中国科学院西安光学精密机械研究所开发出太空及核辐射防护用耐辐照系列光学玻璃

2022-12-27王鹏飞

硅酸盐通报 2022年11期

空间辐射与核辐射环境下，高能射线(γ射线、X射线、中子等)、带电离子(电子、质子)与重离子的辐照效应会导致普通光学玻璃发生褐变，短波长透过率急剧下降，使透射、折反式光学系统不能正常工作，将会给太空卫星等航天器的星光制导精确导航与核反应堆安全监测带来极大风险。耐辐照光学玻璃在辐照效应下仍能保持较高的短波透过率、较小的光密度增量，光学与物化性能参数基本不变，可从根本上满足空间和核辐射环境应用高性能、长寿命光学系统的主动抗辐射加固要求，解决抗辐射相机的卡脖子核心材料和产业链安全问题。

中国科学院西安光学精密机械研究所(简称西安光机所)依托长期以来在特种光学玻璃材料研究方面的技术积累和耐辐照光学玻璃专利技术，通过优化调整耐辐照光学玻璃组成和制备工艺，实现了可见光短波透过率与耐高能射线辐照能力的平衡，制备出多牌号、覆盖低(<104rad)-中(104～106rad)-高(>107rad)不同剂量等级的系列化耐辐照光学玻璃材料，实现了对国外耐辐照光学玻璃的进口替代及在航天、核工业领域抗辐射相机的产业化应用。

西安光机所是国内耐辐照玻璃与抗辐射相机的发源地。1962年，为发展“两弹一星”工程，解决核爆试验必需的高速摄影机和耐辐照光学玻璃材料问题，西安光机所应运而生。建所初期，在龚祖同所长亲自带领下，围绕防辐照、抗辐照光学仪器研究，同步研制了十余种高剂量(耐受总剂量>107rad)耐辐照光学玻璃，并于1978年获得中国科学院重大成果奖。高剂量耐辐照光学玻璃可满足核工业监测用非褐变抗辐射相机的研制生产需要，适用于核反应堆监测、核原料加工、核废料处理和反应堆活性区图像监视摄像系统。近十年来，西安光机所又围绕国家航天领域重大应用需求，研制出近十种耐受中等剂量(104～106rad)的冕牌、重火石、重冕、镧冕、镧火石和氟磷等系列耐辐照光学玻璃，使西安光机所实现国内唯一长寿命耐辐照光学系统的突破，保证了空间光学星敏感器高轨道15年以上长寿命应用需求，并已全方面应用和覆盖了极高精度、甚高精度、轻小型空间敏感器型谱化产品，相关产品用于我国二十余个型号卫星和航天器。2019年，耐辐照光学玻璃入选中国科学院建院70周年军民融合成果汇报展成果。