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稀土光学眼镜玻璃

发布时间:2025-04-10    |  【  大    中    小  】  |  【 打印 】 【 关闭 】
随着办公自动化和电视及电脑的普及,人们往往需要长时间近距离面对荧光屏,荧光屏彩色图像分别由黄、绿、红三种荧光粉发射出的单色合成,在合成的彩色图像中黄光很强,不仅增加了对人眼的刺激,而且使图像色彩对比度下降,使操作者眼睛更易疲劳,近视已经成为影响国民健康的重要问题。


光学眼镜玻璃是用于制造矫正视力,保护眼睛的各种镜片的玻璃,属于初级光学玻璃。光学眼镜玻璃按照使用要求,大体上可分为矫正视力眼镜玻璃、遮阳眼镜玻璃和工业防护眼镜三类。矫正视力眼镜玻璃能良好地吸收紫外线和一定量的红外线,但在可见光波段有高的透过率。

主要用于各种近视、远视和散光光度眼镜片,它还可细分为克罗克斯眼镜玻璃、克罗赛脱眼镜玻璃和无色眼镜玻璃三种。另外,现代眼镜还是一类美化人们的装饰品和艺术品,因此不仅要求良好的光谱特性,而且还要求一定色泽和式样,使佩戴者舒适美观。眼镜玻璃可采用各种着色剂来满足要求,而稀土着色剂是重要的一类。


无色眼镜玻璃俗称白托镜片玻璃,是最常用于矫正视力和护目的眼镜片。它要求全部吸收320nm以下的紫外波段,而且可见光透过率达到90%以上。为了使玻璃吸收紫外线而引入稀土氧化物CeO 2,铈在玻璃中以Ce 3+和Ce 4+两种状态存在,与周围氧离子之间有电荷跃迁而产生荷移吸收,在紫外和近紫外区有强烈吸收。在硅酸盐玻璃中,Ce 3+在320nm处有强烈吸收,而Ce 4+则在整个紫外区有强烈吸收。在中性及氧化气氛中熔炼玻璃时多以Ce 4+存在。Ce 3+和Ce在可见光区均无特征吸收带,透过较好。但铈的引入量不宜过多,否则紫外吸收带常进入可见光区,使玻璃产生淡黄色。

克罗克斯眼镜玻璃简称克斯眼镜玻璃,主要用于矫正视力,以钠钙硅酸盐或冕玻璃为基础玻璃。其光谱特征为全部吸收345nm以下的紫外线,在580nm处有一显著吸收峰,在近红外处有两个小的吸收峰。该玻璃有鲜明的双色效应,即在日光下呈淡紫蓝色,而在钨丝灯下呈淡紫红色,主要采用铈、镨、钕作为着色剂。钕在玻璃中以Nd 3+离子存在,4f轨道的三个价电子接受光能激发时会产生一系列吸收峰。


当富于紫蓝色的太阳光和荧光灯照射时,玻璃呈紫蓝色,而在短波光较少的白炽灯照射下,玻璃呈紫红色,这就是含钕玻璃的双色效应。镨在玻璃中以Pr 3+离子存在,当接受光能激发时,Pr 3+的4f轨道的3个自由电子主要吸收450~480nm波长的光,使玻璃呈绿色。采用镨钕混合物着色,不仅降低成本,而且在Pr 3+和Nd 3+的共同作用下,使玻璃在580nm处的吸收带更锐,从而加强了双色效应。此外,引入铈可增加对紫外线的吸收,形成更加令人满意的色调效果。

光谱中的黄光是造成人眼睛疲劳的主要原因,这是因为人眼对黄光的视感度最高,而阳光和人工光源中黄光很强,且会产生眩光,使得眼睛感到疲劳。在玻璃中引人Nd 2O 3,利用Nd 3+离子在玻璃中有稳定的吸收峰,减少了黄光和增加蓝、绿、红三色的对比度,可以解决长时间面对荧光屏的操作者的眼睛疲劳问题。

由于这种玻璃能几乎全部遮住黄色光,Pr 3+的吸收峰在470nm附近,可使玻璃呈现出绿色,与Nd 3+离子同时使用可以制出蓝色系列的有色眼镜。Er 3+离子在520nm处具有吸收峰,是使玻璃呈粉红色的为数不多的着色剂之一,可以用于有色眼镜。加入CeO 2和Pr 5O 11可以制作电焊用护目镜玻璃和太阳眼镜等,含有铈或铕的太阳镜,在阳光下会自动变暗,在遮阴的地方又恢复原来的颜色。

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