高分辨石英光纤传像束的制备方法及石英光纤传像束技术

本发明专利技术公开了一种高分辨石英光纤传像束的制备方法及石英光纤传像束，该制备方法简单实用，可以降低传像束的串扰率，提高对比度。该方法的实现过程主要包括：首先将石英光纤预制棒拉制成300～1000微米的光纤，将光纤排制成复丝棒，然后利用溶胶

【技术实现步骤摘要】
高分辨石英光纤传像束的制备方法及石英光纤传像束


[0001]本专利技术属于光电功能材料领域，具体涉及一种高分辨石英光纤传像束的制备方法及石英光纤传像束。

技术介绍

[0002]光纤传像束具有可绕性好、耐辐照、抗电磁干扰等特点，在医疗诊断、发动机内部检测等领域具有重要的应用。相比于电子传像束，光纤传像束外径最细可做到0.35mm，远小于电子传像束的芯径，并且不受电磁干扰，因此在医疗、核工业等领域具有不可替代的优势。
[0003]最早的传像束是基于多组分玻璃材料的玻璃光纤传像束。近年来，随着石英光纤材料的发展，石英光纤传像束获得了越来越多的应用。相对于玻璃传像束，石英传像束具有透过率高、传输距离长，机械性能好、断丝率低的优点，作为高品质传像束在医疗、核工业等领域具有重要应用。
[0004]为了提高传像束的对比度，防止光纤单丝像元之间的光串扰，需要在传像束单丝之间引入吸收层，吸收掉单丝像元的泄露光。
[0005]传统玻璃光纤传像束的吸收层是通过在玻璃组分中引入过渡金属离子，制备成黑色细丝分布在光纤像元之间，或制备成黑色玻璃管套在光纤预制棒外层，在光纤单丝外层形成一层吸收层。但是对于石英光纤传像束，目前没有相应的吸收材料制备吸收丝，且由于制备工艺的制约，也难以在石英外层掺入过渡金属离子做吸收层。

