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【第三届原创】玻璃含铁量、透过率、厚度、Redox之间相互关系的探讨

markon_yan

2010/08/26

X射线荧光光谱仪（XRF）

1．研讨背景：

因玻璃硅砂供应商变更，硅砂中含铁量有变化，且有升高趋势，而硅砂又是铁的主要引入因素，其中铁含量的改变直接左右玻璃中含铁量得变化，所以希望能通过研究分析以找出玻璃中Iron,Transmittance ,Redox,Thickness之间的关系，从而通过适当的调整相关变量，以保证玻璃能达到一定的透过率，确保产品质量性能指标能满足客户需求。

2．名词部分：

Ø Iron：玻璃中铁的总量，即Fe⁺²,Fe⁺³之和,统计上一般以化合物Fe₂O₃%来表示；由XRF测定；

Ø Fe⁺²：化学还原态中的铁，同理Fe⁺³玻璃化学氧化态中的铁；

Ø Transmittance：玻璃的透过率，穿过玻璃的辐射能相对于投射到玻璃表面上的总辐射能的比率，以百分比率表示，除非有特殊说明，一般来说，能量都是垂直于玻璃表面；

Ø Redox：表示玻璃的氧化还原程度，一般以Fe⁺²/Fe⁺³%表示；

Ø Thickness：玻璃厚度，以千分尺测定，单位一般mm；

Ø 比尔定律：一个含有吸收物质的均匀样品，其吸收率与物质的浓度成正比；

Ø LAMBERT^，S LAW ：一个含有吸收物质的均匀样品，起吸收率与能量行程的长度成正比，其一般与比尔定律合起来使用，即LAMBERT-BEER^，S LAW；

Ø 线吸收系数（A）：由某一特定着色剂所致，在一定波长下的光密度，除以吸收物质的浓度乘以能量通过样品行程长度所得的乘积：

A=od/(c*d)

Ø 吸收率（A）：内部透过率倒数的以10为底的对数

A=lg(100/Ti) ………….即 Ti=100/10^A

其他省略。

3．公式的应用推导部分：

Ø 通用公式：

C_oxide=lg【(1-R_λ/100)²*100/ T_λ】/(Aoxide＠λ*d) ……1

其中：

C ……….为氧化物浓度（重量%）

λ………….为波长（纳米）

R_λ…………波长为λ的单面反射率（%）

T_λ…………. 波长为λ的透过率（%）

Aoxide＠λ…. 波长为λ的吸收系数（光密度/重量%/D，既od/wt%/inch）

D……………玻璃的厚度。

由1式可以得到：

C_FeO=lg【(1-R_λ/100)²*100/ T_λ】/(A_FeO＠λ*d) ……2

其中λ=1000nm

Redox= Fe⁺²/Fe⁺³

Redox=FeO/Fe₂O₃%...................................................3

由3式可得：

Redox* Fe₂O₃%=FeO……………………………….4

由2 ，4 式可得：

Redox* Fe₂O₃%=lg【(1-R_λ/100)²*100/ T_λ】/(A_FeO＠λ*d)…………5

根据我司分光光度计应用程序：

T =∑aiT_λi………………………….6

T 即测试值T_test

T_λ1000=a*T+b………………………..7

Redox* Fe₂O₃% * d= a* lg T+b……..8

注：

T、Redox %、Fe₂O₃%:数据来自QC分光光度计测试报告值；

d 千分尺测单位mm。

Redox*C_Fe2O3% * d= a* lg T+b……..9

4.数据整理部分：

转换后: A*D*Redox*C_FeTotal+B=㏒₁₀T_Test…10
其中:A,B为系数,待求.

令d=5mm 恒定

挑选绿玻验证前先转换计算公式,将Transmittance 改为因变量即Y值,其他为变量.Y=10^x+B,B为修正参数,根据实际测试情况可以做适当调整.X=-(9.2243*D*Redox*C_FeTotal+0.0373);Y=T_test.

