GB/T 40658-2021 溴化钾光学元件

　　ICS 3 1 . 260 CCS N 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40658—2021

　　溴化钾光学元件

　　potassium bromideopticalelements

　　2021-10-1 1 发布 2022-05-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40658—202 1

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国机械工业联合会提出。

　　本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会(SAC/TC 103)归口 。

　　本文件起草单位：长春理工大学、吉林建筑大学、中国兵器工业标准化研究所、蚌埠产品质量监督检验研究院、厦门力鼎光电股份有限公司、天津天光光学仪器有限公司、有研国晶辉新材料有限公司、上海安谱实验科技股份有限公司。

　　本文件主要起草人：李春、李永涛、郭立、刘景和、李炜娜、张学建、顾永法、王娇、陈武炼、杜梦影、曾繁明。

　　GB/T 40658—202 1

　　溴化钾光学元件

　　1 范围

　　本文件规定了溴化钾光学元件(以下简称溴化钾)的技术要求、试验方法、检验规则及包装、标志、运输及贮存等要求。

　　本文件适用于溴化钾光学元件的制造与验收。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1185—2006 光学零件表面疵病

　　GB/T 2831—2009 光学零件的面形偏差

　　GB/T 7661—2009 光学零件气泡度

　　GB/T 7962 . 5—2010 无色光学玻璃测试方法 第 5 部分：应力双折射

　　GB/T 32561 . 1—2016 红外光学硫系玻璃测试方法 第 1 部分：均匀性

　　GB/T 32561 . 2—2016 红外光学硫系玻璃测试方法 第 2 部分：条纹度

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4 技术要求

　　4 . 1 性能

　　4 . 1 . 1 密度

　　溴化钾的密度为(2.75±0.02)g/cm3 。

　　4 . 1 . 2 晶向

　　溴化钾晶向为<111>、<110>、<100>。

　　4 . 1 . 3 维氏硬度

　　沿(100)方向维氏硬度值应不小于 10 . 56 kg/mm2 。

　　4 . 1 . 4 熔点

　　溴化钾熔点为(734±2)℃ 。

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　　4 . 1 . 5 溶解度

　　不同温度下，溴化钾溶解度见表 1,误差不得超过 ±3%。

　　表 1 溴化钾的溶解度

　　4 . 1 . 6 透过率

　　在 0 . 2 μm~25 μm 波段内，溴化钾的平均透过率应不小于 90% 。

　　4 . 1 . 7 应力双折射

　　溴化钾应力双折射值应小于 3 . 73 nm/ cm。

　　4 . 1 . 8 折射率

　　溴化钾折射率见表 2 。

　　表 2 溴化钾的折射率

　　4 . 1 . 9 光吸收系数

　　溴化钾光吸收系数见表 3 。

　　表 3 溴化钾的光吸收系数

　　4 . 1 . 10 折射率温度系数

　　溴化钾折射率温度系数见表 4 。

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　　表 4 溴化钾的折射率温度系数随波长的变化关系

　　4 . 1 . 1 1 导热系数

　　溴化钾的导热系数为 3 . 80 W/(m · K) , 误差不超过 ±5% 。

　　4 . 1 . 12 线膨胀系数

　　在 -30 ℃ ~ 300 ℃范围内，溴化钾的线膨胀系数为 3 . 82 × 10 - 5 ℃ - 1 , 误差不超过 ±5% 。

　　4 . 2 加工要求

　　4 . 2 . 1 气泡度

　　溴化钾气泡度指标达到 a00级 。

　　4 . 2 . 2 条纹度

　　条纹度应符合 GB/T 32561.2—2016 中的 Ⅰ 级。

　　4 . 2 . 3 光学均匀性

　　有效口径内，光学均匀性不低于 11 . 382 × 10 - 6 。

　　4 . 2 . 4 平行度

　　溴化钾上下表面平行度应不大于 20′。

　　4 . 2 . 5 表面粗糙度

　　溴化钾表面粗糙度 Ra应不大于 10 nm。

　　4 . 2 . 6 表面疵病

　　溴化钾表面疵病应符合 GB/T 1185—2006 中 Ⅴ级。

　　4 . 2 . 7 面形偏差

