Чистка оптических деталей - Молчанова О.С.
Скачать (прямая ссылка):
Пленка, как губка, вся пронизана мельчайшими порами. Диаметры этих пор всего около 8 - 40 стомиллионных долей сантиметра. Поэтому истинная поверхность такой губки гораздо больше внешней, геометрической. Поверхностная пленка может поглощать и удерживать (адсорбировать) самые разнообразные вещества, попадающие на стекло: жидкости, газы, растворенные соли, коллоидные частицы. Наиболее энергично адсорбируется вода, последние следы которой удаляются с поверхности стекла только при сильном нагревании.
Известно, что поверхность стекла удерживает жиры и многие органические вещества, мешающие его смачиванию и удаляемые полностью лишь при нагревании свыше 400°, а также при обработке ионной бомбардировкой или тлеющим разрядом. Высокая химическая активность и адсорбционная способность поверхности стекла обусловливают образование так называемых «налетов». С этим связаны трудности, возникающие при чистке оптических деталей.
В фосфатных и боратных стеклах содержится очень мало кремнезема или совсем его не содержится, и их разрушение происходит иначе. В воде и растворах кислот и щелочей, а также во влажном воздухе стекла эти или просто раство-
7
ряются, начиная с поверхности, или покрываются белыми, мутными пятнами нерастворимых в воде соединений.
К числу несиликатных стекол, неустойчивых к действию влажной атмосферы, относятся, например, стекла марок ОФ3, ФК3, ФК4 и ряд других.
На некоторые несиликатные стекла кислоты почти не действуют, но растворы щелочей их разрушают.
Но и силикатные стекла в некоторых случаях могут разрушаться без образования поверхностной пленки. Например, такая кислота, как плавиковая (HF) растворяет стекло как целое, не оставляя защитной пленки.
По-разному происходит разрушение стекла водой, это зависит от условий реакции. При обработке жидкой водой растворимые составные части стекла полностью удаляются из его поверхностного слоя. Если же на стекло действуют водяные пары, то продукты его разрушения остаются на поверхности, могут реагировать с углекислым газом или снова со стеклом и образовывать новые вещества, в том числе кристаллические.
Интересные сведения о взаимодействии поверхности стекла с водой дали исследования под электронным микроскопом. На снимках, сделанных И. Заржицким [3], отчетливо видно разбухание стеклянного волокна после впуска паров воды в полость электронного микроскопа, из которой ранее воздух был откачен. На фотографиях В. И. Шелюбского [4] видно, что на огненно-полированной поверхности разрушение начинается в отдельных точках.
Действие щелочи на силикатные стекла отличается от действия воды и кислот. Роль щелочи сводится к растворению кремнезема, к снятию поверхностной пленки и разъеданию лежащего под ней стекла, причем только некоторые окислы, входящие в состав стекла (например, окислы лантана, тантала), остаются нерастворимыми, образуя цветные или мутные пятна.
Скорость разрушения стекол теми или иными реагентами можно определить различными методами. Она измеряется глубиной разрушенного слоя, толщиной поверхностной пленки или количеством извлеченного растворившегося вещества в единицу времени при определенных условиях испытания. Числа, обратные этим величинам, характеризуют химическую устойчивость стекла, т. е. его способность противостоять разрушению в данной среде. Методы определения химической устойчивости оптических стекол к действию влажной атмосферы и кислот стандартизованы, и марки стекол классифицированы по устойчивости к кислым растворам
8
(к пятнанию) [5] и по так называемой «налетоопасности» [6]. Устойчивость к щелочам для оптических стекол пока не включена в число обязательных показателей, но с нею приходится считаться при щелочной промывке деталей, иногда применяемой в оптических цехах. Многие стекла сильнее разрушаются растворами соды или фосфатов натрия, чем эквивалентными растворами щелочей [7].
Какой-либо один из показателей химической устойчивости не может характеризовать отношения стекла ко всем возможным реагентам. Обращаясь к нормалям и стандартам, следует выбирать ту из характеристик, которая отвечает условиям данной обработки или эксплуатации и характеру веществ, реагирующих со стеклом.
НАЛЕТЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
На производстве словом «налет»* часто называют различные образования на поверхности оптических деталей, не имеющие ничего общего, но так или иначе изменяющие вид поверхности детали, ее прозрачность и чистоту.
На основании многих исследований, проведенных в СССР и за рубежом, принята следующая классификация и терминология инородных образований на поверхностях стеклянных оптических деталей:
1) посторонние стеклу частицы: а) пыль - твердые частицы, осевшие на поверхности стекла из воздуха; б) осыпка - твердые пылеобразные частицы, отделившиеся от поверхности механических деталей прибора, продукты коррозии металла или разрушения покрытий; в) мазки - случайно попавшие капли смазки, следы пальцев и т. п.;
2) биологические обрастания;
3) пятна;
4) капельные налеты: а) гигроскопические (нежировые), б) жировые.
В дальнейшем отдельные виды этих образований будут рассмотрены более подробно, пока же необходимо подчеркнуть, что термин «налет», строго говоря, следует применять только к образованию, напоминающему мельчайшую росу на полированных поверхностях, к налетам «капельным», но не к пятнам, часто образующимся на химически нестойких стеклах, или следам легкой недополировки.
