Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Соли многих металлов в значительной степени влияют на прозрачность стекол, причем это влияние тем сильнее,чем короче длины волн исследуемой части спектра (Starkie и Turner117). Если учесть это обстоятельство, то наблюдаемые различия в пропускаемое™ коротких ультрафиолетовых лучей отдельными образцами кварцевого стекла станут вполне понятными. Во-первых, причиной таких различий могут послужить колебания в химическом составе сырых материалов. Не говоря уже о столь различном сырье, как горный хрусталь и кварцевый песок, даже отдельные кристаллы и сростки кристаллов горного хрусталя показывают сплошь и рядом значительные колебания в содержании тех или иных примесей. Насколько влияние этих примесей может быть значительно, показывают опыта Schumann 118 , исследовавшего поглощение лучей с длиной волны в 186,2 ту. пластинками толщиной 2,6 мм, .вырезанными из различных кристаллов. Полученные цифры колеблются Для отдельных образцов от 51 до 80,7%. Вполне понятно что в случае кристаллов кварца, идущих для плавки, благодаря менее строгому отбору могут быть еще большие отклонения.
Помимо примесей, которые приносит с собой сырой материал, возможна загрязнение в процессе плавки благодаря соприкосновению со стенками тигля или в процессе обработки. Наконец известную роль может играть восстановление кремнезема в процессе Плавки и загрязнение стекла выделившимся кремнием.
Кроме взаимного расхождения данных о прозрачности, полученных для различных образцов кварцевого стекла, имеется еще одна
особенность, заслуживающая внимания. Дело в том, что все без исключения опыты говорят за меньшую прозрачность кварцевого стекла по сравнению с кристаллическим кварцем (табл. 34). Продолжая преды-
ТАБЛИЦА 34
Прозрачность кварцевого стекла и кристаллического кварца для ультрафиолетовых лучей (Тзикатотх), 1927)
Длина волны
В /Л[1
Прозрачность пластинки из кварцевого стекла толщиной 1 см с учетом отражения
* %
Прозрачность пластинки из кристаллического кварца толщиной 1 см с учетом отражения в %
218,2 77,0
212,6 47,7
210,6 40,5
206,6 > 2§,6
203,4 24,2
202,6 23,3
199,4 20,0
197,9 19,3
193,0 17,9
187,3 16,5
¦186,7 16,4
98,4 95,2 94,1 91,6 87,6 86,3 83,0 82,0 77,3 75,9 75,6
дущие рассуждения, можно было бы предположить, что это различие в пропускаемое™ ультрафиолетовых лучей обусловливается большим содержанием примесей в кварцевом стекле, нежели в кристаллическом кварце. Однако против этого говорит величина и постоянство расхождения, а также то обстоятельство, что в ряде методов получения плавленого кварца (например при плавке в кислородном пламени отдельных кристалликов)-возможность загрязнения инородными примесями сведена до минимума. Следует признать, что имеется большая доля вероятия в объяснении меньшей прозрачности кварцевого стекла, по сравнению с кристаллическим кварцем, различиями молекулярной структуры. Как бы то ни было, но вопрос окончательно разрешенным считаться не может, и остается только пожелать, чтобы более детальные исследования внесли в него ясность. Было бы весьма интересно например исследовать прозрачность для ультрафиолетовых лучей образцов стекла, полученных в условиях, полностью устраняющих возможность попадания инородных примесей (плавка в вакуумной печи с помощью концентрируемого пучка тепловых лучей или потока электронов и т. д.), и сравнить результаты с прозрачностью кристаллов, послуживших сырьем для плавки.
Перейдем теперь к анализу численных результатов опытов по измерению прозрачности кварцевого стекла для утрафиолетовых лучей. К настоящему времени мы имеем в этой области работы Schumann 119 (1903), Pfluger 1г° (1904), Hughes121 (1914), . Tsukamoto 122 (1927) и Coblentz 123 (1929). v '
Из этих раб.от наибольшего доверия заслуживают исследования Tsukamoto и Coblentz, но данные последнего, к сожалению, не распространяются на' длины волн короче 240 mjx, т. е. на наиболее интересную, с точки зрения поглощения, область.
92
Schumann исследовал поглощение пластинки толщиной в 10,9 мм> измеряя время экспозиции, необходимой, чтобы вызвать одинаковое почернение фотографической пластинки без кварцевого стекла и со стеклом. При этом им были получены следующие цифры.
Длина волны в ту. . -......
Кварцевое стекло; экспозиция в сек. Воздух; экспозиция в сек......
199 214 231 257 275
180 20 20 20 20
1-2 11—12 І2—13 15-16 16—17
361 20 18—19-
От времени экспозиции, необходимого для одинакового почернения пластинки, можно перейти к отношению интенсивностей, пользуясь формулой Schwarzschied, имеющей вид
D = kJtP,
где р—константа, зависящая как от сорта пластинок, так и от условий их обработки, к — коэфициент пропорциональности, J — интенсивность падающих лучей и t — время экспозиции. Константа р обычно колеблется от 0,8 до 1. Поскольку численное значение этой константы в опытах Schumann нам неизвестно, результаты этих опытов могут дать лишь качественную картину поглощения ультрафиолетовых лучей кварце-
ЕЫМ СТеКЛОМ.
Pfluger исследовал прозрачность для ультрафиолетовых лучей пластинки толщиной в 2,81мм. Согласно его данным линия 200 тр. практически поглощается этой пластинкой полностью. При длине волны 210 тр. пропускаемость без учета отражения равна 56%. Введя поправки на отражение и пересчитав на толщину в 1 см, получаем прозрачность для длины волны 210 тр, равную 17,5%.
