概要: 解悉陶瓷為什么能夠透光秘密
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)?/P> | ||||
(℃) |
(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 |