[发明专利]镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种主要用于航天空间星载星敏感器光学系统的镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法。该系列空间耐辐照光学玻璃的原料成分及质量配比为：13‑16％的SiO₂、14‑16％的B₂O₃、8‑13％的Al₂O₃、39‑42％的La₂O₃、11‑16％的PbO、1‑3％的ZnO、0‑2％的CaO、0.5‑2.5％的ZrO₂、1‑2％的Y₂O₃、0.2‑1.5％的CeO₂。本发明提供的镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃具有高耐辐照性能，能够满足空间光学星敏感器光学系统在太空环境中长期耐受高剂量累积辐照，可满足其在空间高轨道、10～25年使用寿命的要求。

技术领域

本发明涉及一种主要用于航天空间星载星敏感器光学系统的镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法。

背景技术

航天空间星载光学星敏感器在空间航天飞行器的精确姿态信息获取与姿态控制方面发挥着关键作用。光学星敏感器通过光学系统凝视将星空成像在探测器上，光学系统成像质量需要满足空间航天飞行器长期在轨、姿态测量高精度需求。

对于中高轨道卫星，需要有一种能够适合中高轨道10年以上甚至满足25年寿命需求的星敏感器光学系统。由于太空空间环境中，高能量射线与粒子的空间辐射效应长期累积将导致普通牌号光学玻璃设计构成的星敏感器等类似的透射式光学系统透过率快速衰减至不透光，系统成像质量降低甚至无法使用。国内因缺少空间星敏感器光学系统的抗辐照性能革新设计与加固所需的高品质耐辐照光学玻璃材料，之前尚无此类长寿命(空间中高轨道、15至25年使用寿命)光学系统。

国内耐辐照光学玻璃材料品种单一，使得中高轨道、长寿命航天空间载荷透射式光学系统的抗辐照能力设计与星载星敏感器关键性能提升受制于光学系统可选用的光学玻璃材料，因而航天空间星载星敏感器光学系统的设计难度大大增加，制约了我国在中高轨道、长寿命空间光学系统及载荷技术方面的发展。

对火石类光学玻璃，玻璃体系中PbO含量大增加了光学玻璃的熔制技术难度。从玻璃组成考虑，含铅使光学玻璃的短波透过率出现下降，铅含量越高下降越明显；需要通过玻璃组分调整优化及原料纯度、杂质含量和熔炼气氛控制降低材料的紫外吸收，提高短波透过率。在熔制技术方面，为了减少直接熔炼火石类含铅玻璃对贵金属坩埚的侵蚀，含铅玻璃之前大多采用粘土坩埚直接熔制，较难获得高光学等级的光学玻璃产品，特别是光学玻璃中气泡较难彻底消除，气泡度等级较低，成品率低。而且含铅光学玻璃在坩埚中高温熔炼时特别容易挥发和分层，因此采用现有的制备方法难以获得高光学品质的含铅光学玻璃。

发明内容

为了解决目前国内耐辐照光学玻璃材料品种单一及含铅光学玻璃制备困难的技术问题，本发明提供一种镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种镧火石LaF3系列空间耐辐照光学玻璃，其特征在于：原料成分及质量配比为：13-16％的SiO₂、14-16％的B₂O₃、8-13％的Al₂O₃、39-42％的La₂O₃、11-16％的PbO、1-3％的ZnO、0-2％的CaO、0.5-2.5％的ZrO₂、1-2％的Y₂O₃、0.2-1.5％的CeO₂。