Каталог
  

Оптические свойства кварца


Свойства кварцевого стекла

Кристаллический кварц (минерал) по праву считается одним из самых прозрачных веществ, и надо сказать, что кварцевое стекло мало чем ему в этом уступает, показывая весьма малое поглощение как в видимых, так и в невидимых частях спектра. Лучшие сорта обыкновенных стекол, как бы прозрачны они ни были, всегда обнаруживают в толстых слоях окраску, указывающую на заметное поглощение видимых лучей. В этом проще всего убедиться, рассматривая торцевую часть стеклянной трубки, имеющую для простых сортов яркий зеленый цвет. В противоположность этому, кварцевое стекло даже в весьма толстых слоях не обнаруживает почти никакого оттенка и очень незначительно поглощает падающий на него свет. Так например, через пластину толщиной 10 см пройдет в случае кварцевого стекла в 2,25 раза больше видимого света, чем в случае оконного стекла. Это обстоятельство послужило причиной применения плавленого кварца для устройства иллюминаторов в аппаратах, предназначенных для исследования морских глубин.

Кварцевое стекло из всех стекол наиболее прозрачно для ультрафиолетовых лучей. Это свойство кварца находит применение при изготовлении различных ультрафиолетовых источников света, например, лампы УФ-стерилизации, ртутные лампы, и пр.

В инфракрасной части спектра прозрачность кварца так же высока, как и в ультрафиолетовой. Поэтому, в сочетании с высокой термостойкостью кварцевого стекла, его, например, используют при изготовлении бытовых и промышленных нагревателей различных форм и размеров.

Таким образом хорошая прозрачность кварцевого стекла, понимая под словом «хороший» пропускание в 90% и больше, простирается на весьма обширный диапазон длин волн, в среднем, от 200 до 4000 нанометров.

На графике ниже Вы видите сравнительную характеристику спектра оптического пропускания синтетического кварцевого стекла Suprasil 300, оптического стекла BK7 и обычного стекла. Спектр видимого света лежит на графике примерно в пределах от 400 нм до 800 нм.

Данные о прозрачности кварцевого стекла для коротких ультрафиолетовых лучей весьма разноречивы, что объясняется индивидуальными особенностями исследуемых образцов. Дело в том, что самая незначительная примесь, попавшая в кварцевое стекло в процессе плавки, может в высшей степени изменить его прозрачность в коротковолновой части спектра.

stekloduvka.ru

ПОИСК

    Кварцевое стекло обладает высокой термостойкостью, огнеупорностью, химической и радиационной стойкостью, оптической прозрачностью в широком диапазоне длин волн, высокими электроизоляционными свойствами. Путем введения в кварцевое стекло малых добавок различных оксидов ему можно придать некоторые специальные свойства, например избирательное светопропускание, повышенную жаростойкость, пониженный коэффициент теплового расширения и др. Это значительно расширяет области его применения в атомной энергетике, химическом машиностроении, радиоэлектронике, космической технике, светотехнике, прецизионном приборостроении и др. [c.37]     Оптические свойства кварцевого стекла зависят от предыдущей термической обработки, т. е. от отжига, как и свойства обычных стекол . Очевидно, кварцевое стекло может быть применено в ультрафиолетовых спектрографах вместо кристаллического кварца. [c.415]

    Кварцевое стекло обладает наибольшей стойкостью к действию высоких температур и температурным перепадам. Оно размягчается лишь при температуре выше 1500° и имеет необычайно низкий коэффициент линейного расширения (0,54-10 ). Поэтому небольшие изделия из кварцевого стекла, нагретые до красного каления, выдерживают даже мгновенное охлаждение водой. Известно два сорта кварцевого стекла прозрачный кварц, приготовленный из плавленого кристаллического кварца, содержащий очень мало пузырьков, и молочно-матовый из чистого кремневого песка. Мутность последнего объясняется большим числом пузырьков воздуха, которые при плавке не могут быть удалены вследствие высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла по своим свойствам почти не уступают изделиям из прозрачного кварца, конечно, за исключением оптических свойств. [c.9]