　　溴化钾面形偏差光圈应不大于 3,局部光圈应不多于 1 。

　　5 试验方法

　　5 . 1 密度

　　5 . 1 . 1 测试设备

　　分析天平：测试精度为 0 . 000 1 g。

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　　5 . 1 . 2 样品

　　样品为 5 mm×5 mm×3 mm 的立方体。

　　5 . 1 . 3 测试条件

　　除特殊要求外应在下列环境条件下进行测试：

　　a) 温度为(25±2) ℃ ;

　　b ) 相对湿度应不大于 70% ;

　　c) 无明显的振动、气流、烟尘及电磁干扰。

　　5 . 1 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 用分析天平称取样品质量，精确至 0 . 01 g,记为m(单位为 g) ;

　　b ) 密度按照按式(1)计算：

　　……………………( 1 )

　　式中：

　　ρ —样品密度的数值，单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ;

　　m—样品质量的数值，单位为克(g) ;

　　v—样品体积的数值，单位为立方厘米(cm3 ) 。

　　5 . 2 晶向

　　5 . 2 . 1 测试设备

　　X射线晶体定向仪：精度 ±30″。

　　5 . 2 . 2 样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 2 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 2 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动 X射线晶体定向仪，校准机器，放入样品;

　　b ) 设置参数，使 X射线衍射强度最大;

　　c) 读取显示器参数，即为所测角度值;

　　d) 对照溴化钾标准卡，得到晶向。

　　5 . 3 维氏硬度

　　5 . 3 . 1 测试设备

　　维氏硬度计。

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　　5 . 3 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 3 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 3 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动显微硬度仪。

　　b ) 放入样品，在载荷 0 . 2 kg下，从加力开始至全部试验力施加完毕，时间控制在 2 s~8 s,保持刻压时间为 5 s。

　　c) 旋转调整杆，使压痕对角线与两测量线相切，按下 READ 键进行读数。 将 目镜逆时针旋转90°,调整压痕与两测量线相切，再次按下 READ键进行读数。 即可得到溴化钾的硬度。

　　d) 在晶体不同位置进行 5 次 ~8 次测量，最后取平均值，即可得到溴化钾的维氏硬度。

　　5 . 4 熔点

　　5 . 4 . 1 测试设备

　　测试设备如下：

　　a) 圆底烧瓶;

　　b ) 试管 ;

　　c) 熔点管。

　　5 . 4 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 4 . 3 测试条件

　　测试条件如下：

　　a) 相对湿度应不大于 70% ;

　　b ) 无明显的振动、气流、烟尘及电磁干扰。

　　5 . 4 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 样品干燥后装入清洁干燥的熔点管内;

　　b ) 先将传热液体温度缓慢升至比样品所规定熔点范围的初熔温度低 10 ℃,此时将装有样品的熔点管附着于测量温度计上，使熔点管样品端与水银球的中部处于同一水平，测量温度计通过支架悬垂于试管中，其水银球位于传热液体的中部;

　　c) 使升温速率保持在(1.0±0.1) ℃/min;

　　d) 当样品出现局部熔化，呈现微小液滴时的温度即为熔点。

　　5 . 5 溶解度

　　5 . 5 . 1 测试设备

　　测试设备如下：

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　　a) 分析天平：测试精度为 0 . 000 1 g ;

　　b ) 蒸发皿;

　　c) 干燥箱。

　　5 . 5 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 5 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 5 . 4 测试步骤如下：

