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    國產28nm光刻機將上市,透鏡所用的光學玻璃是個難題

    2021-06-08 10:22:40

    說起光刻機的透鏡係統和反光係統,米乐app_米乐体育app下载苹果版|首页_Welcome!就不得不提到德國的卡爾.蔡司公司,這家百年老店實際是個手藝人,他們能把玻璃打磨工作做到極 致,真正為蔡老司機提供材料的是德國老牌玻璃公司——肖特公司,而肖特公司是卡爾.蔡司的全資公司。

    在特種光學玻璃4388丝瓜视频上, 米乐app_米乐体育app下载苹果版|首页_Welcome!最熟悉的是美國的康寧公司,它的大猩猩玻璃隨著手機的廣泛應用而變得家喻戶曉。



    但是,在世界四大玻璃生產商德國肖特、日本旭硝子、法國聖戈班和美國康寧當中,最老牌還數肖特。

    肖特於1884年由恩斯特·阿貝和奧托·肖特在耶拿創建,用於測定玻璃折射率的儀器就叫做阿貝折光儀,而用於劃分無色玻璃牌號的折射率nd與色散係數ν的關係圖像叫做阿貝圖。




    這是肖特公司的一張阿貝圖

    雖然古埃及和中國戰國時期就能製造玻璃,但是,一直到十六世紀牛頓、伽利略時代,作為重要光學材料的玻璃消色差都是嚴重的問題。1729年英國人C.M.霍爾在玻璃中引入氧化鉛才利用一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組合成了第 一對消色差透鏡組,這也是相機鏡頭和光刻機透鏡係統是一組鏡片而不是一塊的原因之一。

    一戰前夕,德國為了發展軍用光學儀器(說白了主要是望遠鏡),著名物理學家阿貝加入了肖特工廠,他在玻璃中加入了新氧化物BaO、B2O3、ZnO、P2O3等,發展出了鋇冕、硼冕、鋅冕等類型玻璃,並試製了具特殊相對部分色散的燧石玻璃,從而使得光學玻璃品種有了很大擴展,出現了較完整的相機鏡頭和顯微鏡物鏡。



    從這一時期開始湖北光學玻璃製品變成了具有軍事戰略意義的物資,據說二戰時期,美國為了阻止德國向日本供應光學玻璃,花大力氣擊沉了德國一艘運送光學玻璃的潛艇。

    正因為光學玻璃在科學儀器和軍事儀器上的重要作用,光學玻璃的製造技術一直是列強們保密的核心技術。美國在一戰後不知道哪來的製造技術,其資料屬於內部作品,而蘇聯玻璃界前輩加察羅夫寫的光學玻璃一書也是內部機密。

    新中國成立之後,我國所謂的光學玻璃隻有繼承自蔣先生的昆明光學儀器廠,這個當年中國技術水平首屈一指的製造廠,僅能生產低倍率的光學望遠鏡和極簡單的測距儀。



    王大珩

    1950年,錢三強找到王大珩,問他的第 一句話是:“大珩,還想光學玻璃嗎?”

    當時,王大珩就愣了一下。因為早年王大珩赴英國倫敦帝國理工學院攻讀應用光學,後來在著名玻璃學家特納(W.E.S. Turner)教授指導下進行有關光學玻璃的研究。1948滿懷科技強國夢的王大珩,回國發現新中國百廢待興,到處需要花錢,要做基礎研究可以說很難具備條件。當錢三強提出他做夢都想做的事時,一時都愣了。

    很快,在錢三強的推薦下,王大珩開始在長春籌建中國科學院儀器館,並擔任館長。當時東北人民政府非常豪爽的批了儀器館40萬元專款。

    40萬元什麽概念?前些時間我看電視《特赦1959》,那時功德林所長王英光一個月的工資是3塊錢!

    王大珩邀請大他10歲的清華師兄龔祖同共同研製光學玻璃。

    龔祖同在清華畢業之後曾去德國留學4年,在柏林工業大學攻讀應用光學,而他解放前也曾為發展中國光學事業四處奔波,從昆明到貴陽,從秦皇島到上海,整整奔波了十年,吃了無數苦頭卻一事無成。

    王大珩看出龔祖同對國家和事業有著極強的責任心,誠心邀請他來長春擔任儀器館光學玻璃實驗室主任,而龔祖同欣然應允,並舉家北遷到長春。

    王大珩將他英國十多年的經驗和研究出來的光學玻璃配方一並交給了龔祖同。1951年春,龔祖同帶領一批提前從大學畢業的學生,從設計試製車間到廠房建造,所有人親自搬磚搞建設。

    1952年,儀器館製造出300L大坩堝,10月開始烤爐,坩堝經曆幾次開裂而遭受失敗。有時坩堝加熱到1400℃破裂,大家在高溫中取出坩堝,清除玻璃液的場麵十分感人。就這樣夜以繼日,1953年的陰曆除夕,終於獲得了一大坩堝300L的光學K-8玻璃。




    圖中(上左)1952年中科院儀器館光學玻璃試製車間;(上右)光學玻璃出爐澆注;(下)第 一堝光學玻璃。

    中國第 一爐光學玻璃的誕生結束了我國沒有光學玻璃的曆史,為新中國光學事業的發展奠定了基礎。

    之後,中科院儀器館改名為長春光學精密機械儀器研究所,王大珩帶領大家研製出高精光學儀器和光學玻璃的“八大件一個湯”。

    “八大件” 是指1 秒精度大地測量經緯儀、1微米精度萬 能工具顯微鏡、大型石英攝譜儀、中型電子顯微鏡、中子晶體譜儀、地形測量用多倍航攝投影儀、光電測距儀和高溫金相顯微鏡, “一個湯” 是指融化態光學玻璃成都紅外鏡,福建激光鏡)。

    1961 年光機所研製出中國第 一台紅寶石激光器,也僅比世界第 一台紅寶石激光器晚了10個月。

    王大珩等人研製出的各項光學設備用於我國軍事各個領域,從水下的潛艇到外太空的衛星上,為我國國防事業做出了巨大的貢獻。

    1986年,王大珩和王淦昌等人提出發展高科技的建議(即863計劃),1992年促成成立中國工程院,1985 年獲國家科技進步獎特等獎, 1999 年獲兩彈一星功勳獎章。

    然而,我國光學玻璃雖然第 一個在光學玻璃中加入稀土,但是光學玻璃中幾乎用到了元素周期表中所有元素,非常之複雜,在民用方麵我國光學玻璃企業還與前麵四大巨頭有極大的差距。

    革命尚未成功,同誌仍須努力!

    來源:老郭的封麵

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