哈芬槽道
洛阳理工学院
毕业论文开题报告
系（部）：材料科学与工程系2011 年 03 月 19日课题名称磁光玻璃基础玻璃的制备及表征 学生姓名宗健专业班级B070103 课题类型论文
指导教师廖桂华
赵跃智
职称
教授
副教授
课题来源科研
1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
1845年法拉第（Faraday）在实验上发现，当一束线偏振光通过非旋光性介质时，如果在介质中沿光传播方向加一外磁场，则光通过介质后，光振动的振动面转过角度θ，这种磁场使介质产生旋光性的现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。虽然Faraday效应发现的很早，但在相当长的一段时间内并未获得应用，只是不断发现新的Faraday效应和初步建立其理论，随着激光和光电子学领域的开拓，才使Faraday效应的研究向应用领域发展，并出现了一系列新兴的光信息功能器件。
具有磁致旋光效应的玻璃称为磁光玻璃。磁光玻璃是光电高科技领域中重要的透明功能材料，因其各向均匀性好、价廉、磁光性能优异、制备工艺简单、特别是容易制得大尺寸制品。通过增加通光方向尺寸，使偏转角满足实用要求，因此Faraday磁光玻璃在磁光器件上显现出强大的生命力。目前，主要应用在三个方面：1、玻璃磁光调制器2、磁光隔离器3、光纤电流传感器，具有可观的潜在市场和诱人的发展前景。
近年来，各国科研工作者对磁光玻璃进行了广泛而深入的研究，从揭示磁光效应的本质到寻求更大Verdet常数的新玻璃基体，均己取得了一定的成果。但是，从总体上看，磁光玻璃的发展仍存在以下问题：
(1)磁光玻璃Verdet常数不能满足市场需求：增大稀土在玻璃基体中的掺杂浓度可提高玻璃的Verdet常数，但稀土浓度的提高使玻璃的综合性能(如成玻性能、热稳性、化稳性等)下降；
(2)温度效应是阻碍顺磁玻璃应用发展的主要因素，开发具有较低温度敏感性的顺磁玻璃是当前研究的主要目标之一；
(3)评价法拉第磁光玻璃性能的一个重要指标是品质因子M l，但目前并未针对磁光玻璃的不同用途提供一个有效的选择标准。
由此可知，目前已研制出的磁光玻璃还远远不能满足市场的要求。为了进一步提高我国磁光玻璃的研究开发水平，满足激光、通讯、电力等飞速发展的需求，对于高性能、高Verdet常数磁光玻璃研制和开发具有显著的社会、经济意义。
国外研究现状：稀土掺杂玻璃材料是光学材料领域的研究重点，国外学者在具有较大Verdet常数的Pr玻璃和Tb玻璃方面开展了许多研究工作。Edgar.A等研究了Pr离子掺杂氟锆酸盐玻璃的Verdet常数与温度的关系，发现Pr离子掺杂氟锆酸盐玻璃Verdet常数的绝对值随着温度的降低而增大。Tb离子掺杂磁光玻璃具有很高的Verdet常数，是稀土顺磁玻璃中研究得较深入和全面的玻璃。
国外磁光玻璃研究单位主要有美同跨国公司Hoya、美国的Kigre公司和同本住田光学玻璃研究所。此外，东京电力公司、加章XNext Phase公司、德国西门子公司和瑞典ABB公司主要致力于光纤电流传感器和磁光开关等应用方面的研究。
国内研究现状：目前国内研究最热的是Tb2O3掺杂B2O3-A12O3-SiO2系磁光玻璃。祁学孟等以Tb4O7为主要稀土原料，采用二次熔融法制各的Tb玻璃Verdet常数为-0.26～-0.38min/Oe·cm（632.8nm），可用于可见光—近红外波段。二次熔融法的优点是：熔制时间短，玻璃性能稳定、不失透、易于扩大生产，且玻璃具有优良的拉丝性能。此外，祁学盂用部分TbF3代替Tb4O7，制备了Verdet常数大于-0．34min/Oe·cm(632 .8rim)的磁光玻璃。与仅以Tb4O7为主要稀土原料的玻璃相比，该玻璃性能稳定，非线性折射率较低，玻璃熔融温度降低 200～300℃。周蓓明等研究了Tb2O3-B2O3-A12O3-SiO2玻璃TG28并获得了0 .5L规模的高质量的玻璃样品，矿值为-0.335min/Oe·cm(632．8nm)，比现有商业磁光玻璃(FR5、TG20)提高了23％。邹快盛等采川特殊熔制工艺制备V值高达-0. 39minOe· cm (632.8nm)的磁光玻璃。与前述Tb玻璃相比，玻璃熔制、澄清和均化温度均有所降低，且玻璃在可见光和近红外光区有较高的透过率。
虽然磁光玻璃具有上述优点，但也有自身的局限性，因磁光玻璃的Verdet常数较低不能满足市场需求。增大稀土在玻璃基体中的掺杂浓度可提高玻璃的
Verdet常数，但稀土浓度的提高使玻璃的综合性能(如成玻性能、热稳性、化稳性等)下降，因此在保证磁光玻璃综合性能的基础上提高稀土的掺量的重要性也就凸显出来了。
在本实验中通过改善玻璃基体的成分来提高稀土的掺量。通常，磁光玻璃基体具有逆磁性，不同的玻
璃基体，能够掺杂的稀土离子的有效浓度也不相同，所以选择逆磁性小、稀土掺杂浓度大的玻璃基体非常重要。研究表明，硼硅酸盐工艺简单，化学稳定性好，但高浓度稀土掺杂玻璃成玻范围小，研究发现，Tb3+掺杂铝硅硼酸盐系统中加入中间氧化物Al2O3，玻璃的综合性能得到改善，理化指标提高，该体系玻璃具有很大的实用价值。因此，对ABS (A12O3-H3BO3-SiO2)系统进行研究。
2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题
本课题研究的基本内容是：(1)以氧化铝、硼酸、氧化硅等为主要原料，采用传统熔融冷却工艺制备硼硅酸盐基础玻璃；(2)在制备出基础玻璃的基础上，由高到低逐步掺杂Tb2O3，来确定最高掺杂比；(3)测试并分析玻璃样品的热稳定性、化学稳定性和析晶能力。
解决的主要问题：硼硅酸盐基础玻璃烧制的配料：不断摸索出最佳的配方以及玻璃烧制的热工制度，对制备出玻璃的稀土掺杂量，析晶能力和热稳定性等的影响。
3. 研究步骤、方法及措施
先通过阅读相关的文献，对其成玻范围（配料和热工制度共同影响）有一个大概的估算，再通过具体的实验，逐步的进行摸索，使之达到最佳的状态。在此过程中，要认真分析遇到的问题，要大胆分析，小心验证，查出其问题根源所在，不断进行探索。
4. 研究工作进度
第1周：查阅资料，确定试验研究方案—完成上述主要任务的第1-2项。风电制氢
第2周：准备所用原料并分析主要原料的化学组成。
第3-13周：完成上述主要任务的第3项。
第13-16周：完成上述主要任务的第4--6项。
第17周：指导教师评审论文，学生答辩。
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5. 主要参考文献
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点胶机密封圈
构.光学技术,2006,3（6）:807-809．
语音输入系统[2]张焱，陆春华，倪亚茹，等.不同Pr2O3含量硼铝硅酸盐玻璃析晶性能研究. 中国
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[3]陆晓军，肖志义，张希艳，等.Eu,Dy共掺铝硼硅酸盐的长余辉发光玻璃. 发光学
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究[J]．光学技术，2004，30(1)：65-67．
教研室意见
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