　　测试步骤如下：

　　a) 称量质量并记录;

　　b ) 在恒温水浴加热下，培植溴化钾饱和溶液;

　　c) 取溴化钾饱和溶液倾入蒸发皿中，称量并记录溶剂;

　　d) 加热蒸发皿中的溶液至干，放入干燥器内冷却后称量并记录;

　　e) 根据式(2)计算溶解度 s：

　　s ……………………( 2 )

　　式中：

　　s —溶解度，单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ;

　　M1 —溴化钾(溶质)质量，单位为克(g) ;

　　M2 —水(溶剂)的质量，单位为克(g) 。

　　f) 重复 a) ~e)步骤，取两次测定结果，最后取平均值，即可得到溴化钾的溶解度。

　　5 . 6 透过率

　　5 . 6 . 1 测试设备

　　傅里叶透过率测试仪：精度 ±0 . 6 cm- 1 。

　　5 . 6 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 6 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 6 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动仪器，并预热至稳定;

　　b ) 打开测试软件，输入波数范围，扫描次数和分辨率等参数，并测试空腔基线;

　　c) 将样品放入样品室，测试样品透过率;

　　d) 取出样品，关闭软件、电脑和仪器电源。

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　　5 . 7 应力双折射

　　5 . 7 . 1 测试设备

　　直接读数式偏光应力仪。

　　5 . 7 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 7 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 7 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 7962 . 5—2010 中 7 . 2、7 . 3 和 7 . 4 的规定进行测试。

　　5 . 8 折射率

　　5 . 8 . 1 测试设备

　　红外折射率测试仪：精度为 ±0 . 000 01 。

　　5 . 8 . 2 测试样品

　　尺寸：高度 H 为 40 mm,宽度 L 为 30 mm,厚度 T 为 30 mm,顶角为 α,不小于通光孔的有效 口径，样品见图 1 。

　　图 1 折射率测试样品

　　5 . 8 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 8 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动单色仪，通过偏折角法调整基线，设定基线与 BA 成 45°;

　　b ) 不放置样品，测试入射方向与基线之间的夹角 Sq1 ;

　　c) 将样品放置于样品台上，测量样品顶角的角度值 α;

　　d) 将单色仪波长调节至表 2 对应波长;

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　　e) 转动工作台，测量反射方向与零位的夹角 Sq2 ;

　　f) 转动工作台，测量折射方向与零位的夹角 Sq3 ;

　　g) 折射率按式(3)、式(4)、式(5) 计算。

　　n0 = 槡sin2 φ + 2sinφcosαsini+sin2 i/sinα ……………………( 3 )

　　φ = 180 + α - S ……………………( 4 )

　　i= 0.5 Sq2 - Sq1 ……………………( 5 )

　　式中：

　　n0 —相对折射率;

　　φ —折射角的数值，单位为度(°) ;

　　α —顶角角度的数值，单位为度(°) ;

　　i —入射角的数值，单位为度(°) ;

　　Sq3 —折射方向与零位的夹角的数值，单位为度(°) ;

　　Sq2 —反射方向与零位的夹角的数值，单位为度(°) ;

　　Sq1 —入射方向与基线之间的夹角的数值，单位为度(°) 。

　　5 . 9 光吸收系数

　　5 . 9 . 1 测试设备

　　测试设备如下：

　　a) 红外光源;

　　b ) 滤光片;

　　c) 积分球;

　　d) 游标卡尺。

　　5 . 9 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 9 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 9 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 开启电源，校正仪器，预热至稳定。

　　b ) 使用滤光片，确定读数的校正值，未放入滤光片时，仪器读数为m，放入透射比为 Ti 的透光片后，读数为 mi，若 mi/m=Ti，仪器不需要校正。 若 mi/m ≠Ti，且差值(mi/m-Ti)超过±0 . 003时，测量时仪器读数需加一个校正量，校正量为 Δi=mTi-mi。