    Кварцевое стекло — это почти чистая (99,8—99,9%) окись кремния, содержащая лишь незначительные примеси окислов алюминия, натрия, калия, магния и железа. Кварцевое стекло очень термостойко и упруго, обладает высокой химической стойкостью к кислотам (кроме плавиковой и фосфорной) и хорошими оптическими свойствами, прозрачно к инфракрасным и особенно к ультрафиолетовым лучам, устойчиво к радиации, является отличным диэлектриком. К недостаткам кварцевого стекла следует отнести высокую температуру обработки (около 1800°С), газопроницаемость (особенно для гелия и водорода), неустойчивость к щелочным реактивам, способность к кристаллизации в определенных условиях. [c.270]

    Благодаря своим свойствам кварцевое стекло нашло широкое применение в науке и технике из кварцевого стекла делают сложные приборы и установки, работающие в условиях высоких температур кюветы для работы с ИК- и УФ-излучением оптические стекла и т. д. [c.270]

    Кварцевое стекло обладает комплексом ценных свойств— термических, оптических и пр. Однако ввиду его чрезвычайно высокой вязко сти получение крупных и сложных изделий нз этого материала было или невозможным или трудно осуществимым. С другой стороны, в отличие от многих извест ных областей применеиие кварцевого стекла, применение его в технике высоких температур не предъявляет, как правило каких-либо требований к его оптическим свойствам. В связтг с этим для получения термостойких изделий стали применять керамическую технологию. [c.18]

    Известно два сорта кварцевого стекла прозрачный кварц и молочно-матовый. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости. [c.10]

    Кварцевое стекло обладает ценными свойствами. Оно имеет очень малый коэффициент теплового расширения (коэффициент линейного расширения равен 54-10 на 1°). Поэтому кварцевая посуда термически очень стойка например, раскаленную докрасна кварцев ш колбу можно опустить в холодную воду, и она, в отличие от колбы из обычного стекла, не растрескивается. Кварцевое стекло прозрачно для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, В связи с этим изделия из кварцевого стекла используют в различных оптических приборах. Из кварцевого стекла изготовляют ртутные лампы (дуга Петрова в нарах ртути является источником ультрафиолетовых лучей). Эти лампы под названиями горное солнце или кварц широко используют в медицине. [c.292]

    Учитывая то обстоятельство, что технологический процесс с использованием особо чистых веществ не может быть реализован без наличия конструкционных материалов, отвечающих уровню чистоты исходных компонентов, необходимо разработать методы получения оксидов, которые можно применять для получения изделий из кварцевого и оптического стекла. Однако разработка таких методов получения твердофазных продуктов особой чистоты с заданными физико-химиче-скими свойствами осложнена необходимостью использования после очистительных стадий ряда процессов, формирующих свойства продукта, помимо его чистоты. Таким образом, успех разработки в целом зависит не только от эффективности очистительных узлов, а главным образом от оптимальности технологических решений на всех стадиях производства. [c.223]

    Плавленый кварц (кварцевое стекло) не обладает анизотропией оптических свойств по оптической однородности он почти не уступает кристаллическому, но показатель преломления и дисперсия его немного меньше, чем у кристаллического кварца. Ввиду дороговизны последнего, кварцевое стекло все чаще применяется в спектральном приборостроении. [c.46]

    Проводимые исследования в области структуры, а также процессов стеклообразования и свойств кварцевого стекла явятся научной основой для создания новых видов этого стекла, в том числе оптического, особо чистого и легированного. Значительное развитие промышленного производства такого стекла предусмотрено в 1971—1975 гг. [c.180]

    Широкое применение получили оптические фильтры. Действие их основано на дисперсионных свойствах кварцевого стекла, т. е. зависимости показателя преломления от длины волны и = 1/(А,). При прохождении различных волн через световод с меняющимся значением п они отражаются под различными углами ф = ]/( ). [c.63]

    Чаще всего ЭВО изготовляют из кварца, оптические и химические свойства которого хорошо изучены. Полоса пропускания кварца находится в диапазоне от 0,3 до 2,3 мкм, что позволяет проводить измерения в УФ-, видимой и ближней ИК-области. Кварц - довольно прочный материал, его относительно легко обрабатывать. В качестве вполне доступных кварцевых ЭВО можно использовать предметные стекла для микроскопов и жилы кварцевых волокон с пластиковым покрытием. [c.528]

