[产品库]主题： 辐射玻璃的着色机理及防止染色的办 ... 发布者： 防辐射铅玻璃厂家
09/18/2017
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辐射玻璃的着色机理及防止染色的办法
玻璃材料结构中存在的各种缺陷在高能射线和粒子的辐射和轰击下，易产生一定量的自由电子和空穴，这些自由电子和空穴与玻璃中的缺陷相结合，形成吸收光线的“色心”，使玻璃变成褐色甚至黑色，大幅降低玻璃的透过率。
射线防护铅玻璃厂家指出，选用锂铝硅玻璃为基本组成，引入耐辐照稳定剂以阻碍和减少“色心”的形成，提高了玻璃的辐照稳定性。耐辐射玻璃机械强度高、化学稳定性好、耐热冲击性能优良、适于进行玻璃增强处理。可作为耐辐照透明材料，如太阳能电池耐辐照玻璃盖片，射线管、罩等。在航天、国防等领域极具应用价值。
耐辐射玻璃的着色机理和耐辐射机理：
1) 辐射引起玻璃染色的机理。
大部分玻璃在γ射线、中子、a 和日粒子射线的作用下染色。染色的特性和深度与玻璃的组成和辐射剂量有关。由于a 和日粒子带有电荷，所以在玻璃中穿透深度很小，只引起玻璃表面薄层染色。而γ射线和中子则能穿透很厚的玻璃并使其全程染色。对于γ射线来说，随着γ光子能至的不同，它与玻璃的作用也以不同的方式进行。 当能量小于0.5兆电子伏的γ射线照射玻璃时，产生光电效应。这时，γ光子同玻璃中原子的束缚电子碰撞并将电子打出，而光子把能量传给电子变成其动能。在能量为0.5到4.7兆电子伏的γ射线照射玻璃时，则产生康普顿效应。这时，光子将自己的一部分能量传给束缚电子，使其激发到更高的能级或游离出去，而γ光子的频率则更低。此后，它还能继续激发电子。在更离的能量时，γ光子同玻璃（防辐射铅玻璃）中原子作用，产生正、负电子偶。其正电子很快就同玻璐中的电子合并，而产生两个具有较低能量的光子。这样，高能γ光子就转化成了快速电子和较低能量的γ光子，这种γ光子又能激发束缚电子并使产生自由电子，而快速电子又能使玻璃中的原子电离。
总之，γ辐射对玻璃的作用都导致自由电子的形成和束缚电子的激发。中子同玻璃的作用，主要是同原子核的作用，而同电子之间并无显著作用。在慢中子同玻璃组成元索的原子核作用而放出丫光子或核粒子时，核的推斥力引起它的位移，并使其路程上的其它核也产生位移. ，这样就使纲络断键并出现空位。所产生的γ光子和次级核粒子同原子中电子交互作用，又引起大量的自由电子和激发电子的产生。在放摄性辐射和中子的作用下，在玻璃中产生的高能自由电子能够被存在于玻璃中的带正电的离子捕获，此时离子就恢复成原子。例如Si 4++ 4 e-=Si。如果自由电子占据玻璃中纲络结构点阵的空位(负离子缺位) ，就形成新的色中心，就能在可见光区域产生新的吸收带。故辐射在玻璃中产生的自由电子，引起一些元素离子还原及新色中心的形成，是玻璃染色发黑的根本原因。在强辐射的作用下，玻璃中原子核的位移可导致纲络结构空位的形成，化合物遭破坏，原有键的断裂和新键的形成。致使玻璃破坏变质。玻璃的辐射染色是一个可逆过程。辐射染色的玻璃可用加热至接近软化温度或用太阳光及灯光照射使其完全退色。实际上，用加热的办法要比光照的办法快得多。一般说来，玻璃的染色深度随照射剂量的增大而增加。而对每一种玻璐都有一个照射剂t 值，超过这个剂量时，再增大剂量并不引起染色深度的增加，也就是达到了一个饱和值。这是由于染色速率等于自发退色速率所致。
2.) 防止玻璃染色的办法和机理：
当玻璃（核电站铅玻璃）中存在有多价离子时，辐射引起的自由电子首先与离子反应，使其价态改变，而不引起色中心的建立。例如在玻璃中含有Ce4+，As3+,Sb3+,Pb2+,Cr3+,Mn4+和Fr3+等离子时，有防止辐射染色的作用。 Ce4+，As3+,Sb3+和Pb2+本身及其价态的改变都是无色的。而Cr3+,Mn4+和Fr3+因本身着色，故在光学玻璃中不能采用。
目前在防止玻璃辐射着色中，效果至好至常用Ce4+。Ce4+接受电子而变成三价的Ce3+。Ce 4++e-= Ce4+
由于Ce 4+与Ce 3+在可见光区域无吸收峰，只在紫外区有吸收。故其价态改变不引起颜色的变化。采用铈化物防止玻璃变色，至早在1925和1926年就巳提出。后来也主要的是用钵作为光学玻璃的辐射稳定剂，光学玻璃的耐辐射性能与玻璃的基本组成、铈的含量、铈的加入方式、熔化玻璃的气氛以及工艺因素有关。
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最后更新: 2017-09-18 14:58:12
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