　　c) 调整积分球位置及可变光栏孔径，使光束全部射入积分球窗口，并使仪器读数m 为 100 。

　　d) 将样品放入光路中，仍使光束完全射入积分球窗口 。微动样品，使其表面反射回的光束偏离光栏孔，读取数m1 。

　　e) 取下样品，在读数 mI，当 mI与m 之间差值不超过 0 . 3 时，则不放样品时的读数可取(m+mI)/

　　2,如果mI与m 的差值超过 0 . 3,应重新测量。

　　f) 测得的 m、m1 和 mI，透射比 T 按式(6)计算。

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　　g) 重复测量 3 次，取平均值。

　　h) 游标卡尺量取溴化钾的长度 l，连同 5 . 8 中测得折射率按式(7)计算，即为光吸收系数 K。

　　T ……………………( 6 )

　　K ……………………( 7 )

　　式中：

　　T — 被测样品的透射比;

　　m1 —放入样品时的仪器读数;

　　Δi — 校正量;

　　m —无样品时的仪器空测读数;

　　m′ —取出样品后的仪器读数;

　　K — 光吸收系数;

　　n —溴化钾折射率。

　　5 . 10 折射率温度系数

　　5 . 10 . 1 测试设备

　　精密测角仪：角度测量不确定度为 ±1″,折射率测量不确定度为 ±1 × 10 - 5 。

　　5 . 10 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 8 . 2 。

　　5 . 10 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 10 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动精密测角仪，预热并设置参数;

　　b ) 放入样品，调节载物台的水平位置，然后测定样品顶角 A ;

　　c) 将样品放入密闭的样品室中，再将样品室放在测角仪载物台上;

　　d) 对样品室抽真空，并通液氮将样品温度降至 -30 ℃ ;

　　e) 选择对应的光源，转动度盘找到最小偏向角的位置，点击测试程序中相对应的波长测定出不同温度条件下所选波长的绝对折射率 nabs ;

　　f) 重复测试步骤，测量出所要测量的其他各谱线波长的绝对折射率 βabs ;

　　g) 绝对折射率温度系数按式(8)计算;

　　h) 重复测试步骤，测量出样品在不同温度下各谱线波长的绝对折射率温度系数，即为溴化钾的折射率温度系数。

　　……………………( 8 )

　　式中：

　　Nabs(T2) — 温度为 T2 时的绝对折射率;

　　Nabs(T1) — 温度为 T1 时的绝对折射率。

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　　5 . 1 1 导热系数

　　5 . 1 1 . 1 测试设备

　　多功能快速导热系数测试仪：相对误差不确定度 ≤3%。

　　5 . 1 1 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 1 1 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 1 1 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 将样品放入加热炉中，并将温度调至测定温度;

　　b ) 读取示数;

　　c) 同一测量温度下，测定三次数据取平均值，即为溴化钾的导热系数。

　　5 . 12 线膨胀系数

　　5 . 12 . 1 测试设备

　　膨胀仪：精度 ±2 ℃ 。

　　5 . 12 . 2 测试样品

　　直径 φ5 mm~6 mm,长度 50 mm 的柱状样品。

　　5 . 12 . 3 测试条件

　　测试温度在 -30 ℃ ~300 ℃ , 温度控制不确定度在 ±0 . 2 ℃ 。

　　5 . 12 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 利用卡尺测量溴化钾 t0 下的长度 L0 ;

　　b ) 启动膨胀仪，将样品放置于膨胀仪内;

　　c) 升温速率 3 ℃/min,直至测量所需温度为止;

　　d) 记录各点温度 t及溴化钾长度 Lt ;

　　e) 线膨胀系数 α 按式(9)计算。

　　……………………( 9 )

　　式中：

　　α —线膨胀系数，单位为每摄氏度(℃-1 ) ;

　　Lt —加热温度至 t 时的试样的长度，单位为毫米(mm) ;