    ГОРНЫЙ ХРУСТАЛЬ (греч. кг1з-1а11о5 — лед, кристалл) — минерал, бесцветный, прозрачная разновидность кварца, одна из кристаллических модификаций кремнезема 3102. Известны кристаллы Г. X. весом в несколько тонн. При нагревании до 1700° С Г. X. теряет кристаллическую форму, становится мягким и при охлаждении превращается в кварцевое стекло. Чистые однородные кристаллы Г. X. встречаются редко. Практическое значение имеют кристаллы размером не менее 3—5 см. (В СССР лучшие образцы Г. X. найдены на Урале, Украине, Кавказе, Памире, Алдане). Монокристаллы Г. X. выращивают в автоклавах. Прибавляя различные добавки, можно изменять свойства Г. х. например, Ое увеличивает показатель преломления, А1 — уменьшает его, Ре + придает зеленую окраску, Ре + — бурую, Со — синюю. Г. X. издавна применяют для изготовления ваз, чащ, скульптур однородные кристаллы Г. X. являются ценнщм техническим сырьем их используют в радиотехнике для производства излучателей ультразвуковых волн, изготовления призм спектрофотометров, линз, в оптических приборах, в точной механике и т. д. Окрашенные кристаллы Г. X. — драгоценные камни. [c.79]

    Хроматографический метод разделения основан на малых различиях в таких свойствах веществ, как растворимость, сорбируемость, летучесть, пространственная структура, скорость ионного обмена. Поэтому основой развития хроматографии является понимание химических взаимодействий, определяющих эти свойства. Впечатляет рост масштабов использования жидкостной хроматографии, достигнутый с момента ее появления в 1970 г. В настоящее время на приобретение жидкостных хроматографов, производимых в основном в США, ежегодно затрачивается 400 млн. долл. Такой быстрый рост стал возможен благодаря применению новых приемов и средств, обеспечивших значительное повышение скорости анализа и его разрешающей способности, в частности благодаря использованию давления и подвижных фаз переменного состава (градиентного режима). Повысить селективность разделения и увеличить срок службы колонки позволяют неподвижные фазы с привитыми молекулами . Применение электрохимических, флуориметрических и масс-спектрометрических детекторов повысило чувствительность обнаружения разделяемых компонентов вплоть до 10 г. Газовая хроматография старше жидкостной примерно на десятилетие, но и в ней достигнуты в последнее время заметные успехи. Современные высокоэффективные методы позволяют осуществить разделение всего за несколько десятых секунды. Вне лаборатории применяются портативные хроматографы размером со спичечную коробку. Сложные смеси можно разделять буквально на тысячи компонентов, применяя капиллярные колонки из кварцевого стекла, которые производятся непосредственно по той же технологии, что и оптические волокна для линий связи. Наконец, стало возможно разделять соединения, раз-личаюцщеся только по изотопному составу. [c.241]

    Другие свойства различных форм кремнезема и их практическое использование описаны в отечественной литературе [6,10—12, 15, 16, 18, 20, 387, 702 и др.], поэтому останавливаться на них нет необходимости. Отметим лишь, что диапазон использования ЗЮг в различных видах очень велик по разнообразию и количественным показателям. Так, например, из кварца и кварцевого стекла изготовляются оптические приборы, упругие свойства кварца используются для устройства пьезоприборов. Кремнезем служит также основой стеклоделия, многих строительных материалов и динасовых огнеупоров, изготовляемых многими сотнями тысяч тонн в год. Являясь важнейшим породообразующим минералом, кремнезем имеет громадное значение также в геологии. Можно с уверенностью утверждать, что дальнейшее изучение этого исключительно интересного во всех отношениях вещества принесет еще большую пользу человечеству. [c.131]

    В процессах стеклообразования, происходящих при нагревании шихты, применяемой для получения стекла, реакции, протекающие в твердой фазе, также имеют определенное значение. Например, при изготовлении обычного известково-натрового стекла, в шихте, состоящей из кварцевого песка, углекислого кальция и соды, взаимодействие между компонентами, как это показывают данные термического анализа, начинается, примерно, около 600°. Первоначально, в результате взаимодействия в твердом состоянии между содой и углекислым кальцием, образуется двойной карбонат aNa2( Os)2, присутствие которого можно установить также и микроскопическим анализом, так как этот карбонат отличается по своим оптическим свойствам и от Naj O . и от СаСОз  [c.137]

