Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Был принят необычный, но рациональный метод исследования: вместо традиционного детального выяснения диаграмм кристаллизации многочисленных разрезов тройных систем начали сразу изучать область стеклообразования вначале тройных, затем псевдотройных, псевдочетверных и т. п. систем. Это оказалось кратчайшим путем синтеза стекол, обладающих нужными оптическими постоянными, а также необходимыми технологическими эксплуатационными свойствами: вязкостью, кристаллизационной способностью, химической устойчивостью и т. д.
Естественно, постановка столь важных исследований вскоре привлекла к себе ряд новых участников как в лабораториях, так и
29
в промышленности оптического стекловарения, поставила перед химической промышленностью задачи улучшения качества и расширения производства соединений редкоземельных элементов.
В настоящее время промышленностью выпускается 13 марок стекол типа СТК и ТБФ, входящих в ГОСТ 3514—67 и ОСТ 3-69—70, разработанных К. С. Евстропьевым с сотрудниками на основе редкоземельных элементов, за что К- С. Евстропьеву, М. С. Генриху и другим товарищам в 1970 г. была присуждена Государственная премия.
В конце 50-х годов по инициативе К- С. Евстропьева начинаются работы по халькогенидным стеклам. Характерной особенностью этих стекол является их прозрачность в далекой ИК-области спектра. Было известно, что в одном из учреждений военно-морского флота США Фрерихсом разработано халькогенидное стекло с высокой прозрачностью в ИК-области. Работы по ИК-стеклам велись также в Государственном институте стекла в Москве. Из спектров пропускания, приведенных в публикациях, стало ясно, что получен был стеклообразный сульфид мышьяка.
Первые же опыты показали, что получение этого материала не представляет особых трудностей, нужно было только тщательно очищать исходное сырье. Однако стекло это мягкое, легкоплавкое, и применение его может быть весьма ограниченным. Тогда К- С. Евстропьев широко поставил разработку халькогенидных стекол. К участию в этих исследованиях были привлечены профессор Р. Л. Мюллер, В. Ф. Кокорина, Л. Г. Айо, А. М. Ефимов. В начале работы опыты синтеза стекол бывали неудачными и даже кончались взрывами. В связи с этим Р. Л. Мюллер рассмотрел кинетику и термохимию процесса и предложил такой режим, при котором взрывы были предотвращены. По результатам этих разработок получен ряд свидетельств на изобретения, исследована способность к стеклообразованию и другие свойства многокомпонентных систем из элементов III, IV, V, VI групп периодической системы Д. И. Менделеева (до 20 элементов); разработки внедрены в промышленность, выпускающую сейчас 11 марок инфракрасных стекол на халькогенидной основе.
Следующим циклом исследований, предпринятых по инициативе и под руководством К- С. Евстропьева (А. К. Яхкинд, Н. В. Овчаренко), было изучение стекол на основе двуокиси теллура. Это многоплановое исследование в совершенно ранее неизученной области привело к получению ряда оптических промышленных стекол с показателем преломления выше 2.
В начале 60-х годов К. С. Евстропьев обратил внимание на влияние газовой атмосферы в процессе варки на свойства стекол. Одним из обстоятельств, сыгравших известную роль в постановке работ, послужило участие К- С. Евстропьева в Вашингтонском конгрессе по стеклу в 1962 г. Один из докладов на этом конгрессе был посвящен влиянию газовой атмосферы на спектральные характеристики фосфатных стекол. Практическим выходом из
30
этих работ стало получение стекла без водяной полосы поглощений в области 2,7 мкм, а также получение высокооднородных стекол на фторобериллатной основе. Постановка К. С. Евстропьевым работ по получению фторидных стекол имеет значение, которое трудно переоценить. Известно, что кристаллические оптические материалы обладают целым рядом весьма ценных качеств. Они далеко перекрывают область прозрачности силикатных (и других промышленных) стекол в длинно- и коротковолновой части спектра, обладают особым ходом дисперсии, позволяющим рассчитывать более совершенные оптические приборы.
Вместе с тем получение оптических кристаллов требует оборудования, несравненно более совершенного по сравнению с оборудованием для оптического стекловарения. Кристаллы обладают совершенной спайностью, следовательно, их механическая прочность, как правило, меньше чем у стекла. Наконец, кристаллы обладают совершенно определенными оптическими константами, характерными для любого определенного химического соединения, так что легкость подбора материалов с нужными свойствами здесь более ограничена, чем при применении стекол.
В принципе фторидные стекла обладают прозрачностью, близкой к кристаллам, не имеют спайности (прочнее кристаллов), а в зависимости от химического состава могут получать желаемые значения оптических постоянных. И хотя в настоящее время фторидные стекла еще не доведены до промышленного производства, нет никакого сомнения, что ученики и последователи К. С. Евстропьева успешно решат эту задачу и будет сделан еще один весомый вклад в технический прогресс оптического приборостроения.