对3次绿玻生产数据统计分析：

Iron 0.35以下
0.35
0.4
0.55
0.6
0.61
0.62
0.64
0.65
0.66
0.68
B值(修正值)
0.10
0.17
0.45
0.5
0.55
0.59
0.69
0.85
1
1.1
1.25

在Iron大于0.35以上在生产中意义不大，因为我们可以通过玻璃中铁含量来调整透过率，一般来说。但在小于0.15以下是修正值一般为：0.1即可。

即得：

5.定量分析:只考虑一个变量时.

1,分析Redox作为变量, Transmittance为因变量,其他条件不变时:

2,同理:当Redox,IRON一定,只有厚度变化,其透过率变化趋势如下图

6.结论部分:

通过推算与反复论证,玻璃Iron,Transmittance ,Redox,Thickness之间关系满足Transmittance=10^{-(9.2243*D*Redox*CFeTotal+0.0373}⁾±B,在平时生产白璃时B值取0.10即可。

此公式的意义：当原料中铁的引入量一定时，为了达到一定的透过率，可以适当的调节玻璃的氧化还原状态。

7.后续推论部分：

玻璃亮度指标一般以L*数值的大小来表示，其值越大表示玻璃越亮。通过对生产数据采集分析，归纳的到以下变化趋势：

图1：玻璃厚度、透过率、L*三者之间的变化趋势图：

玻璃透过滤、L*的变化趋势基本一致。

图3：玻璃厚度、L*二者间的变化趋势图：

表明玻璃厚度对玻璃L*的影响不明显。

对原始数据计算分析：（取玻璃厚度为5mm）

计算归纳：

L*=35.893Ln(T)-65.554

经过对所有数据验算，证明L*=35.893Ln(T)-65.554 能满足分光光光度计数据测试，即能通过对玻璃透过率影响因子的改变来调整玻璃的透过滤，同时适当调整玻璃的亮度。

注：分光光度计步长的设定对测试的结果略有影响。铁含量取值于XRF测试结果。

欢迎指正。谢谢！

附件：

玻璃含铁量、透过率、厚度、Redox之间相互关系的探讨.doc

精
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分
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titi

第1楼2010/08/26

楼主是参加原创大赛吗？？
是的话我们帮楼主加分，贴内容一条龙服务~~~~

0

hsteel

第2楼2010/08/26

在硼酸盐玻璃中，如果存在Fe2O3玻璃会呈现琥珀色或淡红色，如果存在FeO的话玻璃就会呈现淡绿色。一般过渡金属元素在玻璃种都会呈现不同的元素，并且氧化态和还原态的颜色一般也不一样，所以根据玻璃的颜色也可以大概判断玻璃中会含什么元素。
根据楼主的文，在硅酸盐玻璃中不同元素呈现的颜色状态也应该是这样。

0

markon_yan

第3楼2010/08/27

本着交流与学习的目的，如果能参赛那最好阿。也谢谢朋友批评指正。改有空认真写份关于XRF在玻璃行业应用体会。

titi(carollee) 发表:楼主是参加原创大赛吗？？
是的话我们帮楼主加分，贴内容一条龙服务~~~~

0

sartre

第4楼2010/08/27

你让Lambert-beer情何以堪

0

markon_yan

第6楼2010/08/27

有错误还请指正。

[quote]原文由 sartre(sartre) 发表:你让Lambert-beer情何以堪

[quote]原文由 markon_yan(markon_yan) 发表:

0

wangfuxy

第7楼2010/08/27

支持一下！！

0

ljzllj

第8楼2010/08/27

支持一下！
不过说句实话，期待与XRF有关的内容，貌似以上内容与XRF的应用关联不大，或者说是重点不在XRF应用上。
也许是我太急了点吧，，，期待下文。

0

hsteel

第9楼2010/08/27

引用的时候可不可以别整个帖子的引用，太长了，拉了半天都拉不到底

0

huacai

第10楼2010/08/28

写得不错，支持

0

lilongfei14

第11楼2010/08/28

版主们，能不能把中间那些人的引用都去掉，不然看下面的贴子费事

0

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