Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
такого стекла, активированного Nd+3 (или Nd +3 и Мп+2), составило 2,5 10“3 см-1.
Полученные результаты следует учитывать при разработке новых составов стекол: варки на BaP03F обеспечивают хорошую воспроизводимость состава, в то время как варки на метафосфатах и фторидах опасны возможностью повышенной летучести, обусловленной несовершенством смешивания шихтных материалов.
Комбинирование в шихте фторфосфатов, фторидов и окислов дает возможность получить стекла, отличающиеся пониженной летучестью. Например, стекло, содержащее 60% BaP03F и Ga203, MgF2, CaF2, имеет потери при стеклообразо-вании не более 1,3 вес. %, в то время как обычно эта цифра составляет 10%.
Влияние атмосферы печи и материала варочного сосуда. Чувствительность фторбериллатных расплавов к действию кислорода и паров воды настолько высока, что даже кратковременный контакт стекломассы с воздухом в процессе охлаждения приводит к ее полному засвиливанию и снижению светопропускания, а небольшие колебания продолжительности варок на воздухе приводят либо к получению серых опалесцирующих стекол, либо стекол, сильно поглощающих в областях 190 и 270 нм. Было установлено, что для получения бессвильного фторбериллатного стекла, прозрачного в интервале длин волн 160—5000 нм, стадию плавления и осветления можно выполнять на воздухе, а гомогенизацию, охлаждение и выработку нужно проводить в бескислородной, безводной атмосфере. Полосы поглощения 190, 270, 350 и 430 нм в процессе варки стекла появляются обязательно, однако, путем переплава стекла в инертной атмосфере с добавками 0,05—0,1 вес. % некоторых металлов (Be, А1) их можно устранить. Эти опыты при-
Рис. 3. Термограмма и кривая потерь веса продуктов реакции Ва (РОя)2 и BaF3, взятых в равномолекулярном соотношении
68
вели к идее осуществления .стадий гомогенизации, охлаждения и выработки фторбериллатных стекол в тиглях из углеграфито-вых материалов [12]. Предварительно было изучено взаимодей-
Рис. 4. ИК-спектры продуктов реакции, получающихся в смеси (в %) Ва (Р03)250, BaFa50 при различных температурах
ствие с фторбериллатными расплавами графита АРВ и пироуглерода двух видов:
1. Низкотемпературной, конусообразной структуры, представляющей собой систему конусов с различным, довольно большим углом раствора; такая структура получалась пиролизом исходных соединений при 1300° С; плотность материала 1,9 г/см3.
69
2. Высокотемпературной блочной структуры, представляющей собой систему однородно расположенных конусов, вырождающихся с увеличением толщины покрытия до столбчатых образований; плотность такого материала составляла 2,1 г/см3; температура пиролиза — 2100° С.
После однофазовых плавок видимые разрушения наблюдались только на графите АРВ без покрытия.
Разрушение низкотемпературного пироуглерода замечалось в результате нескольких варок. Высокотемпературная блочная форма пироуглерода вела себя достаточно устойчиво. Видимые разрушения, возникающие на границе конусов, наблюдались после 10 варок, однако их развитие было незначительным.
Существенное различие было обнаружено при исследовании однородности и внутренних дефектов стекол, полученных в тиглях из разных материалов. Образцы стекла, переплавленного в тигле из графита АРВ без покрытия, сильно опалесцировали и были полностью засвилены.
Образцы стекла, полученного в пироуглероде однородной блочной структуры, характеризуются весьма малым количеством свилей, пузырей и включений и отличаются широким интервалом спектральной прозрачности (150—5000 нм).
Фторфосфатные расплавы гораздо более агрессивны, чем фтор-бериллатные. Если синтез фторбериллатных стекол возможен в платиновых тиглях, то при варке фосфорсодержащих стекол наблюдается растрескивание и неизбежная порча платины.
Опыты показали, что для фторфосфатных стекол, как и для фторбериллатных, лучшие результаты по светопропусканию, однородности и внутренним дефектам обеспечивает варка в тигле с пироуглеродным покрытием однородной столбчатой структуры в условиях полного предотвращения взаимодействия расплава с кислородом и влагой воздуха.
Отметим особо, что и в случае варки фторсодержащих стекол в тиглях с пироуглеродным покрытием соблюдается правило: шихта более агрессивна, чем расплав. В связи с этим стадии развара шихты целесообразно выполнять при пониженной температуре (950—1000° С) с четким соблюдением принятого для каждого стекла регламента засыпок.
Добавим, что лучшие характеристики фторфосфатных стекол по бессвильности достигаются (при соблюдении прочих условий) проведением дополнительной 30—60-минутной выдержки стекломассы, полученной в начальный период после развара последних порций шихты при температуре 1250—1300° С (что соответствует вязкости расплавов около 0,1 П). Соблюдение этих условий является вполне достаточным средством для полного устранения шихт-ных свилей и усреднения стекломассы. Проведение варок при повышенной температуре благоприятствует также получению стекол с повышенным светопропусканием. Однако при 1250—1300° С. весьма вероятна возможность загрязнения стекломассы углеродом