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陶瓷為什么能夠透光
發(fā)布時(shí)間:2008-09-24 作者:ccy 瀏覽:88

概要:   透明的物體,光才能通過。在同一種物體入射的光,經(jīng)過表面反射、內(nèi)部吸收過程而發(fā)生能量損耗,剩下的部分才成為透射光。因而,作為透明體最好是對(duì)于光的反射和吸收少的物體。但是,反射是由空氣與物體的折射率之差而決定的,是相對(duì)的,所以,所謂透明并不是本質(zhì)性的東西。另外,吸收才是決定物體透明性的本質(zhì)因素。在吸收時(shí),有伴隨能量吸收的真吸收和沒有能量吸收的散射。

  透明的物體,光才能通過。在同一種物體入射的光,經(jīng)過表面反射、內(nèi)部吸收過程而發(fā)生能量損耗,剩下的部分才成為透射光。因而,作為透明體最好是對(duì)于光的反射和吸收少的物體。但是,反射是由空氣與物體的折射率之差而決定的,是相對(duì)的,所以,所謂透明并不是本質(zhì)性的東西。
   另外,吸收才是決定物體透明性的本質(zhì)因素。在吸收時(shí),有伴隨能量吸收的真吸收和沒有能量吸收的散射。所謂真吸收,是指由物質(zhì)中的電子遷移而發(fā)生的光能吸收現(xiàn)象所產(chǎn)生的吸收,是由構(gòu)成物質(zhì)的原子種類、結(jié)構(gòu)而決定的,是物質(zhì)固有的性質(zhì)。一般,在可見光范圍(0.4~0.7微米)雖不具備這種固有吸收,但卻是透明所必需的。
    散射,不產(chǎn)生物質(zhì)的能量吸收,只發(fā)生損失,這就是造成散射光的現(xiàn)象。陶瓷的微觀結(jié)構(gòu),一般除晶粒、晶界以外,還有析出物和氣孔構(gòu)成。光在這樣的不均勻介質(zhì)中通過時(shí),便造成散射。如圖1所示,原因有三種:(1)在燒結(jié)過程殘留下的氣孔、由添加劑的偏析或析出而造成的異相、在單一相內(nèi)的組成梯度等產(chǎn)生的散射;(2)由空位、位錯(cuò)等晶體結(jié)構(gòu)上的不完整性集合體造成的晶界散射;(3)微晶具有光學(xué)各向異性時(shí),在晶界等不連續(xù)界面上發(fā)生反射、折射(雙折射)所造成的散射(光學(xué)性失配),等。在這三種原因中,光學(xué)各向異性體在晶界上發(fā)生的光學(xué)性失配是物質(zhì)所固有的,是由材料決定的因素,另外,也是與燒結(jié)工藝有關(guān)的因素。因而,為了使陶瓷透光,必須是沒有光吸收的物質(zhì)和沒有光學(xué)各向異性的物質(zhì)。為使其沒有光學(xué)各向異性,最好是在晶體結(jié)構(gòu)上形成立方晶系的物質(zhì)。另外,氧化鋁(Al2O3)、氧化鈹(BeO)雖然是六方晶系,但在光學(xué)上是單軸性結(jié)晶,可以使透射光變?yōu)樯⑸涔舛ㄟ^。單軸性、雙軸性光學(xué)各向異性體中,雙折射程度很小,接近于各向同性體時(shí),光有可能透過。
    那么,只要將構(gòu)成上述散射原因的析出物、氣孔、以及晶界等進(jìn)行控制,則如表1所列的許多陶瓷都可以使用光通過。這樣,透明性和透光性這兩個(gè)概念的定義也就可以明確了。在以往所述的陶瓷等的散射性物質(zhì)中,用透光性(translucent);在橡玻璃那樣的沒有散射,只有吸收的物質(zhì)中,用透明性(trasparent)。
表   1
組成
晶型
熔點(diǎn)(℃)
制法實(shí)例
熱        壓
高溫?zé)?/DIV>
(℃)
(Kg/cm2
Al2O3
六方
2050
1500
400
1950
BeO
六方
2570
1200
2000
1800
MgO
立方
2800
770
100
1750
CaO
立方
2570
1150
600
 
Y2O3
立方
2410
900
800
2200
ZrO2
立方
>2700
1300~1750
500~30000
1450
ThO2
立方
3300
   
2100
MgO·Al2O3
立方
2135
   
2150
CaF2
立方
1360
900
2600
 
GaAs
立方
1240
900~1000
600~3000
 
PlZT
 
1450
1000~1300
200~600