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各种性能标准:标有*标记的,是根据日本光学玻璃工业会制定的测量方法编写的。

标有**标记的,是根据ASTM所规定的试验方法编写的。标有***标记的,是根据(国际标准化组织)所规定的试验方法编写的。

折射率:下表中的20条光谱线的折射率,表示到小数点后5位小数的数值。并且,d线(587.56nm)及e线(546.07nm)的折射率(主折射率)还表示到小数点后6位小数的数值。

               产品目录数据表的折射率栏中,代码的右侧的各光谱线的波长以nm为单位记载。

色散*主色散以(nF-nC)和(nF′-nC′)表示。部分色散有12种,部分色散率由各部分色散对主色散的比率(θx,y)8种和对(nF′-nC′)的比率(θ′x,y)4种来算出。阿贝数νd及びνe值由下列公式各自算出。νd=(nd-1)/(nF-nC)   νe=(ne-1)/(nF'-nC') 

为对应特殊设计或精密设计,产品目录数据表记载了由折射率算出的小数点后6位数前的色散值、和小数点后2位数的阿贝数。

色散公式

关于本产品目录数据表上没有记载的波长的折射率,可以通过色散公式算出。本公司采用已实用化的色散公式,Sellmeier公式。

 

n2-1={A1λ2/(λ2-B1)}+{A2λ2/(λ2-B2)}+{A3λ2/(λ2-B3)} 

 

以精密测量下的各类玻璃的折射率为基本常数,使用最小二乘法可得出A1A2A3B1B2B3。使用Sellmeier公式和产品目录数据表上记载的各类玻璃的常数A1A2A3B1B2B3,可得出标准测量范围内(365~2325nm)精确度可达±5×10-6的任意波长的光谱折射率。但是,

根据玻璃种类的不同,标准波长范围内的所有光谱线的折射率没有记载在本产品目录数据表的情况也有。此时,色散公式的适用范围限于产品目录数据表上的记载折射率范围。
此外,计算任意波长的折射率时,波长单位请以μm使用。

温度对折射率的影响*

玻璃的折射率容易受温度的影响而发生变化。折射率的温度变化以折射率的温度系数来表示,由反映玻璃的温度和折射率关系的曲线图的dn/dt而定。dn/dt依波长不同而异,温度发生变化时也会变化。因此,同样阿贝数也因温度而异。
折射率的温度系数由与玻璃处于同一温度的空气中的相对折射率的温度系数(dn/dtrelative,101.3kPa{760torr}、干燥空气中),和处于真空中的绝对折射率的温度系数(dn/dtabsolute)表示。
在本产品目录数据表中,将一般光学设计中使用的dn/dtrelative值运用到1,013.98nm(t)、643.85nm(C')、632.8nm(He-Ne激光)、589.29nm(D)、546.07nm(e)、479.99nm(F')及435.835nm(g)的波长时,-40℃到+80℃的范围调整到20℃表示。另外,绝对折射率的温度系数由下述公式算出。

dn/dtabsolute=dn/dtrelative+n?(dnair/dt) 

此处的dnair/dt为空气折射率的温度系数,请参阅下面的表2。 

紫外线·红外线区域的折射率

关于本产品目录数据表中没有记载的紫外线·红外线区域的折射率,可测量范围为紫外线区域157nm和红外线区域2325.42nm。

 内透射率*

作为玻璃透明性的表示方法,以不含反射损失的分光透过率(τ)来表示。基本上所有的光学玻璃,在近紫外区域都有强的吸收。特别在高折射率玻璃中,有些玻璃的吸收率可达到可见光区域。这些吸收不单起因于玻璃的组成,来自玻璃中的杂质的影响也非常大,并且还根据各溶解物而异。因此,对于各种玻璃种类本公司从最近的数种溶解物中选定具代表性的溶解物,表示玻璃厚度为10mm时,280nm到2400nm波长范围内的内透射率。

 着色度*(Coloring)

有关厚度为10mm的各种玻璃的代表性试验样品,在包括其反射损失在内的分光透过率曲线中,表示80%和 5%透光率的波长,是以5nm为单位,例如405/355,分别是将整数第一位按2舍3入/7舍8入表示的。
另外,有关ne≧1.85的高折射率玻璃,由于其反射损失大,所以,表示80%透过率的波长不采用,而采用表示70%透过率的波长(例如415)。

 内透射率λ80/λ5

作为呈现着色程度的简易指标,表示内部透过率80%和5%时的相对应波长。

CCI(摄影.照相机透镜.ISO彩色分布指数)

ISO色特性指数(ISO/CCI):依JIS B7097-1986制定的方法计算出的彩色分布指数(CCI: Colour Contribution Index)。本来此指数的目的在于预测镜片使用在摄影照相时,因分光特性,而与本来的色彩产生多少程度的偏差。敝社仿效其方法,预测材料单片时会产生多少色彩偏差,并提供相关指数。 ISO彩色分布指数的计算, 是以我们的材料,每10nm的内部透过率和平均彩色胶片光谱零敏度(ISO彩色分布指数计算用)的青(B),绿(G)及红(R)光的各感光层的反应相乘,各感光层波长相加而得。详细请参考JIS7097-1986「摄影.照相机透镜.ISO彩色分布指数表」。

