℃，熔化时间为30~60分钟；3）成型：将玻璃熔体倒入预热350~450℃的铸铁模具中；4）退火：将成型的玻璃放入马弗炉中退火，退火温度为350~450 o
c，退火时间为2~4小时。随后关闭马弗炉电源随炉冷却至室温；5）抛光：将退火后的玻璃进行切割，研磨，抛光，制得玻璃样品。
7.本发明的近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃在近红外波段透过率高、制备工艺简单、声子能量低，该玻璃可以作为近红外波段基质发光材料。
附图说明
8.图1 是本发明实施例1提供的铋锗酸盐玻璃的透过光谱。
具体实施方式
9.下面对本发明作进一步说明。
10.实施例1：按照组成：40geo
2-40bi2o
3-10ga2o
3-10na2co3（mol%）称取总质量为20克所需的geo2、bi2o3、ga2o3、na2co3粉末原料，放入玛瑙研钵中充分研磨混合均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，盖上莫来石盖子，至于1100 o
c的硅碳棒电炉中熔制40分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350 o
c的铸铁模具中，待玻璃成型后转入380 o
c的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温后得到初始玻璃。将退火后的玻璃进行切割、研磨、抛光，制得玻璃样品。
11.本实施例中，一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃的透过率图如图1所示。
12.实施例2：按照组成：40geo
2-40bi2o
3-8ga2o
3-12na2co3（mol%）称取总质量为20克所需的geo2、bi2o3、ga2o3、na2co3粉末原料，放入玛瑙研钵中充分研磨混合均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，盖上莫来石盖子，至于1100 o
c的硅碳棒电炉中熔制40分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热360 o
c的铸铁模具中，待玻璃成型后转入370 o
c的马弗炉中退火3小时，自然降温到室温后得到初始玻璃。将退火后的玻璃进行切割、研磨、抛光，制得玻璃样品。
13.实施例3：按照组成：50geo
2-30bi2o
3-12ga2o
3-8na2co3（mol%）称取总质量为20克所需的geo2、bi2o3、ga2o3、na2co3粉末原料，放入玛瑙研钵中充分研磨混合均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，盖上莫来石盖子，至于1050oc的硅碳棒电炉中熔制40分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350 o
c的铸铁模具中，待玻璃成型后转入370 o
c的马弗炉中退火4小时，自然降温到室温后得到初始玻璃。将退火后的玻璃进行切割、研磨、抛光，制得璃样品。
14.实施例4：按照组成：52geo
2-25bi2o
3-10ga2o
3-13na2co3（mol%）称取总质量为20克所需的geo2、bi2o3、ga2o3、na2co3粉末原料，放入玛瑙研钵中充分研磨混合均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，盖上莫来石盖子，至于1000oc的硅碳棒电炉中熔制40分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350 o
c的铸铁模具中，待玻璃成型后转入360 o
c的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温后得到初始玻璃。将退火后的玻璃进行切割、研磨、抛光，制得玻璃样品。
15.上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃摩尔百分比组成为：geo2: 40~60%；bi2o3: 25~45%；ga2o3: 5~15%；na2co3: 8~15%。2.根据权利要求1所述的近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃，其特征在于，该玻璃摩尔百分比组成为：geo2: 40~52%；bi2o3: 25~40%；ga2o3: 8~12%；na2co3: 10~13%。3.一种根据权利要求1或2所述的近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）配料：以含ge的化合物和/或盐，以含bi的化合物和/或盐，含ga的化合物和/或盐，含na的化合物和/或盐，且按选定上述的玻璃组成的摩尔百分比，称取相应质量的原料，并在研钵中研磨混合均匀；2）熔融：将研磨混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，放入硅碳棒电炉中，在空气气氛中熔化，熔化温度为1000~1200 o
c，熔化时间为30~60分钟；3）成型：将玻璃熔体倒入预热350~450 o
c的铸铁模具中；4）退火：将成型的玻璃放入马弗炉中退火，退火温度为350~450 o
c，退火时间为2~4小时，随后关闭马弗炉电源随炉冷却至室温；5）抛光：将退火后的玻璃进行切割，研磨，抛光，制得玻璃样品。

技术总结
本发明公开了一种近红外波段高透过率的铋锗酸盐玻璃及其制备方法。该玻璃组分原料的摩尔百分比范围为：GeO2:40~60%、Bi2O3:25~45%、Ga2O3:5~15%、Na2CO3:10~15%。该玻璃采用熔融淬冷法制备。本发明的玻璃制备方法简单，稀土离子掺杂发光性能好，在700nm~2700nm波段透过率高，最高透过率超过80%。该玻璃适合应用于近红外波段发光的稀土离子掺杂基质材料。外波段发光的稀土离子掺杂基质材料。外波段发光的稀土离子掺杂基质材料。


技术研发人员：黄立辉 陈新禹 赵士龙 徐时清
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2022.01.18
技术公布日：2022/5/17