第三章磁功能玻璃案例.ppt

第三章 磁功能玻璃; 产生磁光效应时，偏振面旋转的角度与磁场强度、光路长度以及旋光物质的旋光性能有关，用数学式表示为： θ＝V·H·L 式中：θ――偏振面旋转角（分）， V――费尔德常数（分/奥斯特·厘米）， 通常以V值来表示物质的磁光特性，相当于单位长度的样品在单位磁场强度的作用下偏振面被旋转的角度。V为正值的物质称为逆磁性物质，V为负值的物质称为顺磁性物质。 H――磁场强度（奥斯特，Oe）， L――样品长度即光路长度（厘米，cm） ; 磁光效应原理示意图 ; 逆磁玻璃即玻璃中的原子没有永久的电子轨道磁矩。因此，在磁场作用下，只能产生与磁场方向相反的极小的诱导磁矩，普通的光学玻璃属于这一类。法拉第1846年发现旋光效应时，就是用重铅硼硅酸盐玻璃做实验。之后为寻找高V值的玻璃，对含有各种金属离子的玻璃进行仔细研究，但这类玻璃V值都比较小。 只有高V值的玻璃才有实际应用价值。 ; 顺磁玻璃是含稀土离子的玻璃。 这类玻璃中的稀土离子都具有不成对的4f电子，因而离子本身具有永久的电子轨道磁矩，在磁场作用下将顺磁场取向，V值大。真正适合作磁光器件的还是这一类玻璃。 ; 与晶体相比，玻璃的V值虽然小，但是玻璃材料具有一系列优点，如透光性能好，光学均匀性好，价廉，特别是容易制得大尺寸制品。通过增加通光方向的尺寸（L），使偏转角满足实用要求，因此，可以与晶体相竞争。 ;3.1.2 顺磁性法拉第旋转玻璃; 顺磁玻璃的的费尔德常数V如下式所示： ? （4π）2 μ g ν2 N P2 Cn V＝ ? ∑ 3 c h K T g ν2 – ν02 式中：h、K分别为普朗克和波兹曼常数； c为光速；? ν为入射光频率；ν0为顺磁离子固有频率； μ g 为玻尔磁子数； Cn为跃迁几率； g为光谱项分裂值； N 为单位体积内顺磁离子数； P为与有效磁子数有关的物理量。 磁光玻璃希望有高的N、P、 Cn值，通常希望P2 /g值大。 ; 由上式可看出，要制得V值大的的玻璃，必须满足以下几点： （1）N大，即单位体积内顺磁离子数要多，为了得到稳定玻璃，稀土离子含量应为20～30％（mol）。 （2）Cn值大，色散也大，V值也较大；近紫外区固有振动数色散大的Ce3+、Pr3+或P大的含Tb3+、Dy3+的玻璃，V值也较大。 （3）?V与波长有关。波长越短，ν也越小，因而V值越大。 （4）?V与温度有关。温度低，可以提高光偏转的角度。 （含Tb3+的玻璃冷至20K时，V值约增加12倍）。 ; 作为磁光玻璃，除了高的V值外，还要有良好的光谱特性（光透过）。 含铈和铽的顺磁玻璃是非常引人注目的。（含三价铈的磷酸盐玻璃，在波长为640nm时，费尔德常数V值可达到0.16分/Oe·cm；而含氧化铽的BaO-B2O3-SiO2系统玻璃，费尔德常数V在630nm处达0.44分/Oe·cm，因此，含氧化铽的玻璃是最有前途的磁光玻璃。） ;3.1.3 逆磁性法拉第旋转玻璃; 对于含PbO的硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐及锗酸盐玻璃，V值随PbO的浓度增加而增大，以硅酸盐及锗酸盐玻璃更好。(如PbO－B2O3、Bi2O3- B2O3、Tl2O- B2O3、 PbO－GeO2系统； PbO－TeO2、Sb2O3- TeO2系统； Al2O3- Cs2O- Rb2O－Sb2O3系统)。 ; Y2O3－B2O3－ TeO2系统玻璃具有很高的透明性和很高的V值（5461?处的V值可达0.50-0.10分/Oe·cm） 硫、硒、砷等非氧化物玻璃也是较有前途的逆磁性旋光玻璃，但只能用于红外光谱区域（如As2O3、As-Se）。 ;3.1.4 法拉第旋转玻璃的应用;3.2 计算机磁盘玻璃; 硬盘片是硬盘驱动器中存储信息的核心部件,占硬盘制造成本的20-30%，是一种高附加值的产品，在市场上一直供不应求。 ;3.2.1 对磁盘基板的要求;1、基板的作用与其材料选用要求 传统的磁盘基片是Al-Mg或Al-P金属基片。多采用薄膜复合结构，如下图所示：