技术实现思路

[0006]针对石英光纤传像束难以引入吸收层的问题，本专利技术提出了一种基于溶胶凝胶法制备吸收层的工艺，
[0007]本专利技术的基本思路为：
[0008]制备出一种过渡金属离子的SiO2溶胶熔液，把排制好的复丝棒浸入溶胶溶液中，再经低温凝胶脱水、高温烧结热处理，在光纤单丝间隙中形成含过渡金属离子的SiO2吸收层。
[0009]本专利技术所采用的技术方案为：
[0010]提供了一种高分辨石英光纤传像束的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：将石英光纤预制棒拉制成300～1000微米的光纤；
[0012]步骤2：将若干根所述光纤组成一束，排制成紧密堆积结构的复丝棒，且保持复丝棒两端的光纤位置一一对应；
[0013]步骤3：将复丝棒浸入含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中；
[0014]步骤4：取出复丝棒，置于烘箱中进行凝胶脱水热处理，再在真空条件下进行高温烧结热处理，得到相邻光纤之间的缝隙以及最外层光纤外表面都填充有吸光剂的复丝棒；
[0015]步骤5：把填充有吸光剂的复丝棒用拉丝塔拉制成所需直径，得到填充有吸光剂的
石英光纤传像束。
[0016]具体来说，上述过渡金属离子为Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
，所述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中的Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
分别以FeCl3，CoCl2，NiCl2形式引入。
[0017]具体来说，上述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中最终过渡金属离子浓度比为，Fe2O3:CoO:NiO:SiO2＝
[0018]0.3wt％:0.3wt％:0.4wt％:100wt％。
[0019]具体来说，上述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液制备包括以下步骤：
[0020]步骤S1：按配方精确称取过渡金属氯化物，加去离子水配成所需浓度的过渡金属溶液；
[0021]步骤S2：将过渡金属溶液加入正硅酸乙酯，搅拌均匀，加入盐酸，加热60℃，搅拌反应2小时，得到含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液。
[0022]具体来说，正硅酸乙酯与去离子水的比例为：
[0023]Si(OC2H5)4:H2O＝1mol:30mol；盐酸与去离子水的比例为：
[0024]HCl:H2O＝0.7mol:30mol。
[0025]具体来说，上述步骤4中，烘箱中热处理的温度为50～80℃，时长≥12小时；所述真空条件下进行热处理的温度为850～1000℃，时长≥2小时。
[0026]另外，本专利技术还提供了一种石英光纤传像束，由若干光纤排制成紧密堆积的光纤束，相邻光纤之间的缝隙及最外层光纤的外表面上均填充有吸光剂；所述吸光剂采用含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液制成。
[0027]具体来说，上述过渡金属离子为Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
，所述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中的Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
分别以FeCl3，CoCl2，NiCl2形式引入。
[0028]具体来说，上述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中最终过渡金属离子浓度比为：
[0029]Fe2O3:CoO:NiO:SiO2＝0.3wt％:0.3wt％:0.4wt％:100wt％。
[0030]本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术把排制好的复丝棒浸入溶胶溶液中，再经低温凝胶、高温烧结处理，在光纤单丝间隙中形成含过渡金属离子的SiO2吸收剂，该制备方法简单，巧妙、有效，解决了石英光纤传像束吸光剂引入难、传像对比度低的问题。
附图说明
[0032]图1是石英光纤传像束的制备方法流程图。
[0033]图2是实施例一制备的溶胶吸收溶液的吸收光谱曲线图。
[0034]图3是实施例一制备的像元数为1400元石英光纤传像束端面照片。
[0035]图4是实施例二制备的像元数为5000元石英光纤传像束端面照片。
[0036]图5是实施例三制备的像元数为15000元石英光纤传像束端面照片。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步描述。
[0038]本专利技术提供的一种高分率石英光纤传像束的制备方法的具体实现步骤如图1所
示：
[0039]步骤1：将石英光纤预制棒拉制成300～1000微米的光纤；
[0040]步骤2：将若干根所述光纤组成一束，排制成紧密堆积结构的复丝棒，且保持复丝棒两端的光纤位置一一对应；
[0041]步骤3：将复丝棒浸入含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中；
[0042]步骤4：取出复丝棒，置于烘箱中进行热处理，再在真空条件下进行高温烧结热处理，得到相邻光纤之间的缝隙以及最外层光纤外表面都填充有吸光剂的复丝棒；
[0043]步骤5：把填充有吸光剂的复丝棒用拉丝塔拉制成所需直径，得到填充有吸光剂的石英光纤传像束。
[0044]其中，步骤3中含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液制备步骤如下：
[0045]步骤S1：按配方精确称取过渡金属氯化物，加去离子水配成所需浓度的过渡金属溶液；
[0046]步骤S2：将过渡金属溶液加入正硅酸乙酯，搅拌均匀，加入盐酸，加热60℃，搅拌反应2小时，得到含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液。
[0047]实施例一：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨石英光纤传像束的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将石英光纤预制棒拉制成300～1000微米的光纤；步骤2：将若干根所述光纤组成一束，排制成紧密堆积结构的复丝棒，且保持复丝棒两端的光纤位置一一对应；步骤3：将复丝棒浸入含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中；步骤4：取出复丝棒，置于烘箱中进行凝胶脱水热处理，再在真空条件下进行高温烧结热处理，得到相邻光纤之间的缝隙以及最外层光纤外表面都填充有吸光剂的复丝棒；步骤5：把填充有吸光剂的复丝棒用拉丝塔拉制成所需直径，得到填充有吸光剂的石英光纤传像束。2.根据权利要求1所述的高分辨石英光纤传像束的制备方法，其特征在于：所述过渡金属离子为Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
，所述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中的Fe
3+
，Co
2+
，Ni
2+
分别以FeCl3，CoCl2，NiCl2形式引入。3.根据权利要求2所述的高分辨石英光纤传像束的制备方法，其特征在于：所述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液中最终过渡金属离子浓度比为，Fe2O3:CoO:NiO:SiO2＝0.3wt％:0.3wt％:0.4wt％:100wt％。4.根据权利要求1所述的高分辨石英光纤传像束的制备方法，其特征在于：所述含有过渡金属离子的SiO2溶胶溶液制备包括以下步骤：步骤S1：按配方精确称取过渡金属氯化物，加去离子水配成所需浓度的过渡金...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彦涛，郭海涛，崔晓霞，侯超奇，高菘，张岩，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：