　　L0 —最初温度 t0 时的试样的长度，单位为毫米(mm) ;

　　t —测试温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　t0 —初始温度，单位为摄氏度(℃) 。

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　　5 . 13 气泡度

　　5 . 13 . 1 测试设备

　　显微镜：精度 ±0.005 μm。

　　5 . 13 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 13 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 13 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 7661—2009 中 6 . 1 和 6 . 2 中的规定进行测试。

　　5 . 14 条纹度

　　5 . 14 . 1 测试设备

　　干涉仪。

　　5 . 14 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 14 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 14 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 32561 . 2—2016 中第 7 章和第 8 章的规定进行测试。

　　5 . 15 光学均匀性

　　5 . 15 . 1 测试设备

　　数字化波面干涉仪：系统误差精度小于 1%。

　　5 . 15 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 15 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 15 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 32561 . 1—2016 中第 7 章和第 8 章的规定进行测试。

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　　5 . 16 平行度

　　5 . 16 . 1 测试设备

　　干涉仪。

　　5 . 16 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 16 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 16 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 启动干涉仪，将样品上表面朝上放入样品架，调整位置使样品在镜头中间;

　　b ) 平视镜头，使镜头中观察到的两个红点，调整参数，使红点重合，读取示数并记录为上平行度;

　　c) 调整步骤 a) 中样品，使其下表面朝上，再按照步骤 b)进行测试，读取示数并记录为下平行度。

　　5 . 17 表面粗糙度

　　5 . 17 . 1 测试设备

　　白光轮廓仪：台阶测量准确度 ≤1%。

　　5 . 17 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 17 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 17 . 4 测试步骤

　　测试步骤如下：

　　a) 将样品放置于载物台;

　　b ) 启动白光轮廓仪，调整参数;

　　c) 调节三轴位置，观察到表面干涉条纹;

　　d) 调节参数并开始测量;

　　e) 记录，并重复测量 3 次，取平均值，即为溴化钾的表面粗糙度。

　　5 . 18 表面疵病

　　5 . 18 . 1 测试设备

　　显微镜分辨率：0 . 001 mm。

　　5 . 18 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　GB/T 40658—202 1

　　5 . 18 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 18 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 1185—2006 中 6 . 1 的规定进行测试。

　　5 . 19 面形偏差

　　5 . 19 . 1 测试设备

　　斐索平面干涉仪。

　　5 . 19 . 2 测试样品

　　测试样品见 5 . 1 . 2 。

　　5 . 19 . 3 测试条件

　　测试条件见 5 . 1 . 3 。

　　5 . 19 . 4 测试步骤

　　按 GB/T 2831—2009 中第 7 章的规定进行测试。

　　6 检验规则

　　6 . 1 检验分类

　　出厂检验。

　　6 . 2 检验项目

　　溴化钾检验项目及顺序见表 5 。

　　表 5 检验项目

　　GB/T 40658—202 1

　　表 5 检验项目(续)

　　6 . 3 组批规则和抽样方案

　　组批规则和抽样方案如下：

　　a) 同一工艺生产条件下生产的溴化钾为一批;

　　b ) 性能检验：从同一批次的溴化钾中制样;

　　c) 加工质量检验：全数检验。

　　6 . 4 判定规则

　　所有检验项目符合第 4 章要求，判定合格，若有不合格项，可加倍抽取样品，所有项 目均符合要求，判定合格，否则判定该批为不合格。

　　7 包装、标志、运输及贮存

　　7 . 1 包装

　　溴化钾用干燥纸进行包裹，并置于含有干燥剂的包装盒中，盒内用软材料填实。

　　7 . 2 标志

　　包装盒的明显位置处应有“防水防潮”“小心轻放”等字样，包装盒内应有装盒单、合格证。

　　7 . 3 贮存及运输

　　溴化钾应在温度不高于 25 ℃ ,相对湿度不高于 70%的环境中贮存，避免雨淋和受潮。 运输过程中应避免挤压、震动及碰撞，应轻拿轻放。