Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Насколько многообразно использование малого значения коэфициента теплового расширения кварцевого стекла, видно хотя бы из того,что непрозрачный плавленый кварц был применен фирмой Цейс при изготовлении интерферометра для опытов Joos 186 по проверке знаменитого опыта Michelson. Как известно, целью этого опыта было обнаружение движения земли относительно эфира, так называемого «эфирного ветра». Важность результатов такого рода эксперимента не только для физики, но и для всей системы наших взглядов на мир была настолько велика, что со времени 1881г., когда Michelson впервые опубликовал результаты свои* работ, его выводы неоднократно проверялись как им самим, так и другими исследователями на новых, совершенствующихся от раза к разу установках.
По ходу опыта два луча, выйдя из светящейся точки, проходят длинный путь, отражаясь от системы зеркал, с тем чтобы после многократных отражений опять соединиться в одной точке, интерферируя друг с другом. Основным требованием к установке является постоянство путей, проходимых обоими лучами, или, иначе говоря, постоянстве расстояний между зеркалами, которые определяют величину этого пути. В последнем опыте Joos полный путь светового луча в результате трехкратного отражения от двух зеркал, расположенных на рас-
i-З Кв&рцевое етекдо *
стоянии 3,5 м Друг от друга, был равен 21 м. Необходимо было, чтобы эта величина за все время опыта оставалась по возможности постоянной и не менялась благодаря каким-либо внешним влияниям, в частности — тепловым. Кварцевое стекло было применено конструкторами установки именно для того, чтобы избежать погрешностей, зависящих от теплового расширения частей прибора. Из кварцевого стекла была сделана массивная крестовина, на которой и монтировались зеркала. Размеры плеч крестовины превышали 3,5 м. Малая величина теплового расширения кварца гарантировала минимальное значение для ошибки, являющейся результатом изменения расстояния между зеркалами благодаря температурному изменению линейных размеров основания, на котором эти зеркала покоились. Результаты опытов, проделанных на этой установке, показали, что применение кварцевого стекла в интерференционных аппаратах (а эти аппараты давно уже вышли за пределы стен научных лабораторий и широко используются при разнообразных технических испытаниях) и особенно в аппаратах,
предназначенных для особо точных измерений, чрезвычайно ценно.
Переходя к дальнейшим примерам использования термических свойств кварцевого стекла, следует остановиться на его применении в качестве огнеупорного материала в печах , тиглях и пр. Громадным преимуществом кварцевого'
Рис. 121. ВнеШиви0йгов^емУФелей т кварце- стекла перед другими материалами является его нечувствительность к резким колебаниям температуры. Благодаря этой нечувствительности имеется возможность, в случае например электрических реостатных печей с проволочной обмоткой, давать полный накал с первого же момента включения тока. В печах из другого огнеупорного материала (фарфэр, шамотная масса и т. д.) необходимо, во избежание поломок, изменять температуру печи по возможности медленно, пользуясь реостатом.
Для электрических печей лабораторного типа с проволочной обмоткой осбенно удобны кварцевые трубки и муфели с нарезкой на внешней поверхности для помещения нагревающей проволоки. Отдельные образцы такого рода цилиндров и муфелей были изображены на рис. 93. Рис 121 дает внешний вид кварцевых щфелей с гладкой поверхностью- Такие муфели с успехом могут быть применены для печей другого типа, не электрических. Необходимо лишний раз подчеркнуть, что печи, в которых огнеупорным материалом является кварцевое стекло, лишь с большой осторожностью могут применяться при температурах, превышающих 1 200°, благодаря могущему иметь
место расстекловыванию.
Особенно ценно кварцевое стекло в качестве огнеупорного материала для изготовления печей высокой частоты лабораторного типа и в частности для печей, где плавка осуществляется в вакууме. Мы уже отмечали прекрасные электрические свойства кварцевого стекла, которые оно сохраняет даже при весьма высоких температурах. Именно в случае печей высокой частоты, где материал подвергается одновре-
менно и действию высокочастотных полей и действию высокой температуры, эти свойства особенно ценны. Следует отметить, что кварцевое стекло даже в условиях печи прекрасно держит вакуум и легко обезгаживается.
Весьма широкие перспективы открываются перед кварцевым стеклом в области техники высокого вакуума. При том распространении, которое приобрели в настоящее время вакуумные установки, когда почти в каждой лаборатории можно встретить приборы, цель которых — возможность достижения той или иной степени вакуума, хороший вакуумный насос является для лаборатории предметом первой необходимости. Типом такого насоса, имеющим благодаря многочисленным неоспоримым достоинствам почти полную монополию в лабораторной практике, является известный конденсационный насос Langmuir, видоизмененный в дальнейшем многочисленными исследователями. Простота обращения с ним, довольно значительная производительность, высокая степень разрежения, которую он дает, легкость, с которой он может быть изготовлен в лабораторных условиях, — все это делает его совершенно незаменимым, особенно в наших условиях слабо развитой промышленности точных лабораторных приборов.
