光学陶瓷

光学陶瓷，用于光学应用的先进工业材料。

光学材料是由于其对红外，光学和紫外线的响应而获得实用性的。最明显的光学材料是玻璃，在工业玻璃一文中已有描述，但是陶瓷也已被开发用于许多光学应用。本文概述了其中的几种应用，包括被动式（例如，窗户，天线罩，灯罩，颜料）和主动式（例如，磷光体，激光，电光组件）。

无源设备

光学和红外窗口

在其纯净状态下，大多数陶瓷是宽带隙绝缘子。这意味着在最高填充电子能级的能量与下一个最高未占据能级的能量之间存在很大的禁态间隙。如果该带隙大于光能，则这些陶瓷将是光学透明的（尽管由于光散射，此类陶瓷的粉末和多孔压块将是白色且不透明的）。光学透明陶瓷的两种应用是超市条形码阅读器的窗户以及红外线天线罩和激光窗户。

蓝宝石（氧化铝的单晶形式Al ₂ O ₃）已用于超市结帐窗口。它结合了光学透明性和高抗划伤性。同样，单晶或红外透明的多晶陶瓷，例如氯化钠（NaCl），掺rub氯化钾（KCl），氟化钙（CaF）和氟化锶（SrF ₂），已被用作抗腐蚀的红外天线罩。，用于红外探测器的窗口和红外激光窗口。这些多晶卤化物材料倾向于透射比氧化物低的波长，并向下延伸到红外区域。但是，它们的晶界和孔隙率会散射辐射。因此，它们最好用作单晶。因此，卤化物对于大窗户的强度不足：它们在自身重量下会发生塑性变形。为了增强它们，单晶通常被热锻造以产生干净的晶界和大晶粒，这不会显着降低红外透射率，但会使物体抵抗变形。或者，可以将大颗粒材料熔铸。

灯管

放电灯是一种非常高效的光源，在放电灯中，封闭的气体通过施加的电压进行激励，从而发光，但其运行中所涉及的热量和腐蚀使光学陶瓷达到了其热化学极限。一项重大突破发生在1961年，当时美国通用电气公司的罗伯特·科布尔（Robert Coble）证明，使用氧化镁（氧化镁，MgO）将氧化铝（一种合成多晶Al ₂ O ₃）烧结成光密度和半透明性。烧结助剂。这项技术允许高压钠蒸气灯中极热的钠放电包含在耐火材料中，该耐火材料也可以透射其光。内部氧化铝灯壳内的等离子体温度达到1200°C（2,200°F）。能量发射几乎覆盖了整个可见光谱，产生了可以反射所有颜色的明亮白光，这与低压钠蒸气灯不同，低压钠蒸气灯的琥珀色发光在主要城市的天际线中很常见。

颜料

陶瓷彩色或颜料行业是一个长期的传统行业。陶瓷颜料或污渍由氧化物或硒化物与特定的过渡金属或稀土元素混合制成。这些物质吸收某些波长的光会赋予化合物特定的颜色。例如，铝酸钴（CoAl ₂ O ₄）和硅酸钴（Co ₂ SiO ₄）是蓝色的。锡钒氧化物（称为V掺杂的SnO ₂）和锆钒氧化物（V掺杂的ZrO ₂）是黄色的。亚铬酸钴（CoCr ₂ O ₃）和铬石榴石（2CaO·Cr ₂ O ₃ ·3SiO ₂）是绿色的。赤铁矿铬（CrFe ₂ O ₃）为黑色。在硫化镉和硒化镉（CdS-CdSe）的固溶体中发现了天然的硅酸盐材料无法获得的真正的红色。