作为光学玻璃的徐冷、热加工、热处理、涂装及其他的加工工序中必要的性质,本产品目录的数据表上记载了应变点、退火点、软化点、转变点、弛垂温度及平均线膨胀系数的各特性值和热传导率。

应变点**(StP)

应变点(Strain Point)指玻璃在粘性流动上不会产生的温度,相当于徐冷区域内的最低温度和粘度为1014.5dPa·s{poise}的温度。使用JIS-R3103及ASTM-C336规定的纤维伸长法(Fiber Elongation)法进行测量。 

退火点**(AP)

退火点(Annealing Point)指玻璃的内部应力在15分钟内实质上消失的温度,相当于徐冷区域内的最高温度和粘度为1013dPa·s{poise}的温度。使用ASTM-C336规定的应变点和纤维伸长法(Fiber Elongation)法进行测量。

软化点**(SP)

软化点(Softening Point)是热加工时的作业温度范围的最低温度,相当于粘度为107.65dPa·s{poise}时的温度。使用JIS-R3104及ASTM-C338规定的纤维伸长法(Fiber Elongation)法进行测量。

转变点(Tg)及弛垂温度(At)

转变点指玻璃从刚性状态转变为粘弹性状态的温度区域。图1中的转变点表示对热膨胀曲线的2条直线部分的延长线的交点起反应的温度。此外,变形点如图-1所示,测量膨胀时,根据向试验样品施加的测量厚度(负荷),以变形开始时的温度来表示。

平均线膨胀系数*(α)

使用充分徐冷后的长度为50mm、直径为4mm的试样进行测量。测量常温区域下的膨胀系数时以固定速度每分钟升温2℃的条件下升温加热,测量高温区域下的膨胀系数时则以固定速度每分钟升温4℃的条件下升温加热,正确计算出试样的伸长量和温度。再从热膨胀曲线(请参照图1)计算出-30~+70℃和+100~+300℃的平均线膨胀系数,以10-7/K的单位表示。

热传导率(k)

室温状态下的光学玻璃的热传导率,基本处于S-BSL7的1.126W/ (m·K)到PBH71的0.599W/ (m·K)间。以JIS-R2618规定的与非定常热线法同等级的方法进行测量。本产品目录的数据表上记载的热传导率是玻璃温度为35℃时的数值,测定精确度为±5%。

 

为获取优良的光学性质,光学玻璃中的部分种类由于所含的成分,并不具备很强的化学耐久性。这些玻璃在加工工程和保存期间因为接触研磨液、大气中的水蒸气、二氧化碳等,所以玻璃表面有时会不同于其新鲜断面颜色那样的彩色或产生氧化薄膜。我们将呈白色的薄膜称为“白锖色”,呈蓝色的薄膜称为“蓝锖色”。
这些现象根据玻璃的表面状态和其周围的环境条件稍微不同,而且,呈多样性。因此,关于光学玻璃的耐久性,不能只看单一实验方法下的结果,而要在各种条件下的实验结果上作综合判断。

本页面除粉末法的耐水作用稳定性、耐酸作用稳定性实验及表面法抗潮湿大气作用稳定性(Weathering Resistance)的各实验外,还追加收录与ISO-8424及ISO-9689同等级的耐酸作用稳定性、耐洗剂性(Phosphate Resistance)作为实验项目。

粉末法耐水作用稳定性*〔RW(P)〕及粉末法耐酸作用稳定性*〔RA(P)〕

称量颗粒度为425600μm 的破碎后玻璃的比重克后,放入白金笼中,然后将它再放入装有试剂的石英玻璃制的圆底实验用的长形玻璃瓶中,作60分钟的沸腾热水处理,之后计算处理后的粉末玻璃的质量减少量(wt)。根据表-1和表-2的等级划分类别。此外,测量耐水作用稳定性〔RW(P)〕时的试剂使用纯水(pH6.57.5)、测量耐酸作用稳定性〔RA(P)〕时的试剂则使用0.01N硝酸水溶液。

表面法抗潮湿大气作用稳定性(Weathering Resistance)〔W(S)〕

将带有新研磨面的试样放入60℃、相对湿度95%的恒温恒湿槽中,放置24小时后使用50倍显微镜观察研磨面。对于严重变锖的玻璃种类,重新换用试样进行6小时的实验,经过同样的观察后根据表3的等级分类表示。

ISO实验法

1. 耐酸作用稳定性***(SR)

将符合规定的6面已研磨、大小为30×30×2mm的玻璃试样的各面,以白金线绑吊放入温度为25℃、pH0.3的硝酸溶液或pH4.6的酢酸缓冲液中,根据规定时间(10分钟、100分钟、16小时、100小时)进行处理。处理后,称量试样的质量减少量,使用下面的公式计算侵蚀厚度为0.1μm 的玻璃层的所需时间(h)。

