Основные линейного отжига оптического стекла - Данюшевский Е.Э.
Скачать (прямая ссылка):
Но одной линейности остывания еще недостаточно. Если скорость остывания хотя и постоянна, но велика, то это вызовет большой перепад температуры в печи и в отдельных заготовках, что удлинит переходный период от выдержки к охлаждению в точках, далеких от периферии печи, т. е. в центральной области печи и в Центре толстых заготовок. Во время переходного периода скорость остывания не постоянна; отсюда следует, что в случае большой скорости снижения температурные кривые в разных заготовках и в одной и той же заготовке уже не будут одинаковыми и отожженное стекло не будет структурно' достаточно однородным.
1 Если не учитывать оптической неоднородности 2-го рода, происходящей от остаточных напряжений в отожженном стекле (см. гл. II, § 4).
* Инерционным называется такой отжиг стекла, при котором после выдержки печь выключается и охлаждается естественно по инерции. Примером может служить отжиг стекла в стекловаренном горшке под теплоизолирующим кожухом после вывода его из печи по окончании варки стекла. Ст.екло,. инерционно отожженное в стекловаренном горшке, .носит название горшко-зого стекла
4 Г.
Кроме того, большой перепад температуры в заготовках вызывает у них заметные по величине остаточные напряжения, что в свою очередь приводит к заметной неоднородности 2-го рода.
Итак, достаточным условием получения структурно' абсолютно однородного стекла как партии заготовок во всей печи, так и каждой из заготовок этой партии является длительная выдержка при отсутствии перепадов температуры в загрузочном пространстве печи, строгая линейность и малая скорость снижения температуры в области отжига при отсутствии перепадов температуры по поверхности загрузочного пространства. Такой отжиг можно назвать «идеальным».
Практика показала, что к идеальному отжигу и к идеальной печи для такого отжига можно подойти сколь угодно близко. Поэтому рассмотрение законов идеального отжига представляет большой интерес не только с теоретической, но и с практической точки зрения.
Такой подход к изложению теории отжига стекла по показателю преломления вполне оправдан, так как многие физические теории основаны на «идеальных» принципах. Такова, например, теория идеального газа, идеальной жидкости, идеального твердого тела. Однако законы, выведенные теоретически, исходя из этих принципов, хорошо отражают реальные законы материального мира в том смысле, что в природе существуют такие газы, жидкости и твердые тела, физические свойства которых практически не отличаются от теоретически рассчитанных свойств идеальных тел.
Достаточное условие для степени медленности охлаждения стекла в области отжига в идеальной печи, т. е. для величины h, обеспечивающее полное отсутствие в стекле неоднородностей 1-го рода л получение заданной неоднородности 2-го рода, в зависимости от размера заготовки и размера и свойств печи отжига выведено в § 4 гл. III.
Отжигом по показателю преломления можно решить три задачи:
1) доведение абсолютного значения показателя преломления (и дисперсии) стекла до заданного уровня, что, как увидим ниже, осуществимо лишь в весьма узких пределах;
2) достижение заданной однородности партии заготовок по показателю преломления, которая определяется наибольшей разностью показателя стекла отдельных заготовок партии;
3) обеспечение заданной оптической однородности каждой заготовки стекла; мелкая и средняя оптика в настоящее время оценивается ее разрешающей силой, а крупная — еще и краевыми и торцевыми напряжениями. При этом напряжения позволяют судить о неоднородностях 2-го рода, а разрешающая сила — о совокупном влиянии неоднородностей 1-го и 2-го родов.
Отжиг оптического стекла по показателю преломления, особенно при решении двух последних задач, сложнее, чем отжиг по напряжениям, и требует значительно лучших печей и аппаратуры.
Для установления режимов отжига оптического стекла по показателю преломления необходимо знать законы такого отжига, т. е. законы изменения показателя преломления стекла в период его
42
выдержки и охлаждения- в печи. Поэтому следует рассмотреть, как изменяется показатель преломления стекла в зависимости от длительности выдерживания его при постоянной температуре и от скорости снижения температуры.
§ 1. Изменение показателя преломления стекла в процессе его выдержки при постоянной температуре
Как указывалось выше, при выдержке закаленного стекла при постоянной температуре 6, лежащей в области отжига, его показатель преломления1 приближается к некоторому равновесному значению N. Уравнение равновесной прямой показателя преломления как функции температуры 0 записывается так:
N=—a'% +&, (27)
где й'>0 и b—постоянные, зависящие от состава стекла. Таким образом, равновесный показатель преломления убывает с температурой.
Угловой коэффициент —а'<^0 равновесной прямой иначе называют «наклоном равновесной прямой». Он получается в результате сложения углового коэффициента —а-<^0 прямой структурного изменения показателя преломления Ns=—ab-\-b\ (фиг. 14), т. е. обусловленного структурными превращениями в нем, и углового коэффициента а"^>0 прямой чисто температурного изменения показателя преломления п, причем п возрастает при увеличении температуры:
