Ve diğer oksitler. Optik cam, lenslerin, prizmaların, küvetlerin vb. imalatında kullanılır. Özel optik camlar, bir grup inorganik, oksit nanotoz şeffaf seramik malzemeler, organik, mineral-organik camlar ve diğer malzemelerden yapılır. Bazı çeşitler, ışık spektrumunun görünen ve görünmeyen kısımlarının farklı ışınlarına karşı seçici şeffaflık, özel şeffaflık ve diğer özel özellikler (örneğin, farklı sertlik, elastikiyet, biyolojik uyumluluk) ile karakterize edilir. Kontakt lenslerin, silikon optik gözlüklerin, apokromatların, IR ışınlarına yönelik lenslerin, X ışınlarının vb. üretimi için gözlüklere özel gereksinimler getirilmektedir.
Özel bir endüstrinin yaratılması - optik cam üretimi
Optik camı işlemek için özel ekipman ve teknolojiler kullanılır. Münhasıran vadesi dolmuş yüksek gereksinimler görüntü kalitesi gereksinimleri, uygulama kapsamının genişletilmesi optik cihazlarözellikleri ve bileşimleri farklı, çok çeşitli özel cam türleri üretmeye ihtiyaç vardı. Optik cam, sıradan camdan farklı olarak, özellikle yüksek şeffaflığa, saflığa, tekdüzeliğe, belirli bir kırılma indisine ve gerekli durumlarda belirli dalga boyu spektrumlarına karşı seçici şeffaflığa (örneğin, gece görüş cihazlarında - IR radyasyonuna karşı şeffaflığa, filtrelerde) sahip olmalıdır. , apokromatlardaki kaplamalar vb.). Bu gerekliliklerin yerine getirilmesi, kimyasal bileşimini önemli ölçüde değiştirir, ileri üretim teknolojisini ve optik camların işlenmesini uygulayarak bunların üretimine olanak tanır. Optik bazlı optik camın bileşimi inorganik malzemeler silikon oksit (SiO 2), soda, borik asit, baryum tuzları, kurşun oksit, florürler, germanyum oksit, optik organik malzemeler - malzemeler gibi polimetil metakrilat Mineral-organik optik camlar (PMMA), ek yeni özelliklerle optik sistemlerin optik yeteneklerinin geliştirilmesine olanak tanır.
Optik cam türleri
Optik camlar ikiye ayrılır:
İnorganik malzemelerden yapılmış cam (İnorganik cam);
Organik malzemelerden yapılmış cam (Organik cam);
Mineral-organik malzemelerden yapılmış camlar (Mineral-organik cam).
İnorganik malzemelerden yapılmış optik camlar
Kuvars camı
Optik kuvars camdan yapılan lensler, bölgede kullanılan doğal kuvars camdan yapılan ana lens grubuyla karşılaştırıldığında, özel, hassas optik sistemler için gerekli olan bir dizi ek optik özelliğe sahiptir. görünür spektrum hafif ve farklı:
SiO 2'ye dayalı camlar arasında en düşük kırılma indisi ( ve D= 1,4584) ve özellikle ultraviyole ışınlar için en yüksek ışık geçirgenliğine sahiptir.
Yüksek termal kararlılık, doğrusal termal genleşme katsayısı 1·10 -6 K -1'den düşük (20 ila 1400°C sıcaklık aralığında).
Kuvars camının yumuşama sıcaklığı 1400°C'dir.
İyi bir dielektrik - elektriksel iletkenlik 20 °C'de 10 −14 - 10 −16 Ohm -1 m -1 olduğundan, 20 °C sıcaklıkta ve 10 6 Hz frekansta dielektrik kayıp tanjantı 0,0025-0,0006'dır.
Silikon cam
Günümüzde üretimde çeşitli cam türleri kullanılmaktadır. modern teknolojiler alma ve işleme. Elmas aletler, taşlama, süper finisaj ve cilalama için özel macunlar dahil olmak üzere yeni aşındırıcı aletlerin kullanılması, ultra yüksek izotropi, düşük dispersiyonu en iyi şekilde birleştirerek sert ve süper sert optik camların üretimini mümkün kıldı. yüksek değer kırılma indisi (örneğin, silikondan yapılmış camlar, mercekler, aynalar, 1-7 mikron dalga boyu aralığında kırılma indisi n D = 3,49!'dur, X ışınlarını kıran ve odaklayan silikondan yapılmış parabolik mercekler oluşturulmuştur - Optik) silikondan yapılmış elemanlar).
Silikondan yapılmış optik camlar :
ultra yüksek izotropi;
düşük dağılım;
ile en büyük mutlak değer kırılma indisi nD =3,49!;
IR bölgesinde şeffaf 2 mm - 760 nm ölçekler elektromanyetik dalgalar;
X-radyasyon bölgesinde çalışmaya karşı direnç;
Olası maruz kalma koşullarında özelliklerini ve özelliklerini uzun süre koruma yeteneği dış faktörler(mekanik, iklimsel, radyasyon, kimyasal, bakteriyolojik, vb.);
yüksek yoğunluk = 2,33 g/cm3.
tıbbi kullanım için biyouyumluluk (biyocam).
Germanyumdan yapılmış cam
GeO 2 dioksit formundaki germanyum, optik endüstrisinde kullanılan lensler, objektifler vb. gibi optik cihazların imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır.
GeO 2 optik camın özellikleri
Kırılma indeksi n=1,7;
Ayrıca kızılötesi ışık ışınlarına karşı yüksek şeffaflık;
Düşük dağılım;
Yüksek sertlik.
Bu, onu geniş açılı merceklerin imalatında ve optik mikroskopta merceklerin kullanımında optik bir malzeme olarak kullanışlı kılar.
Optik dalga kılavuzlarında optik fiberler için optik malzemeler olarak silikon dioksit ve germanyum dioksit (“kuvars-germanyum”) bazlı bileşimler kullanılır.
Cam eritme için bir yük hazırlarken, germanyum dioksitin kuvars elementleri, silikon bileşenleri vb. ile safsızlıklarının doğru dozajı, lenslerin kırılma indeksinin değerini doğru bir şekilde kontrol etmenize ve ayarlamanıza olanak tanır. Örneğin kuvars-germanyumdan yapılmış camlar, saf kuvarstan yapılmış camlara göre daha düşük viskoziteye ve daha yüksek kırılma indisine sahiptir.
Fiber optik üretiminde, germanyum artık silika fiber için kuvars katkı maddesi olarak titanyumun yerini alıyor ve fiberleri kırılgan hale getiren ısıl işlem sonrası ihtiyacını ortadan kaldırıyor.
Sitall optik gözlük
Cam-seramik optik camlar, UV ışınımının etkisi altında ve ayrıca ışığa duyarlı katkı maddeleri (Au, Ag, Cu bileşikleri) içeren Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 sisteminin camları temelinde üretilir. Camın ısıl işlemi, seçici kristalleşme nedeniyle camın erimesi sırasında ince kristalli faza sahip bir yapının oluşumuna katkıda bulunur. Bu sayede cam malzemelerin çok çeşitli özelliklerine sahip cam-seramik optik malzemeler elde edilmiştir. Mikroelektronik, optik, roket ve benzeri alanlarda uygulama bulurlar. uzay teknolojisi, ışığa duyarlı malzemeler olarak baskı (örneğin, optik baskılı devre kartlarının imalatı için, ışık filtreleri olarak), inşaat vb.
Şeffaf seramik malzemeler
Şeffaf seramik lensler- bu bileşiklerin tek kristallerine yakın bir yoğunluğa sahip ve iletilen ışık ışınlarının minimum saçılımına sahip, yüksek sıcaklıkta presleme işleminde atomik düzenlemenin kübik simetrisi ve kristaller arası sınırlarla oluşturulan, nanotozlara dayalı nanotozlar temelinde elde edilen yarı saydam seramik malzemeler , kısa ve diğer uzunluktaki elektromanyetik dalgalar, sertlik, dağılım bölgesinde yüksek şeffaflık, kırılma indeksi n = 2,08 (CASIO EXILIM EX-S100 ve CASIO EXILIM EX-S500). .
Optik soda silikat camları
Optik soda-silikat camlara yaygın olarak denir kronlar. Fosfor anhidrit ilavesiyle yapılan cama fosfor taç, borik anhidrite borosilikat taç vb. denir. Kurşun içeren optik cama denir. Çakmaktaşı; içeriği% 50'ye kadar - hafif ve% 50'nin üzerinde - ağır çakmaktaşı olduğunda. Çakmaktaşı taçtan daha yüksek bir kırılma indisine sahiptir.
Bu iki cam türü, görünür ışık spektrumunun dalga boyu aralığında çalışan, renk sapmasını azaltan mercekler gibi optik cihazların üretiminde en popüler olanlardır. Pozitif mercekler (merkezde kenarlara göre daha kalın olan) taçtan, negatif mercekler ise çakmaktaşından yapılmıştır. Bir optik cihaz geliştirirken, üreticinin kataloğuna göre her mercek için belirli bir optik cam türü seçilir. Şekil, en yaygın cam türleri için Abbe diyagramını, kırılma indisinin (nD) katsayıya bağımlılığını koordinatlarla göstermektedir. ışık dağılımı (vD). Ayrıca LOMO'dan Abbe diyagramına ve (Vd) - Schott 2000'e bakınız.
Optik camların temel özellikleri tablosu
İnorganik optik cam üretimi
Renkli cam elde etmek için pişirme sırasında beyaz camın bileşimine bakır, altın, selenyum vb. içeren maddeler eklenir.
Optik cam, bir cam eritme fırınına yerleştirilen özel refrakter kaplardaki bir partiden eritilir. Parti, kaynatılan camla aynı bileşime sahip %40'a kadar cam kırıntısı içerebilir. Pişirme işlemi yaklaşık 24 saat sürer. Isıtma genellikle hidrojen brülörleri kullanılarak yapılır ve fırın içindeki sıcaklık 1500 °C'ye ulaşır. Eritme işlemi sırasında cam eriyiği seramik karıştırıcı ile sürekli karıştırılarak homojen bir hale getirilir ve kalite kontrolü için birkaç kez numune alınır. Pişirmenin aşamalarından biri açıklamadır. Bu aşamada, şarja eklenen berraklaştırıcı maddelerden cam kütlesinde büyük miktarda gaz açığa çıkar. Oluşan büyük kabarcıklar hızla yüzeye çıkar ve yol boyunca her durumda pişirme sırasında oluşan daha küçük kabarcıkları yakalar. Camın eritilmesi tamamlandıktan sonra tencere fırından çıkarılarak 6-8 gün süren yavaş soğutmaya tabi tutulur. Kütlenin dengesiz soğuması nedeniyle içinde gerilimler oluşur ve bu da camın çok sayıda parçaya bölünmesine neden olur.
Soğutulduktan sonra cam parçaları boyut ve kaliteye göre sıralanıyor, uygun olanlar daha ileri işlemlere gönderiliyor. İşleme süresini azaltmak için optik parçalar, eritildikten sonra elde edilen sıradan cam parçalarından değil, özel preslenmiş fayans veya boşluklardan yapılır. Kütlenin dengesiz soğumasından kaynaklanan gerilimi önlemek için, bu şekilde elde edilen iş parçaları 500 °C'ye ısıtılır ve ardından tavlama adı verilen elektrikli fırınlarda son derece yavaş bir soğutmaya tabi tutulur. Sıcaklık keskin bir şekilde düşerse camda gerilim oluşacak ve bu da anizotropiye yol açacaktır. ( Anizotropi(Yunanca ánisos - eşit olmayan ve tróros - yön) - ortamın fiziksel (fiziko-kimyasal) özelliklerinin (örneğin, elektriksel iletkenlik, termal iletkenlik vb.) bu ortam içinde farklı yönlerde farklılığı. Anizotropinin nedeni, atomların, moleküllerin veya iyonların düzenli bir şekilde düzenlenmesiyle aralarındaki etkileşim kuvvetlerinin ve atomlar arası mesafelerin farklı yönlerde eşit olmamasıdır. Ayrıca oluşabilir ikincil tatarcık .
Tavlamanın ardından ortaya çıkan iş parçası, optik kalite kontrol cihazları kullanılarak incelenir ve cam kusurlarının boyutunu, yerini ve doğasını gösteren bir kusur haritası hazırlanır.
Optik inorganik camın işlenmesi
Genellikle bir kusur haritası rehberliğinde iş parçası elmas testerelerle daha küçük dikdörtgenler halinde kesilir veya daire testereler kullanılarak silindirler kesilir. Ortaya çıkan boşluklara, gelecekteki optik ürünün şekline mümkün olduğunca küçük bir farkla yakın bir şekil vermeye çalışıyorlar. Ayrıca, sıklıkla dikdörtgen boşluklar plastik deformasyon durumuna kadar ısıtılır ve preslenerek onlardan istenen şekle yakın ürünler elde edilir. Daha sonra bu boşluklar bloklara (genellikle alçıdan yapılır) sabitlenir ve cilalanır. Zımparalama birkaç aşamadan oluşur; Sonraki her birinde giderek daha ince aşındırıcı taneler kullanılır. Her öğütme aşamasından sonra cam yıkanır. Cam cilalandıktan sonra şekli kontrol edilir ve ardından iş parçası cilalanır. Camın parlatılması zaman alıcıdır fiziksel ve kimyasal süreç 3 güne kadar sürer. Parlatma işleminden sonra ürünün kullanıma hazır bitmiş çalışma yüzeyi elde edilir. Bu yüzey korunur, iş parçası bloktan çıkarılır ve blok tekrar monte edilir, ancak iş parçaları diğer tarafı yukarı gelecek şekilde sabitlenir ve diğer çalışma yüzeyleri de benzer şekilde taşlanır ve cilalanır.
Optik inorganik camdaki kusurlar
Optik cam, homojenlik ve izotropi açısından artan gereksinimlere tabidir. Cam kusurları (Cam kusurları - teknik ad homojenliğini ve izotropisini ihlal eden cam kusurları. Özel ilgi Optik cam üretiminde cam kusurlarının giderilmesine öncelik verilmekte; kalınlaştırılmış cam ve genel olarak sanat camı üretiminde, cam kütlesinde dengeyi oluşturmak için sınırlı süre nedeniyle cam üretiminin (erime) gerçek koşullarında ortaya çıkan kabarcıklar, kalıntılar ve diğer homojensizlikler özel optik etkiler yaratmaya hizmet edebilir, fazla hızlı soğutma vesaire.
Kritik optik elemanlara yönelik cam, saf hammaddeler ve özel eritme ve soğutma teknikleri gerektirir. Yani boşluklar için cam en büyük aynalar Optik teleskoplar iç stresi azaltmak için aylarca soğutulur.
Organik malzemelerden yapılmış optik camlar
Optik organik cam (pleksiglas), erimiş malzemenin aşırı soğutulması sırasında belirli koşullar altında oluşmasıyla karakterize edilen sert, kırılgan, tamamen amorf bir malzemedir. polimetil metakrilat(PMMA) (sentetik polimer metil metakrilat). Optik pleksiglas (PMMA) sıklıkla silikat optik cama alternatif olarak kullanılır çünkü BT:
Dayanıklı dış etkiler(nem, soğuk vb.);
Normal camdan daha yumuşak ve çizilmeye karşı hassastır (bu eksiklik çizilmeye dayanıklı kaplamalar uygulanarak düzeltilebilir);
Geleneksel metal kesme takımlarıyla kolay işlenebilirlik;
Lazer kesimi kolay ve gravür için uygun;
İyi şeffaflık ve UV iletir ve x-ışını radyasyonu, yansıtırken kızılötesi ışınlar; pleksiglasın ışık geçirgenliği biraz daha düşüktür (en iyi silikat cam türleri için %99'a karşılık %92-93);
Alkole, asetona ve benzene karşı düşük direnç;
Pleksiglas optik bir malzemedir;
Parçalanmayan malzeme (güvenli ve her türlü taşımada (özellikle uçak yapımında) kullanılır;
Isıtıldığında kolayca kalıplanır;
Su geçirmez malzeme;
Işık ışınlarına, hava koşullarına, uçak benzini ve yağlarının etkilerine karşı nötr.
İki tür pleksiglas vardır - döküm ve ekstrüzyon.
Mineral-organik malzemelerden yapılmış optik camlar
Kontakt lensler şu anda gerekli eğriliği bağımsız olarak koruyan elastik malzemelerden yapılmaktadır.
Sözde yumuşak Lensler, hidrofilik özellikler ve yüksek oksijen geçirgenliğinin birleşimi nedeniyle 30 gün boyunca sürekli olarak kullanılabilen özel silikon hidrojel organik malzemelerden oluşur.
Mercek malzemesi, kural olarak şeffaf veya hafif renkli yapılır (böylece havada ve özellikle su ortamında neredeyse görünmez olan düşmüş bir merceğin bulunması daha kolaydır). Ancak merkezinin renkli olduğu lens çeşitleri de vardır çeşitli renkler veya renk kombinasyonları. Bu, gözlerinizin rengini değiştirmenize veya onu doğada bulunmayan tamamen alışılmadık bir renk haline getirmenize (ve hatta bir tasarım uygulamanıza) olanak tanır. Desenli kontakt lenslerin genellikle optik gücü yoktur ve eğlence amaçlı kullanılır.
Lensler, ön tarafı ve bazen de optik özelliklerini gösteren işaretlerle işaretlenebilir.
Camın optik özellikleri. Optik gözlük
Bizim için “cam” kelimesi donmuş ya da sinterlenmiş bir şey olarak algılanmıyor. Bizim için “ışık” kelimesiyle eşanlamlı hale geldi. Yani bilinçaltı düzeyde bile optik özelliklerini değerlendiriyoruz. Bunlaraözellikleri şunları içerir: ışık yansıması ve kırılması, yarı saydamlık ve ışık emiliminin yanı sıra dağılım ve ayrışma.
Camın optik özellikleri kavramı
Pencereden sokaktaki her şeyi görüyoruz ve ışık ışınlarını iletme özelliğine camın yarı saydamlığı denir. Ancak odadan sokağa çıktığımızda oradaki renklerin daha parlak, tonlarının farklı olduğunu fark ediyoruz. Işığın bir kısmının ulaşmadığı ve yol boyunca kaybolduğu ortaya çıktı. Nerede?
Güneşli "tavşanları", gün batımında parlayan pencereleri neden unuttuk? Işığın bir kısmı cama girmeden yansır. Bu, optik ışınlar iki ortamın (bizim durumumuzda hava ve cam) sınırında yansıtıldığında yaygın bir olgudur. Kesinlikle dik bir geliş açısıyla, ışınların bir kısmı belirli bir açıyla düştüğünde geri döner; açıya eşit yansımalar".
Işık huzmesi camın içine girdiğinde kırılır (suya batırılmış bir çubuk parçasının yönünün suda görsel olarak nasıl değiştiğini unutmayın). Doğru, pencere camının kalınlığı küçüktür, bu nedenle pratikte kırılmayı fark etmeyiz. Camın yoğunluğu arttıkça kırılma da artar. Yani kristal ve kuvars camı sıradan pencere camına göre daha fazla kırılmaya sahiptir.
Ancak, cama düşen tüm ışığı% 100 olarak alırsanız, yansıyan ve kırılan ışığı toplarsanız, yüz değil, yalnızca% 88-91 civarında elde ettiğiniz ortaya çıkar. Gelen ışınların önemli bir kısmı nereye gitti? Ve cam tarafından emildiler. Camda her zaman her birinin kendine has rengi olan yabancı maddeler bulunur. Belirli bir dalga boyuna sahip ışınları seçici olarak emerler ve bu kayıptır.
Abajurların ve buzlu lambaların ışığı daha yumuşak hale getirdiğini fark ettiniz mi? Gerçek şu ki, ışık huzmesi düz bir çizgide hareket ediyor. Bu nedenle yoğun aydınlatma gözlerimizi rahatsız edecektir. Bu ışınlar farklı yönlere dağılırsa aydınlatma aynı yoğunlukta ancak yumuşak olacaktır.
Işık pencere camından ayrışmaz; bunun için bir prizmaya ihtiyaç vardır. Eğer camda gökkuşağı renkleri görüyorsak, o zaman cam tekdüze değildir, bu da kusurlu olduğu anlamına gelir. Normal camdaki spektrumu yalnızca yüzeylerinde gözlemleyebiliriz.
Optik cam
Bu tür, özel bileşimlerden yapılan ve optik aletlerde kullanılan camları içerir. Şeffaflık, saflık, tekdüzelik ve renksizlik açısından sıradan pencere camından büyüklük sırasına göre farklı olması gerektiği açıktır. Onlar için sürdürülmeleri gerekiyor gereksinime göre kurulmuş kırılma indisi ve dağılım (ayrışma). Bunlar, her bir optik cam için temel zorunlu özelliklerdir; bunların uygulanması, üretimi karmaşık hale getirir.
Optik camların ana bileşenleri: silika, borik asit, soda, baryum tuzları ve florür tuzları, borik asit ve kurşun oksit. Kompozisyon, özelliklerini belirler ve bunları iki türe ayırır: kronlar ve çakmak taşları. Taçlar sodyum silikat camlardır ve düşük kırılma indeksi ve yüksek dağılım ile karakterize edilirler. Kurşun içeren cama çakmaktaşı denir. Yüksek kırılma indeksi ve düşük dağılım katsayısı ile karakterize edilirler.
Silikat olmayan yeni optik cam türleri zaten mevcut. Florür, fosfat veya borat bazlıdırlar. Bu tür gözlüklerin avantajı daha az fark edilir olmalarıdır. geri bildirim kırılma ve dağılım arasında, yani düşük dağılım ile düşük kırılma gibi özellikler iletilebilir.
Cam ve cam ürünleri hakkında daha fazla bilgi:
-
-
-
, ortalama varyans Ve dağılım katsayısı. Bazı durumlarda optik camları karakterize etmek için kullanılır. kısmi varyanslar ve akraba kısmi varyanslar.
Kırılma indeksi
Optik cam, bir cam eritme fırınına yerleştirilen özel refrakter kaplardaki bir partiden eritilir. Parti, kaynatılan camla aynı bileşime sahip %40'a kadar cam kırıntısı içerebilir. Pişirme işlemi yaklaşık 24 saat sürer. Isıtma genellikle hidrojen brülörleri kullanılarak yapılır ve fırın içindeki sıcaklık 1500 °C'ye ulaşır. Eritme işlemi sırasında cam eriyiği seramik karıştırıcı ile sürekli karıştırılarak homojen bir hale getirilir ve kalite kontrolü için birkaç kez numune alınır. Pişirmenin aşamalarından biri açıklamadır. Bu aşamada, şarja eklenen berraklaştırıcı maddelerden cam kütlesinde büyük miktarda gaz açığa çıkar. Oluşan büyük kabarcıklar hızla yüzeye çıkar ve yol boyunca her durumda pişirme sırasında oluşan daha küçük kabarcıkları yakalar. Camın eritilmesi tamamlandıktan sonra tencere fırından çıkarılarak 6-8 gün süren yavaş soğutmaya tabi tutulur. Kütlenin dengesiz soğuması nedeniyle içinde gerilimler oluşur ve bu da camın çok sayıda parçaya bölünmesine neden olur.
Soğutulduktan sonra cam parçaları boyut ve kaliteye göre sıralanıyor, uygun olanlar daha ileri işlemlere gönderiliyor. İşleme süresini azaltmak için optik parçalar, eritildikten sonra elde edilen sıradan cam parçalarından değil, özel preslenmiş fayans veya boşluklardan yapılır. Kütlenin dengesiz soğumasından kaynaklanan gerilimi önlemek için, bu şekilde elde edilen işlenmemiş parçalar 500 °C'ye ısıtılır ve daha sonra tavlama adı verilen elektrikli fırınlarda son derece yavaş bir soğutmaya tabi tutulur. Sıcaklık keskin bir şekilde düşerse camda gerilim oluşacak ve bu da anizotropiye yol açacaktır. Ayrıca oluşabilir ikincil tatarcık.
Tavlamanın ardından ortaya çıkan iş parçası, optik kalite kontrol cihazları kullanılarak incelenir ve cam kusurlarının boyutunu, yerini ve doğasını gösteren bir kusur haritası hazırlanır.
Teknolojik kusurlar
Optik camlardaki teknolojik kusurlar arasında taşlar, kabarcıklar, tatarcıklar, pus, çizgiler ve stres yer alır.
- Taşlar camın erimesi sırasında kaptan ayrılan küçük, opak parçacıklar veya yükün erimemiş parçacıklarıdır. Az sayıda ve küçük boyuttaki taşlar, eğer odak düzlemi içinde ya da yakınında bulunmuyorlarsa, camdan geçen ışığın sadece küçük bir kısmını bloke ettikleri için görüntü kalitesini etkilemezler.
- Kabarcıklar Reaksiyona giren yükün kurucu kısımlarından gazların salınması nedeniyle cam eritme işlemi sırasında oluşur. Cam üretiminde neredeyse kaçınılmazdır. Kabarcıkların yüzeylerinde lens alanının geri kalanından önemli ölçüde daha büyük açılarla kırılan ışık ışınları, kameranın ve lens çerçevesinin iç yüzeyleri tarafından neredeyse tamamen emildiğinden, kabarcıklar ışığın saçılmasına ve bir miktar görüntü parlaklığı kaybına neden olur.
- Tatarcık temsil etmek büyük küme Cam kütlesinde hacminin önemli bir bölümünü kaplayan küçük kabarcıklar vardır. Midge saçılmaya neden olur büyük miktarışık camdan geçiyor.
- Dymki cam ortamda örümcek ağı veya hafif dalgalı bir pus görünümüne sahiptir. Esas olarak presleme işlemi sırasında oluşan kıvrımların sinterlenmesinden ve ayrıca daha önce fark edilmeyen çatlakların sinterlenmesinden kaynaklanırlar.
- Svili Cam kütlesinin eşit olmayan kırılma indeksi nedeniyle cam kütlesinde şeffaf şeritler veya iplikler şeklinde gözlenir. Bir bardak suya damlatılan doymuş şeker çözeltisinin bir damlasıyla karşılaştırıldığında şeker hakkında fikir verebilir. Çözündüğünde, bir damla çözelti suda dalgalı çizgiler ve iplikler şeklinde açıkça görülebilen bir iz oluşturacaktır.
- Gerilimler Genellikle üretim süreci sırasında eşit olmayan şekilde soğutulmasından kaynaklanan cam heterojenliği nedeniyle ortaya çıkar. Mekanik olarak gergin durum cam çift kırılma adı verilen duruma neden olur. Normal şartlarda çift kırılma gözle görülmez ve camın kontrol edilmesiyle belirlenir. özel cihaz- polariskop. Doğrudan optik parçalarda, parçanın kendi kütlesinin etkisi altında veya çerçevelere sabitlenirken cam üzerindeki baskı nedeniyle gerilim (ve buna karşılık gelen çift kırılma) ortaya çıkabilir.
Optik camlar için kategoriler ve kalite sınıfları oluşturulmuştur (GOST 23136-93). Yani, tüm kusur yelpazesi, cam markalarını içermesi gereken aralıklara (sayılarına, boyutlarına, şekillerine göre) bölünmüştür. Renksiz optik cam için GOST 3514-94 (eski adıyla GOST 3514-76) standartları vardır. Renkli optik camlar için - GOST 9411-91 (eski adıyla GOST 9411-76).
Optik cam belirli amaçlar için üretildiğinden, yalnızca kusurların varlığı değil, aynı zamanda optik göstergelerin normdan sapmaları da standartlaştırılır. Kalite kriterlerini önceden belirlerseniz ihtiyacınıza uygun camı seçmeniz daha kolay olur.
İşleme
Genellikle bir kusur haritası rehberliğinde iş parçası elmas testerelerle daha küçük dikdörtgenler halinde kesilir veya daire testereler kullanılarak silindirler kesilir. Ortaya çıkan boşluklara, gelecekteki optik ürünün şekline mümkün olduğunca küçük bir farkla yakın bir şekil vermeye çalışıyorlar. Ayrıca, sıklıkla dikdörtgen boşluklar plastik deformasyon durumuna kadar ısıtılır ve preslenerek onlardan istenen şekle yakın ürünler elde edilir. Bu boşluklar daha sonra bloklara (genellikle alçıdan yapılır) sabitlenir ve cilalanır. Zımparalama birkaç aşamadan oluşur; Sonraki her birinde giderek daha ince aşındırıcı taneler kullanılır. Her öğütme aşamasından sonra cam yıkanır. Cam taşlandıktan sonra iş parçası parlatılır ve ardından şekli (şekli) kontrol edilir. Cam parlatma, 3 güne kadar süren uzun süreli fiziksel ve kimyasal bir işlemdir. Parlatma işleminden sonra ürünün kullanıma hazır bitmiş çalışma yüzeyi elde edilir. Bu yüzey korunur, iş parçası bloktan çıkarılır ve blok tekrar monte edilir, ancak iş parçaları diğer tarafı yukarı gelecek şekilde sabitlenir ve diğer çalışma yüzeyleri de benzer şekilde taşlanır ve cilalanır.
Optik kaplama
Parlatma işleminden sonra cam yüzeyinin kalitesi izlenir ve ardından ürünün özelliklerini iyileştirmek için genellikle dielektrik olan ince şeffaf filmler uygulanarak optikler netleştirilebilir. Bu filmler optik özellikleri iyileştirir ve örneğin camın nemli bir atmosfere uzun süre maruz kaldığında bulanıklaşmaya karşı korunması gibi mekanik özellikleri iyileştirebilir.
Hikaye
Optik cam, yani yeterli kimyasal ve fiziksel homojenliğe sahip ve spesifik optik özelliklere sahip cam elde etmeye yönelik ilk ciddi girişimlerden biri, XVII yüzyıl. Bu nedenle, Alman kimyager Johannes Kunckel'in "Ars vitraria deneyselis" (1689) adlı çalışması, camın bileşenleri olarak borik ve fosforik asitlerden ve bileşim açısından bazı modern çeşitlere benzeyen borosilikat tacından bahseder. 1663 yılında İngiliz Tilson'un patentinde kurşun oksidin "Flint camına" dahil edilmesinden bahsedildi ve 18. yüzyılda bu cam, önce Chester Moore Hall (1729) tarafından akromatik merceklerin üretiminde kullanılmaya başlandı ve daha sonra , daha büyük bir başarıyla, Peter Dollond (1758) tarafından.
Başlangıç endüstriyel üretim optik cam, Fraunhofer ile birlikte Utzschneider'de 400 kg'a kadar kapasiteye sahip kaplarda iyi optik cam üretmek için az çok güvenilir bir yöntem sunmayı başaran İsviçre Guinan'ın uzun yıllar süren çalışmasının sonucu olarak düşünülebilir. Benediktbeuern'deki (Bavyera) fabrika. Başarının anahtarı, Guinan'ın icat ettiği, camın içine dikey olarak indirilen bir kil çubuğunun dairesel hareketlerini kullanarak pişirme sırasında eriyiği mekanik olarak karıştırma tekniğiydi. 1811'de Guinan ve Fraunhofer iki tür optik camı piyasaya sürdü: taç (%72 SiO 2, %18 K 2 O, %10 CaO) ve çakmaktaşı (%45 SiO 2, %12 K 2 O, %43 PbO)
Tasarlandı işlem 200-250 mm çapa kadar oldukça tatmin edici lensler üretilmesini mümkün kıldı. Ancak 19. yüzyılın ilk yarısında cam fabrikalarının ürettiği optik cam çeşitleri pratikte iki tiple sınırlıydı.
19. yüzyılın ikinci yarısında Alman kimyager Otto Schott, Ernst Abbe'nin önerisi üzerine çeşitli bileşenlerin camın özellikleri üzerindeki etkisine ilişkin temel bir çalışma yürüttü ve 1884'te O. Schott ve E. Abbe ve K. Zeiss, Jena'da çeşitli optik cam türleri üretmeye başlayan bir tesis kurdu
Bağlantılar
Wikimedia Vakfı.
2010.Büyük Politeknik Ansiklopedisi optik cam - - [L.G. Bilgi teknolojisi üzerine İngilizce-Rusça sözlük. M.: Devlet Teşebbüsü TsNIIS, 2003.] Konular Bilişim teknolojisi genel olarak TR optik cam...
Büyük Politeknik Ansiklopedisi Teknik Çevirmen Kılavuzu - Optinis stiklas statusas T sritis chemija apibrėžtis Labai skaidrus, visiškai vienalytis stiklas. atitikmenys: ingilizce. optik cam rus. optik cam...
Büyük Politeknik Ansiklopedisi Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
- optinis stiklas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. optik cam vok. optisches Glas, n rusya. optik cam, n pranc. verre optique, m … Fizikos terminų žodynas Son derece şeffaf, homojen, kimyasallara dayanıklı cam. Hangi O. s kombinasyonuna bağlı olarak, kesin olarak belirlenmiş optik özellikler, kırılma indisi (1.47'den 2.04'e kadar) ve dağılım katsayısı (70'den 78'e kadar) ile üretilir.
Büyük Sovyet Ansiklopedisi Son derece şeffaf, homojen, kimyasallara dayanıklı cam. Hassas bir şekilde belirlenmiş optiklerle üretilmiştir. O. s kombinasyonuna bağlı olarak kırılma indeksi (1.47'den 2.04'e) ve dağılım katsayısı (70'den 25.4'e kadar) ile. taçlara bölünmüş... ...
Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü İNORGANİK CAM, yarı amorf bir katıdır ve kısa menzilli düzene sahip olmasına rağmen (bkz. KISA VADELİ DÜZEN), parçacıkların düzenlenmesinde uzun menzilli düzenden yoksundur (bakınız UZUN ARALIKLI DÜZEN VE KISA-KISA DÜZEN). İÇİNDE modern anlayış konsept... ...
Ansiklopedik Sözlük
Cam: Cam, silikon oksitlerden veya diğer "cam oluşturucu oksitlerden" ve "modifiye edici oksitler" ve diğer kökenli bazı maddelerden oluşan katı inorganik amorf bir malzemedir (şeffaf veya opak).... ... Vikipedi
Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Cam (anlamlar). Skithos. Renkli cam. Doğu Akdeniz. 1. yüzyılın ilk yarısı Hermitage ... Vikipedi
Cam türleri
Camın detaylı bir çalışmasında teknik şartlara bağlı olarak aşağıdakiler incelenir: fiziko-kimyasalözellikler: viskozite, yüzey gerilimi, iç gerilimler yumuşama sıcaklığı, özgül ağırlık, basınç dayanımı, çekme ve bükülme, sertlik, elastik modül, gaz geçirgenliği, ısıl genleşme, ısı kapasitesi, ısıl iletkenlik, elektriksel iletkenlik, dielektrik kayıplar, kırılma indisi, spektrumun görünen ve görünmeyen kısımlarındaki spektral özellikler, kimyasal direnç, kristalleşme yetenek ve diğerleri. Çekme mukavemeti camın kalınlığına ve ısıl işlemine bağlıdır. Şeffaf kuvars camı en yüksek ısı iletkenliğine sahiptir.
Ana cam türlerinin özellikleri
OPTİK CAM -- şeffaf cam herhangi kimyasal bileşim yüksek derecede homojenliğe sahiptir. %46,4 PbO, %47,0 Si0 ve diğer oksitleri içerir; kronlar - %72 SiO, alkalin ve diğer oksitler.
Optik cam, merceklerin, prizmaların, küvetlerin vb. üretiminde kullanılır. optik aletler 18. yüzyılda üretildi, ancak optik camın gerçek üretiminin ortaya çıkışı, İsviçreli bilim adamı P. Guinan'ın pişirme ve soğutma sırasında cam eriyiğini mekanik olarak dairesel olarak karıştırma yöntemini icat ettiği 19. yüzyılın başlarına kadar uzanıyor. camın içine dikey olarak daldırılmış bir kil çubuğun hareketi. Günümüze kadar korunan bu teknik, yüksek derecede homojenliğe sahip cam elde edilmesini mümkün kılmıştır.
Optik cam üretimi, Alman bilim adamları E. Abbe ve F. O. Schott'un ortak çalışması sayesinde daha da geliştirildi ve bunun sonucunda 1886'da Jena'da (Almanya) Schott ortaklığının ünlü cam fabrikası ortaya çıktı. zaman çok çeşitli modern optik gözlükler üretti.
1914 yılına kadar optik cam üretimi yalnızca İngiltere, Fransa ve Almanya'da mevcuttu. Rusya'da optik cam üretiminin başlangıcı 1916 yılına kadar uzanmaktadır. büyük gelişme ancak Büyük Ekim Devrimi'nden sonra sosyalist devrim Sovyet bilim adamlarının çalışmaları sayesinde D.S. Rozhdestvensky, I.V. Grebenshchikova, G.Yu. Zhukovsky, N.N. Kachalova ve ark. Optik camın temel gereksinimi yüksek derece homojenlik. Homojenliğin olmaması ışık ışınlarının yönlerinden sapmasına neden olur. doğru yol bu da camı kullanım amacına uygun hale getirmiyor.
Optik camın homojenliği kimyasal ve fiziksel faktörlerden dolayı bozulmaktadır. Kimyasal heterojenlik, kimyasal bileşimdeki yerel değişikliklerden kaynaklanır ve pişirme işlemi sırasında optik camın karıştırılmasıyla ortadan kaldırılır. Fiziksel homojensizlik, optik camın soğutma işlemi sırasında oluşan gerilimlerden kaynaklanır ve dikkatli tavlamayla ortadan kaldırılır. Optik camın belirli optik özelliklere sahip olması gerekir; farklı dalga boylarındaki ışınlar için kesin kırılma indisleri. Geniş optik cam yelpazesi çeşitli göstergeler Kırılma ve ortalama dağılım, optik sistemlerin hesaplanmasında ve tasarımında kusurlarını azaltmak, özellikle ikincil spektrumun zararlı etkisini ortadan kaldırmak ve görüntü kalitesini düzeltmek için büyük önem taşımaktadır.
Camın optik özellikleri kimyasal bileşimine bağlıdır. Çeşitli oksit kombinasyonları kullanarak gerekli optik sabit değerlerine sahip cam elde etmek mümkündür. Örneğin bazı optik cam türleri silika (herhangi bir camın ana bileşeni) içermez, diğerleri ise yaygın olarak kullanılan oksitleyici maddeleri içerir, ancak çok büyük miktarlarda.
Optik camın şeffaflığı yüksek olmalıdır; camdaki ışın yolunun her 100 mm'si başına yaklaşık %90-97. Optik cam, nemli bir atmosferin etkisine ve harekete karşı kimyasal olarak dayanıklı olmalıdır. zayıf asitler, onların "lekelenmelerini", yani ellerin dokunuşuna duyarlılığını karakterize eder.
Optik cam üretiminde kullanılan hammaddeler diğer cam türleriyle aynıdır. Ancak hammaddelerin saflığına ilişkin gereksinimler çok yüksektir. Özellikle zararlı kirlilikler Camı renklendiren ve ışık emilimini artıran demir ve krom bileşikleridir. Optik cam tek ve iki hazneli fırınlarda eritilir.
Optik cam üretiminde en önemli işlem, eritme işlemi sırasında ve özellikle soğutma işlemi sırasında camın karıştırılmasıdır. Optik camı kesmek için üç yöntem kullanılır:
- 1) camın tencereyle birlikte soğutulması, ardından parçalara ayrılması ve bu parçaların ısıtılmış halde kalıplanması;
- 2) cam eriyiğinin demir bir kalıba dökülmesi;
- 3) cam eriyiğinin bir masanın üzerine yuvarlanarak bir tabaka halinde dökülmesi.
Optik camlar, cam fabrikaları tarafından çeşitli boyutlarda dikdörtgen parçalar halinde “fayans” ve boşluklar – “presler” (lensler, prizmalar) şeklinde üretilmektedir. Optik camlar ayrıca, optik aletlerde sıklıkla kullanılan ve içinden geçen ışığın spektral kompozisyonunu değiştirmeye yarayan düzlem-paralel plakalar formundaki hassas ışık filtrelerinin üretiminde kullanılan özel renkli renkli camları da içerir. Bu renkli camlar optik cam fabrikalarında optik camla aynı teknikler kullanılarak üretilmektedir.
BİNA CAMLARI - İnşaatta kullanılan cam ürünler. Bina camı, ışık açıklıklarının camlanması, şeffaf ve yarı saydam bölmelerin inşası, duvarların, merdivenlerin ve binaların diğer bölümlerinin kaplanması ve bitirilmesi için kullanılır. Bina camı aynı zamanda camdan (köpük cam ve cam yünü) yapılmış ısı ve ses yalıtım malzemelerini, gizli elektrik kabloları, su temini, kanalizasyon ve diğer amaçlar için cam boruları, mimari detayları, cam takviyeli beton zemin elemanlarını vb. içerir.
Bina camı çeşitlerinin çoğu, ışık açıklıklarının camlanması için kullanılır: pencere camı, aynalı, oluklu, güçlendirilmiş, desenli, çift katmanlı, içi boş bloklar vb. Aynı cam çeşitleri, şeffaf ve yarı saydam bölmeler oluşturmak için de kullanılabilir. .
İnşaatta en yaygın olarak kullanılan pencere camı, erimiş cam kütlesinden, esas olarak bir şeridin dikey veya yatay sürekli gerilmesiyle üretilir; soğudukça ve sertleştikçe gerekli boyutlarda levhaların bir ucundan kesilir. Pencere camının önemli bir dezavantajı, içinden görülen nesneleri (özellikle dar bir açıyla) bozan bir miktar dalgalılığın varlığıdır.
Ayna camı, minimum optik bozulmaya sahip olması nedeniyle her iki tarafta taşlama ve cilalama yoluyla işlenir.
Ayna camı üretmenin modern en yaygın yöntemi, cam eriyiğinin iki şaft arasında yatay sürekli haddelenmesi, kalıplanmış şeridin bir tünel fırında tavlanması, mekanize ve otomatik konveyör ünitelerinde taşlama ve cilalama işlemlerinden oluşur. Ayna camı 4 kalınlıkta üretilir. mm ve üzeri (inç özel durumlar- 40 mm'ye kadar) pişirmek için yüksek kaliteli malzemeler kullanılır, bu nedenle sıradan pencere camlarından daha yüksek ışık geçirgenliğine sahiptir; esas olarak kamu binalarında, mağaza vitrinlerinde ve ayna yapımında pencere ve kapıların camlanması için kullanılır; mekanik özellikler pencere camının mekanik özelliklerinden çok az farklıdır. Haddelenmiş desenli cam, biri oluklu olmak üzere iki merdane arasında yuvarlanarak elde edilen desenli bir yüzeye sahiptir; hem renksiz hem de renkli olarak üretilmekte olup; dağınık ışığın gerekli olduğu durumlarda kullanılır. İç bölmelerde, kapı panellerinde ve merdiven camlarında buzlu veya buzlu desenli desenli camlar kullanılır; pencere veya ayna camının yüzeyinin işlenmesiyle yapılır.
Mat desen, yüzeyin şablonun altına kum jeti ile işlenmesiyle elde edilir. Kurutma işlemi sırasında yüzeye çıkan hayvansal tutkal tabakasının uygulanmasıyla cam üzerinde ayaz desenine benzeyen bir desen elde edilir. üst katmanlar bardak Güçlendirilmiş cam, kalınlığında tel örgü içerir; normalden daha dayanıklıdır; darbelerle kırıldığında veya bir yangın sırasında çatladığında, parçaları takviye ile bağlanarak dağılır; Bu nedenle endüstriyel ve kamu binalarında, asansör kabinlerinde, merdivenlerde ve yangın duvarı açıklıklarında cam fenerler için güçlendirilmiş cam kullanılmaktadır.
Ayrı bir tamburdan sarılmış tel örgünün haddelenmesiyle rulolar arasında sürekli haddeleme yöntemiyle üretilir. Oluklu asbestli çimento levhalara benzeyen oluklu güçlendirilmiş cam, bölmeler, fenerler ve cam galerileri ve geçitleri kapatmak için kullanılır.
Hava veya ışık emici katmana sahip (örneğin cam elyafından yapılmış) çift (toplu) camlar iyi ısı yalıtım özelliklerine sahiptir; 2 pencere camının tela çerçeve ile yapıştırılmasıyla yapılır. Hava boşluklu çift camın kalınlığı 12-15 mm'dir. İçi boş cam bloklar, iki cam yarım kutunun preslenmesi ve ardından kaynaklanmasıyla yapılır; özellikle endüstriyel binalarda ışık açıklıklarını doldurmak için kullanılır; işyerlerinin iyi aydınlatılmasını sağlar ve yüksek ısı yalıtım özelliklerine sahiptir.
Bloklar, metal bağlamalarla bağlanmış paneller şeklinde harç kullanılarak açıklıklara döşenir. Kaplama camı (marblit), opak renkli bir cam levhadır. Cam eriyiğinin bir döküm masasında periyodik olarak haddelenmesi ve ardından tünel fırınlarında tavlanmasıyla üretilir. Konut ve kamu binalarının cephelerini ve iç mekanlarını bitirmek için kullanılır. Kaplama camı ayrıca renkli metalize camı da içerir.
KUVARS CAM - en az %99 SiO- (kuvars) içerir. Kuvars camı, kristal kuvars, kaya kristali, damar kuvars veya saf kuvars kumunun en saf çeşitlerinden 1700° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda eritilir. Kuvars camı şeffaftır ultraviyole ışınları, çok var yüksek sıcaklık Düşük genleşme katsayısı nedeniyle erime dayanıklıdır ani değişim sıcaklıklara, suya ve asitlere dayanıklıdır. Kuvars camı laboratuvar cam eşyalarının, potaların, optik aletlerin, yalıtım malzemelerinin, tıpta kullanılan cıva lambalarının (“dağ güneşi”) vb. üretiminde kullanılır.
ORGANİK CAM (pleksiglas), metakrilik asit metil esterin polimerizasyonu sırasında oluşan şeffaf, renksiz bir plastik kütledir. Mekanik işleme kolaylıkla uygundur. Uçak ve makine mühendisliğinde cam levha olarak, ev eşyalarının, laboratuvarlarda koruyucu ekipmanların vb. imalatında kullanılır.
ÇÖZÜNEBİLİR CAM - sodyum ve potasyum silikatların (veya yalnızca sodyumun) bir karışımı, sulu çözeltiler bunlara denir sıvı cam. Çözünür cam, aside dayanıklı çimento ve betonların üretiminde, kumaşların emprenye edilmesinde, yangına dayanıklı boyaların, silika jelin üretiminde, zayıf toprakların güçlendirilmesinde, ofis tutkalı vb. için kullanılır.
KİMYASAL-LABORATUVAR CAMI - yüksek kimyasal ve termal dirence sahip cam. Bu özellikleri arttırmak için cam bileşimine çinko ve bor oksitler eklenir.
FİBERGLASS, erimiş camın gerilmesi veya parçalanmasıyla elde edilen, pürüzsüz bir yüzeye sahip, kesinlikle silindirik şekilli yapay bir elyaftır. Kimya endüstrisinde sıcak asidik ve alkali çözeltilerin filtrelenmesi, sıcak hava ve gazların arıtılması, asit pompalarında salmastra kutusu ambalajlarının yapılması, fiberglasın güçlendirilmesi vb. için yaygın olarak kullanılır.
Ve diğer bileşenler.
Camın temel optik özellikleri
Optik camın temel özellikleri aşağıdakilerle karakterize edilir: kırılma indisi, ortalama varyans Ve dağılım katsayısı. Bazı durumlarda optik camları karakterize etmek için kullanılır. kısmi varyanslar ve akraba kısmi varyanslar.
