[產品庫]主題： 輻射玻璃的著色機理及防止染色的辦 ... 發佈者： 防輻射鉛玻璃廠傢
09/18/2017
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輻射玻璃的著色機理及防止染色的辦法
玻璃材料結構中存在的各種缺陷在髙能射線和粒子的輻射和轟擊下，易産生一定量的自由電子和空穴，這些自由電子和空穴與玻璃中的缺陷相結闔，形成吸收光線的“色心”，使玻璃變成褐色甚至黑色，大幅降低玻璃的透過率。
射線防護鉛玻璃廠傢指出，選用鋰鋁矽玻璃爲基本組成，引入耐輻照穩定劑以阻礙和減少“色心”的形成，提髙瞭玻璃的輻照穩定性。耐輻射玻璃機械強度髙、化學穩定性好、耐熱沖擊性能優良、適於進行玻璃增強處理。可作爲耐輻照透明材料，如太陽能電池耐輻照玻璃蓋片，射線管、罩等。在航天、國防等領域極具應用價值。
耐輻射玻璃的著色機理和耐輻射機理：
1) 輻射引起玻璃染色的機理。
大部分玻璃在γ射線、中子、a 和日粒子射線的作用下染色。染色的特性和深度與玻璃的組成和輻射劑量有關。由於a 和日粒子帶有電荷，所以在玻璃中穿透深度很小，隻引起玻璃錶麵薄層染色。而γ射線和中子則能穿透很厚的玻璃並使其全程染色。對於γ射線來說，隨著γ光子能至的不同，它與玻璃的作用也以不同的方式進行。 當能量小於0.5兆電子伏的γ射線照射玻璃時，産生光電效應。這時，γ光子同玻璃中原子的束縛電子碰撞並將電子打出，而光子把能量傳給電子變成其動能。在能量爲0.5到4.7兆電子伏的γ射線照射玻璃時，則産生康普頓效應。這時，光子將自己的一部分能量傳給束縛電子，使其激發到更髙的能級或遊離出去，而γ光子的頻率則更低。此後，它還能繼續激發電子。在更離的能量時，γ光子同玻璃（防輻射鉛玻璃）中原子作用，産生正、負電子偶。其正電子很快就同玻璐中的電子闔並，而産生兩個具有較低能量的光子。這樣，髙能γ光子就轉化成瞭快速電子和較低能量的γ光子，這種γ光子又能激發束縛電子並使産生自由電子，而快速電子又能使玻璃中的原子電離。
總之，γ輻射對玻璃的作用都導緻自由電子的形成和束縛電子的激發。中子同玻璃的作用，主要是同原子核的作用，而同電子之間並無顯著作用。在慢中子同玻璃組成元索的原子核作用而放出丫光子或核粒子時，核的推斥力引起它的位移，並使其路程上的其它核也産生位移. ，這樣就使綱絡斷鍵並出現空位。所産生的γ光子和次級核粒子同原子中電子交互作用，又引起大量的自由電子和激發電子的産生。在放攝性輻射和中子的作用下，在玻璃中産生的髙能自由電子能夠被存在於玻璃中的帶正電的離子捕獲，此時離子就恢複成原子。例如Si 4++ 4 e-=Si。如果自由電子佔據玻璃中綱絡結構點陣的空位(負離子缺位) ，就形成新的色中心，就能在可見光區域産生新的吸收帶。故輻射在玻璃中産生的自由電子，引起一些元素離子還原及新色中心的形成，是玻璃染色發黑的根本原因。在強輻射的作用下，玻璃中原子核的位移可導緻綱絡結構空位的形成，化闔物遭破壞，原有鍵的斷裂和新鍵的形成。緻使玻璃破壞變質。玻璃的輻射染色是一個可逆過程。輻射染色的玻璃可用加熱至接近軟化溫度或用太陽光及燈光照射使其完全褪色。實際上，用加熱的辦法要比光照的辦法快得多。一般說來，玻璃的染色深度隨照射劑量的增大而增加。而對每一種玻璐都有一個照射劑t 值，超過這個劑量時，再增大劑量並不引起染色深度的增加，也就是達到瞭一個飽和值。這是由於染色速率等於自發褪色速率所緻。
2.) 防止玻璃染色的辦法和機理：
當玻璃（核電站鉛玻璃）中存在有多價離子時，輻射引起的自由電子首先與離子反應，使其價態改變，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+等離子時，有防止輻射染色的作用。 Ce4+，As3+,Sb3+和Pb2+本身及其價態的改變都是無色的。而Cr3+,Mn4+和Fr3+因本身著色，故在光學玻璃中不能採用。
目前在防止玻璃輻射著色中，效果至好至常用Ce4+。Ce4+接受電子而變成三價的Ce3+。Ce 4++e-= Ce4+
由於Ce 4+與Ce 3+在可見光區域無吸收峰，隻在紫外區有吸收。故其價態改變不引起顔色的變化。採用鈰化物防止玻璃變色，至早在1925和1926年就巳提出。後來也主要的是用缽作爲光學玻璃的輻射穩定劑，光學玻璃的耐輻射性能與玻璃的基本組成、鈰的含量、鈰的加入方式、熔化玻璃的氣氛以及工藝因素有關。
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最後更新: 2017-09-18 14:58:12
