中國科學院西安光學精密機械研究所開發出太空及核輻射防護用耐輻照系列光學玻璃

空間輻射與核輻射環境下，高能射線(γ射線、X射線、中子等)、帶電離子(電子、質子)與重離子的輻照效應會導致普通光學玻璃發生褐變，短波長透過率急劇下降，使透射、折反式光學系統不能正常工作，將會給太空衛星等航天器的星光制導精確導航與核反應堆安全監測帶來極大風險。耐輻照光學玻璃在輻照效應下仍能保持較高的短波透過率、較小的光密度增量，光學與物化性能參數基本不變，可從根本上滿足空間和核輻射環境應用高性能、長壽命光學系統的主動抗輻射加固要求，解決抗輻射相機的卡脖子核心材料和產業鏈安全問題。

中國科學院西安光學精密機械研究所(簡稱西安光機所)依托長期以來在特種光學玻璃材料研究方面的技術積累和耐輻照光學玻璃專利技術，通過優化調整耐輻照光學玻璃組成和制備工藝，實現了可見光短波透過率與耐高能射線輻照能力的平衡，制備出多牌號、覆蓋低(<104rad)-中(104～106rad)-高(>107rad)不同劑量等級的系列化耐輻照光學玻璃材料，實現了對國外耐輻照光學玻璃的進口替代及在航天、核工業領域抗輻射相機的產業化應用。

西安光機所是國內耐輻照玻璃與抗輻射相機的發源地。1962年，為發展“兩彈一星”工程，解決核爆試驗必需的高速攝影機和耐輻照光學玻璃材料問題，西安光機所應運而生。建所初期，在龔祖同所長親自帶領下，圍繞防輻照、抗輻照光學儀器研究，同步研制了十余種高劑量(耐受總劑量>107rad)耐輻照光學玻璃，并于1978年獲得中國科學院重大成果獎。高劑量耐輻照光學玻璃可滿足核工業監測用非褐變抗輻射相機的研制生產需要，適用于核反應堆監測、核原料加工、核廢料處理和反應堆活性區圖像監視攝像系統。近十年來，西安光機所又圍繞國家航天領域重大應用需求，研制出近十種耐受中等劑量(104～106rad)的冕牌、重火石、重冕、鑭冕、鑭火石和氟磷等系列耐輻照光學玻璃，使西安光機所實現國內唯一長壽命耐輻照光學系統的突破，保證了空間光學星敏感器高軌道15年以上長壽命應用需求，并已全方面應用和覆蓋了極高精度、甚高精度、輕小型空間敏感器型譜化產品，相關產品用于我國二十余個型號衛星和航天器。2019年，耐輻照光學玻璃入選中國科學院建院70周年軍民融合成果匯報展成果。

圖1 中國科學院西安光機所研制生產的耐輻照系列光學玻璃與空間星敏感器光學系統