Kırılma indeksi
Monokromatik radyasyonun zayıflama indeksi ile standart bir A kaynağının beyaz ışığının zayıflama indeksi birbirinden ayrılır ve kullanılır.
A kaynağından gelen radyasyonun beyaz ışığına yönelik zayıflama indeksinin değerine dayanarak, sınır değerlerle belirlenen sekiz kalite kategorisi oluşturulmuştur. μ Bir (\displaystyle \mu _(A)) .
İlkine en yüksek kategori, cam dahil μ Bir (\displaystyle \mu _(A)) 0,0002 ila 0,0004 cm−1 aralığında yer alır. Bu tür camlar için 10 cm kalınlığındaki katmanın iç geçirgenliği 0,991 ile 0,995 arasında değişmektedir.
Sekizinci ve en düşük kategoriye ait olan camlar μ Bir (\displaystyle \mu _(A)) 0,0066 ile 0,013 cm−1 arasında değişmektedir. Bu zayıflama indeksi değerleri aralığı, 10 cm kalınlığındaki bir cam katmanın iç geçirgenliği için 0,741'den 0,859'a kadar olan bir değer aralığına karşılık gelir.
Optik gözlük türleri
Optik camların tarihsel sınıflandırması, kimyasal bileşim ile optik sabitler arasındaki ilişkinin genel olarak anlaşılmasına dayanıyordu. Schott'un çalışmasından önce optik camlar neredeyse tamamen silikanın sodyum, potasyum, kalsiyum ve kurşun oksitlerle birleşiminden oluşuyordu. Bu tür gözlükler için fonksiyonel bağımlılık kırılma indeksleri arasında N ve ortalama varyans katsayıları v Abbe diyagramı olarak adlandırılan şeye yansıyan. Bu diyagramda renksiz optik camlar diyagramın sol alt köşesinden sağına doğru uzanan geniş bir alan şeklinde yer almaktadır. üst köşe. Böylece iki ana optik özellikteki değişiklikler ile optik camların kimyasal bileşimi arasındaki ilişkiyi görmek mümkün oldu. Ayrıca, kırılma indeksindeki artışla birlikte, kural olarak dağılım katsayısı da azaldı.
Bu bağlamda iki ana optik cam türü tanımlanmıştır: kronlar(düşük kırılma indeksi ve yüksek dağılım katsayısı değerlerine sahip camlar) ve çakmaktaşı(düşük dağılım katsayılı ve yüksek kırılma indisine sahip camlar). Aynı zamanda soda-silikat camı taç grubuna, kurşun içeren cam ise çakmaktaşı grubuna aitti.
Daha sonra optik camların sayısının artması nedeniyle Abbe diyagramını yeni tiplere karşılık gelen daha fazla sayıda bölüme bölmek gerekti. Böylece hafif, ağır ve süper ağır çakmak taşları (LK, TK, STK) kronlardan, hafif, ağır ve süper ağır çakmak taşları (LF, TF, STF) ise çakmak taşlarından ayrılmış oldu. Ayrıca hafif taçlar ile hafif çakmak taşları arasında bir grup taç çakmaktaşı ortaya çıktı.
Hem silikat olmayan cam oluşturuculara (borat, fosfat, florür, vb.) dayalı hem de yeni bileşenler (lantan oksitler, tantal, titanyum) içeren yeni cam türleri ortaya çıktı. Bu tür türler genellikle (yabancı üreticilerin kataloglarında kural olarak) isimler kullanılarak belirtilir. kimyasal elementler oksitleri camlara özgü özellikler kazandırır.
Ana kırılma indisi ve dağılım katsayısının farklı kombinasyonlarıyla karakterize edilen benzer camların kullanılması, Abbe diyagramında optik camların kapladığı alanı önemli ölçüde genişletti. Ayrıca dispersiyon katsayısındaki azalma ile kırılma indisindeki artış arasındaki ilişki daha az fark edilir hale geldi.
"Özel" gözlükler
Ayrıca sözde var "özel" cam veya cam ile “özel bir kısmi dağılım süreciyle”. Çoğu, kolektif terimlerle birleştirilen iki türe aittir. "lang-kron"(nispi kısmi varyansların arttığı taçlar) ve "Kurtz-Flints"(azaltılmış kısmi varyanslara sahip çakmak taşları). Almanca lang (uzun) ve kurz (kısa) kelimelerinden türetilen bu isimler oldukça keyfidir ve çoğu "özel" cam için doğrudan kimyasal bileşim ve/veya yapının özellikleriyle ilgili değildir.
Modern optik cam kataloglarında, göreceli kısmi dağılımların ortalama dağılım katsayısına (örneğin, Schott kataloğunda) bağımlılığının grafikleri (diyagramları) “özel” özellikleri görüntülemek için kullanılır. Bu grafiklerde optik camlar sözde "normal çizgi" doğrudan doğrusal bağımlı camın bulunduğu yer P g F (\displaystyle P_(gF)) itibaren ν d (\displaystyle \nu _(d)).
Aynı zamanda kısmi dağılımlar sırasında hafif sapma gösteren camlar ( Δ ν λ 1 ≤ 3 (\displaystyle \Delta \nu _(\lambda _(1))\leq 3)) ve normal çizginin yakınında bulunanlara genellikle denir "normal" ve daha uzak bir mesafede bulunanlar (kısmi dağılımlar sırasında daha büyük bir sapmaya sahip olanlar) “özeldir” (“anormal”).
“Göreceli kısmi varyans - dağılım katsayısı” diyagramı da Ernst Abbe tarafından önerildi, ancak karışıklığı önlemek için onu yazarın adıyla çağırmak alışılmış bir şey değil.
Birinci tipe (Lang-kron) ait camlardan, bileşim açısından farklı olan, ancak hem ortalama dağılım katsayısının yüksek değerleri hem de yüksek bir dağılım katsayısı değeri ile karakterize edilen, düşük dağılımlı camlar olarak adlandırılanlara dikkat edilmelidir. göreceli kısmi dağılım (yani, kısmi dağılımların seyrinde "normal"den önemli bir sapma).
“Kurts-Flints” grubu da farklı bileşimlerdeki camları birleştiriyor. Özellikle, LaK, LaF, LaSF tipi hemen hemen tüm Schott gözlüklerinin yanı sıra Rus STK ve TBP ile yüksek içerik lantan oksitler. Dahası, özel çakmak taşlarının “normal düz çizgiden” sapmaları kural olarak küçüktür.
Göreceli kısmi dağılım değerlerinin arttığı “özel” çakmak taşları ( Lang-Flints) - bunlar kural olarak, maksimum kurşun oksit içeriğine sahip ağır ve süper ağır çakmaktaşı veya yüksek titanyum oksit içeriğine sahip titanyum çakmaktaşıdır.
Üretme
Renkli cam elde etmek için pişirme sırasında renksiz camın bileşimine bakır, altın, selenyum vb. içeren maddeler eklenir.
Optik cam, bir cam eritme fırınına yerleştirilen özel refrakter kaplardaki bir partiden eritilir. Parti, kaynatılan camla aynı bileşime sahip %40'a kadar cam kırıntısı içerebilir. Pişirme işlemi yaklaşık 24 saat sürer. Isıtma genellikle hidrojen brülörleri kullanılarak yapılır ve fırın içindeki sıcaklık 1500 °C'ye ulaşır. Eritme işlemi sırasında cam eriyiği seramik veya platin karıştırıcı ile sürekli karıştırılarak homojen bir hale getirilir ve kalite kontrolü için birkaç kez numune alınır. Pişirmenin aşamalarından biri açıklamadır. Bu aşamada, şarja eklenen berraklaştırıcı maddelerden cam kütlesinde büyük miktarda gaz açığa çıkar. Oluşan büyük kabarcıklar hızla yüzeye çıkar ve yol boyunca her durumda pişirme sırasında oluşan daha küçük kabarcıkları yakalar. Camın eritilmesi tamamlandıktan sonra tencere fırından çıkarılarak 6-8 gün süren yavaş soğutmaya tabi tutulur. Kütle düzensiz bir şekilde soğuduğunda, camın çok sayıda parçaya bölünmesine neden olabilecek mekanik gerilimler oluşur.