 

t0.1=(te·d·S)/{(m1-m2)·100} 

 

t0.1 : 侵蚀厚度为0.1μm的玻璃的所需时间(h)
te : 处理时间(h)
d : 比重
S : 试样的表面面积(cm2)
m1,m2:处理前后的试样质量(mg)

此计算公式用于当1试样的质量减少量在1mg以上、最低实验条件时。但是,经过100小时处理后质量减少量也不超过1mg时,使用此时的数值来计算。根据表4的处理液的pH值和侵蚀0.1μm玻璃层的所需时间(h),决定耐酸作用稳定性的Class SR。 

然后,观察刚完成处理后的试样表面,根据表5将处理后发生变化的研磨面添加细分编号加以细分。

2. 耐洗剂性(Phosphate Resistance)***(PR)

将符合规定的6面已研磨、大小为30×30×2mm的玻璃试样的各面,以白金线绑吊放入到加热到50℃、浓度为0.01mol/l的精制三聚磷酸钠水溶液中,根据规定时间(15分钟、1小时、4小时、16小时)进行处理。处理后,称量试样的质量减少量,使用上述的耐酸作用稳定性(SR)实验中的公式计算侵蚀厚度为0.1μm 的玻璃层的所需时间(h)。但是,此情况下使用分(min)做单位。此计算公式用于当1试样的质量减少量在1mg以上、最低实验条件时。根据表6的侵蚀0.1μm玻璃层的所需时间,决定耐酸作用稳定性的Class SR

然后,观察处理刚完成后的试样表面,根据耐酸作用稳定性(SR)实验中使用过的表5,将处理后发生变化的研磨面添加细分编号加以细分。例如,0.1μm的侵蚀需要120分钟,则将没有发现侵蚀后的试样表面变化的光学玻璃表示为PR2.0。

最近,随着光学玻璃的大型化,对施加极端外力时的环境、计算玻璃自重和由于拧紧等而变形的力学的计算及应力应变的计算、由于新领域中的光学玻璃的用途扩大要求提供各种弹性常数的事例增多。因此,产品目录的数据表上记载了杨氏模量(Young's Modulus)、刚性率、泊松比(Poisson's Ratio)和光弹性常数。并且,作为加工光学玻璃时的参考数据,本公司还提供了努普硬度(Knoop Hardness)和磨耗度的数据。 

弹性率

关于充分徐冷后的100×10×10mm起角棒材试样,其杨氏模量(Young's Modulus)、刚性率的各弹性常数可使用超音波脉冲叠加法(4.5MHz)计算出室温状态下的纵波和横波的音速得出。测定精确度为±1%。

刚性率:G=vt2·ρ
杨氏模量(Young's Modulus):E=(9KG)/(3K+G)
(K=vl2·ρ-(4/3)G) 

 

vt:横波的音速   vl:纵波的音速   n:密度   K:体积弹性率
 泊松比(Poisson's Ratio)(σ)使用下面公式由杨氏模量(Young's Modulus)(E)和刚性率(G)得出。

 

泊松比(Poisson's Ratio):σ=(E/2G)-1

努普硬度(Knoop Hardness)*(Hk)

光学玻璃的微量压痕硬度试验表示为努普硬度(Knoop Hardness),使用显微硬度计测定。使用金刚石菱形压头(对棱角172°30'和130°)对试样的平面研磨面施加0.98N的负荷,并保持15秒等痕迹出现,努普硬度(Knoop Hardness)由下面公式算出。

 

努普硬度(Knoop Hardness)=1.45lF/l2
F:负荷(N)l:长的一方的对角线的长度(mm)
 

 

此产品目录的数据表记载着根据表1分类的测定值的等级,和使用45入法将测定值的整数第1位舍去后的两类数值。

磨耗度*(Aa)

将试样大小为30×30×10mm的玻璃角板放在每分钟水平旋转60次的铁制平面盘子(φ250mm)的从中心开始80mm的指定位置上,垂直施加9.8N的负荷,在#800(平均粒度20μm)的研磨材(铝氧化质A磨粒)上以水20ml对10g稀释后的研磨液连续进行5分钟的研磨,测定研磨前后的试样质量计算出磨损质量。并且,以同样方式得出日本光学玻璃工业会指定的标准试样的磨损质量后,将按照下面的公式算出的数值作为磨耗度表示。

 

磨耗度={(试样的磨损质量/比重)/(标准试样的磨损质量/比重)}×100 

光弹性常数

光学玻璃通常在光学性质上具有各向同性性能,机械、热应力起作用时呈复折射性。现在,如果将应力设为F(Pa)、光程差设为σ(nm)、玻璃的厚度设为d(cm),那么就形成

σ=β·d·F 

的关系,比例常数β称为光弹性常数。本产品目录的数据表上使用(nm/cm/105Pa)的单位来表示。光弹性常数因光学玻璃种类的不同而为不同的材料常数,由应力可以计算光程差、由光程差可以计算内部应力。

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