结构陶瓷ch.2.1之7-透明氧化铝陶瓷

1、Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷1 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷2 Zhengzhou UniversityZhengzhou University I0 If= I0- I吸收 吸收- I反射反射 氧化铝透明陶瓷3 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 光波和物质作光波和物质作 用的用的两种效应两种效应 折射和双折射现象折射和双折射现象（光速减慢）（光速减慢） 消光现象消光现象 散射散射 (scattering)(sc

2、attering)现象现象 吸收吸收 (absorption)(absorption)现象现象 ( (部分光波沿其它方向传播部分光波沿其它方向传播) ) ( (光能转换成其它形式的能量光能转换成其它形式的能量) ) （光能减弱）（光能减弱） 当光波在当光波在媒质中媒质中传播时，由于光波和物质的相互传播时，由于光波和物质的相互 作用，一般呈现两种效应作用，一般呈现两种效应 ： 氧化铝透明陶瓷4 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 价价 带带 导导 带带 h Eg 半导体吸收光产生半导体吸收光产生 自由电子示意图自由电子示意图 氧化铝透明陶瓷5 Zhe

3、ngzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷6 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷7 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 能能 带？带？ 氧化铝透明陶瓷8 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 电子数量增加时能级扩展成能带电子数量增加时能级扩展成能带 氧化铝透明陶瓷9 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷10 Zhengzhou Unive

4、rsityZhengzhou University l 价带（价带（ 满带：排满电子，简写满带：排满电子，简写EV ） l 价带价带（非满带：能带中一部分能级排满电子，（非满带：能带中一部分能级排满电子， 亦称导带，亦称导带， 一般出现在金属中。）一般出现在金属中。） l 空带（未排电子）空带（未排电子） 亦称亦称导带，简写导带，简写EC l 禁带（不能排电子）禁带（不能排电子） 空带空带 价带价带 (非满带非满带) 禁带禁带Eg 导带导带 禁带禁带Eg 价带价带 (满带满带) 导带导带 E 氧化铝透明陶瓷11 Zhengzhou UniversityZhengzhou University

5、价带 禁带(Eg) 导带 氧化铝透明陶瓷12 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 价带 禁带( Eg) 导带 氧化铝透明陶瓷13 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 价带 禁带( Eg) 导带 锗的禁带宽度为0.785ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁 带宽度为1.424ev。 氧化铝透明陶瓷14 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷15 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 某一半导体材料

6、的吸收光谱某一半导体材料的吸收光谱 氧化铝透明陶瓷16 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷17 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷18 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 电磁波谱电磁波谱波长与频率的对应关系波长与频率的对应关系 氧化铝透明陶瓷19 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷20 Zhengzhou UniversityZhengzhou Universit

7、y 不同波谱范围和它们对应的能级跃迁不同波谱范围和它们对应的能级跃迁 电子能级？振动能级？转动能级？ 氧化铝透明陶瓷21 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷22 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷23 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷24 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 光通过介质时，散射会使透射光的强度减弱，当仅考虑光通过介质时，散射会使透射光的强度减弱，当

8、仅考虑 散射时，透射光遵从指数衰减规律：散射时，透射光遵从指数衰减规律： l s eII 0 实际上介质对光的吸收和散射同时存在，故透射光的实际上介质对光的吸收和散射同时存在，故透射光的 强度为：强度为： l s eII )( 0 式中式中 为吸收系数，（为吸收系数，（ + ）为衰减系数。）为衰减系数。 s 式中式中I0为入射光强，为入射光强， 为散射系数。为散射系数。 s 氧化铝透明陶瓷25 Zhengzhou UniversityZhengzhou University Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷27 Zhengzhou

9、 UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷28 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷29 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷30 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷31 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷32 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷33 Zhe

10、ngzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷34 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷35 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷36 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷37 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷38 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷

11、39 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 透明氧化铝陶瓷的透明氧化铝陶瓷的SEM照片照片 氧化铝透明陶瓷40 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 薄胎瓷薄胎瓷 氧化铝透明陶瓷41 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 特种透明陶瓷的性质及用途 氧化铝透明陶瓷42 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷43 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 透明陶瓷透明陶瓷

12、 AlN ZnS ZnSe MgF2 CaF2 氧化铝透明陶瓷44 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 世界上最大的世界上最大的YAG透明陶瓷片透明陶瓷片 （10cm10cm2cm，日本神岛，日本神岛 Konoshima公司）公司） 氧化铝透明陶瓷45 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 合成离子掺杂的YAG粉体经真空 或气氛在1700-1900烧结8-30 小时获得透明YAG陶瓷材料。 1毫米厚YAG透明陶瓷 氧化铝透明陶瓷46 Zhengzhou UniversityZhengzhou Univer

13、sity 氧化铝透明陶瓷47 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷48 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 高纯氧化铝透明陶瓷管高纯氧化铝透明陶瓷管-发光电弧管发光电弧管 氧化铝透明陶瓷49 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 高压钠灯 由于陶瓷管两 端电弧放电，高 温使钠变成蒸气， 阴极发射的电子 将钠原子电离 （或激发），再 由激发态回到基 态，释放出可见 光（波长 589nm）。 氧化铝透明陶瓷50 Zhengzhou Universit

14、yZhengzhou University 高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光 下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时万小时2万小时，比高压汞灯万小时，比高压汞灯 寿命长寿命长2倍，高过白炽灯的寿命倍，高过白炽灯的寿命10倍，是目前寿命最长的灯。早在倍，是目前寿命最长的灯。早在30 年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源，年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源， 但一直到但一直到1960年，高压钠灯才呱呱坠地，后经不断发展改进，才得以年，高压钠

15、灯才呱呱坠地，后经不断发展改进，才得以 实际应用。实际应用。 为什么从知道钠蒸气放电为什么从知道钠蒸气放电 到高压钠灯的使用经过了二到高压钠灯的使用经过了二 十几个年头呢十几个年头呢? 钠蒸气放电会产生超过钠蒸气放电会产生超过1000的高温；钠蒸气有的高温；钠蒸气有 强烈的腐蚀作用，所以普通玻璃灯管承受不了钠蒸气强烈的腐蚀作用，所以普通玻璃灯管承受不了钠蒸气 放电产生的高温，此时普通玻璃要软化。但氧化铝材放电产生的高温，此时普通玻璃要软化。但氧化铝材 料陶瓷能承受高温，又耐腐蚀，透明氧化铝陶瓷的熔料陶瓷能承受高温，又耐腐蚀，透明氧化铝陶瓷的熔 点高达点高达2050，能在，能在1200的环境里不

16、受钠蒸气腐的环境里不受钠蒸气腐 蚀，因此用氧化铝陶瓷。蚀，因此用氧化铝陶瓷。 氧化铝透明陶瓷51 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 高压钠灯管高压钠灯管 1灯内温度高达灯内温度高达1000 以上。以上。 2钠属于碱金属元素，性质很活泼，钠属于碱金属元素，性质很活泼， 钠蒸气具有强烈的腐蚀作用。钠蒸气具有强烈的腐蚀作用。 氧化铝透明陶瓷52 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷53 Zhengzhou UniversityZhengzhou University 氧化铝透明陶瓷54 Zhengzhou U