Soğutulduktan sonra cam parçaları boyut ve kaliteye göre sıralanıyor, uygun olanlar daha ileri işlemlere gönderiliyor. Mekanik işlem süresini kısaltmak için optik parçalar, eritildikten sonra elde edilen sıradan cam parçalarından değil, özel preslenmiş fayans veya boşluklardan yapılır. Kütlenin dengesiz soğumasından kaynaklanan gerilimleri önlemek için, bu şekilde elde edilen iş parçaları 500 °C'ye ısıtılır ve ardından elektrikli fırınlarda son derece yavaş bir soğutmaya tabi tutulur. tavlama. Sıcaklık keskin bir şekilde düşerse, camda gerilmeler ortaya çıkacak ve bu da kırılma indeksi anizotropisi de dahil olmak üzere anizotropiye yol açacaktır. Ayrıca oluşabilir ikincil tatarcık.
Tavlamanın ardından ortaya çıkan iş parçası, optik kalite kontrol cihazları kullanılarak incelenir ve cam kusurlarının boyutunu, yerini ve doğasını gösteren bir kusur haritası hazırlanır.
Teknolojik kusurlar
Optik camlardaki teknolojik kusurlar arasında taşlar, kabarcıklar, tatarcıklar, pus, çizgiler ve stres yer alır.
- Taşlar camın erimesi sırasında kaptan ayrılan küçük, opak parçacıklar veya yükün erimemiş parçacıklarıdır. Az sayıda ve küçük boyuttaki taşlar, eğer odak düzlemi içinde ya da yakınında bulunmuyorlarsa, camdan geçen ışığın sadece küçük bir kısmını bloke ettikleri için görüntü kalitesini etkilemezler.
- Kabarcıklar Reaksiyona giren yükün kurucu kısımlarından gazların salınması nedeniyle cam eritme işlemi sırasında oluşur. Cam üretiminde neredeyse kaçınılmazdır. Kabarcıkların yüzeylerinde lens alanının geri kalanından önemli ölçüde daha büyük açılarla kırılan ışık ışınları, kameranın ve lens çerçevesinin iç yüzeyleri tarafından neredeyse tamamen emildiğinden, kabarcıklar ışığın saçılmasına ve bir miktar görüntü parlaklığı kaybına neden olur.
- Tatarcık Hacminin önemli bir bölümünü kaplayan, cam kütlesindeki küçük kabarcıkların büyük bir birikimidir. Tatarcık, camdan geçen büyük miktarda ışığın saçılmasına neden olur.
- Dymki cam ortamda örümcek ağı veya hafif dalgalı bir pus görünümüne sahiptir. Esas olarak presleme işlemi sırasında oluşan kıvrımların sinterlenmesinden ve ayrıca daha önce fark edilmeyen çatlakların sinterlenmesinden kaynaklanırlar.
- Svili Cam kütlesinin eşit olmayan kırılma indeksi nedeniyle cam kütlesinde şeffaf şeritler veya iplikler şeklinde gözlenir. Bir damla doymuş su ile kıyaslanması svil hakkında fikir verebilir. Doğrudan optik parçalarda, parçanın kendi kütlesinin etkisi altında veya çerçevelere sabitlenirken cam üzerindeki baskı nedeniyle gerilim (ve buna karşılık gelen çift kırılma) ortaya çıkabilir.
Optik camlar için kategoriler ve kalite sınıfları oluşturulmuştur (GOST 23136-93). Yani, tüm kusur yelpazesi, cam markalarını içermesi gereken aralıklara (sayılarına, boyutlarına, şekillerine göre) bölünmüştür. Renksiz optik cam için GOST 3514-94 (eski adıyla GOST 3514-76) standartları vardır. Renkli optik camlar için - GOST 9411-91 (eski adıyla GOST 9411-76).
Optik cam belirli amaçlar için üretildiğinden, yalnızca kusurların varlığı değil, aynı zamanda optik göstergelerin normdan sapmaları da standartlaştırılır. Kalite kriterlerini önceden belirlerseniz ihtiyacınıza uygun camı seçmeniz daha kolay olur.
İşleme
Genellikle bir kusur haritası rehberliğinde iş parçası elmas testerelerle daha küçük dikdörtgenler halinde kesilir veya daire testereler kullanılarak silindirler kesilir. Ortaya çıkan boşluklara, gelecekteki optik ürünün şekline mümkün olduğunca küçük bir farkla yakın bir şekil vermeye çalışıyorlar. Ayrıca, sıklıkla dikdörtgen boşluklar plastik deformasyon durumuna kadar ısıtılır ve preslenerek onlardan istenen şekle yakın ürünler elde edilir. Bu boşluklar daha sonra bloklara (genellikle alçıdan yapılır) sabitlenir ve cilalanır. Zımparalama birkaç aşamadan oluşur; Sonraki her birinde giderek daha ince aşındırıcı taneler kullanılır. Her öğütme aşamasından sonra cam yıkanır. Cam taşlandıktan sonra iş parçası parlatılır ve ardından şekli (şekli) kontrol edilir. Cam parlatma, 3 güne kadar süren uzun süreli fiziksel ve kimyasal bir işlemdir. Parlatma işleminden sonra ürünün kullanıma hazır bitmiş çalışma yüzeyi elde edilir. Bu yüzey korunur, iş parçası bloktan çıkarılır ve blok tekrar monte edilir, ancak iş parçaları diğer tarafı yukarı gelecek şekilde sabitlenir ve diğer çalışma yüzeyleri de benzer şekilde taşlanır ve cilalanır.
Optik kaplama
Parlatma işleminden sonra cam yüzeyinin kalitesi izlenir ve ardından ürünün özelliklerini iyileştirmek için genellikle dielektrik olan ince şeffaf filmler uygulanarak optikler netleştirilebilir. Bu filmler optik özellikleri iyileştirir ve örneğin camın nemli bir atmosfere uzun süre maruz kaldığında bulanıklaşmaya karşı korunması gibi mekanik özellikleri iyileştirebilir.
Hikaye
Optik camı, yani yeterli kimyasal ve fiziksel homojenliğe sahip ve belirli optik özelliklere sahip camı üretmeye yönelik ilk ciddi girişimlerden bazıları, 17. yüzyıla kadar uzanabilir. Bu nedenle, Alman kimyager Johannes Kunckel'in "Ars vitraria deneyselis" (1689) adlı çalışması, camın bileşenleri olarak borik ve fosforik asitlerden ve bileşim açısından bazı modern çeşitlere benzeyen borosilikat tacından bahseder. 1663 yılında İngiliz Tilson'un patentinde kurşun oksidin "Flint camına" dahil edilmesinden bahsedildi ve 18. yüzyılda bu cam, önce Chester Moore Hall (1729) tarafından akromatik merceklerin üretiminde kullanılmaya başlandı ve daha sonra , daha büyük bir başarıyla, Peter Dollond (1758) tarafından.
Optik camın endüstriyel üretiminin başlangıcı, Fraunhofer ile birlikte kapasiteye sahip kaplarda iyi optik cam üretmek için az çok güvenilir bir yöntem sunmayı başaran İsviçre Guinan'ın uzun yıllar süren çalışmasının sonucu olarak düşünülebilir. Benediktbeuern'deki (Bavyera) Utzschneider fabrikasında 400 kg'a kadar. Başarının anahtarı, Guinan'ın icat ettiği, camın içine dikey olarak indirilen bir kil çubuğunun dairesel hareketlerini kullanarak pişirme sırasında eriyiği mekanik olarak karıştırma tekniğiydi. 1811'de Guinan ve Fraunhofer iki tür optik camı piyasaya sürdü: taç (%72 SiO 2, %18 K 2 O, %10 CaO) ve çakmaktaşı (%45 SiO 2, %12 K 2 O, %43 PbO)
Geliştirilen teknolojik süreç, 200-250 mm çapa kadar oldukça tatmin edici lenslerin üretilmesini mümkün kılmıştır. Ancak 19. yüzyılın ilk yarısında cam fabrikalarının ürettiği optik cam çeşitleri pratikte iki tiple sınırlıydı.