    Особые требования, предъявляемые к кварцевому и оптическому стеклу со специальными свойствами, поставили задачу разработки способов получения синтетического ЗЮг особой степени чистоты, легированного оксидами некоторых элементов. Одним из основных свойств таких материалов является завномерное распределение легирующего компонента. Ранее 1] отмечалось, что высокочистый синтетический 5102, легированный оксидами металлов, может быть получен жидкофазным согидролизом соединений 51, в частности тетраэтоксисилана, и соответствующих элементов. [c.121]

    Кварцевое стекло имеет низкую плотность (2100 кг/м ), высокую тер.мостойкость и химическую стойкость, достаточно высокие электрические и механические свойства, пропускает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, газонепроницаемо до температуры 1300°С. В зависимости от применяемого сырья кварцевое стекло выпускают трех видов непрозрачное, техническое прозрачное и оптическое прозрачное. [c.96]

    В лабораторной практике и научных исследо ваниях ценные свойства кварцевого стекла используют, пожалуй особенно широко и разнообразно. Из кварцевого стекла изгото вляют всевозможную лабораторную посуду и приборы—-тигли чаши, колбы, трубки, реакторы, холодильники, дефлегматоры пикнометры, дилатометры, сосуды Дьюара и т. п. приборы I их детали для службы погоды, для измерения времени, для иссле дования земной коры эталоны мер длины и индуктивности, опти ческие образцовые приборы окна и приборы для стратосферной и батисферной аппаратуры разнообразные оптические приборы нерасстраивающиеся дальномеры, ультрафиолетовые микроскопы, интерферометры, спектрографы и спектроскопы, астрономические зеркала и пр. [c.326]

    На рис. XII.20 приведены результаты исследования процессов тюлирования кварцевого стекла (пг = 1,457 для л = 632,8 нм) [34] алмазным абразивом ( 2 = 2,4) по стандартной технологии варьировалось только время полировки образцов. Спектроскопическими и эллипсометрическим методами показано, что на начальном этапе полирования определяющим фактором в формировании оптических свойств полированной поверхности в видимой области спектра является микрошероховатость ( i< 2), тогда как на завершающем этапе различие свойств объема и ПС определяются физикохимическими свойствами полированного слоя. Этими исследованиями установлено, что на первой стадии полировки ПС отмечается разрыв связей Si—О—Si. Характер участка III кривой связан с завершением процесса удаления микронеровностей при сильно [c.239]

    Расплав Si02 при быстром охлаждении образует так называемое кварцевое стекло, в котором взаимное расположение кремнекислородных тетраэдров становится неупорядоченным. Несмотря на метастабильность, кварцевое стекло способно сохранять свои ценные свойства — жаропрочность и химическую инертность — неограниченно долго. При высоких температурах кварцевое стекло пластично. Это ценное качество используют для изготовления из него разнообразных изделий оптических волокон, химической посуды и т. п. [c.366]

    Кварцевое стекло, в зависимости от исходного сырья и техно тогии производства, может быть прозрачным и непрозрачным. Непрозрачность стекла обусловлена наличием в массе стекла большого числа мелких пузырей размером от 0.003 до 0,3 мм, рассеивающих свет. Газы, образующие пузыри, содержат примерно 60% СО. 10% СОг, 8% Оз и 22% N2. Прозрачное кварцевое стекло, в зависимости от свойств и назначения, делится на техническое, оптическое (КВ), оптическое для ультрафиолетовой части спектра (КУ). оптическое для инфракрасной части спектра (КИ). нетемнеющее, нелюминесцирующее, особо чистое для полупроводниковой техники. [c.330]

    Из стекла вырабатывают широкий ассортимент изделий, используемых в различных областях промышленности, технике, строительстве и в быту. Выпускаемые стекольными заводами готовые изделия, заготовки или детали в зависимости от назначения, условий службы и требований имеют различную форму и размеры, окраску и светопрозрачность и характеризуются определенными физико-химическими и техническими свойствами. В зависимости от н 1значения все стекла разделяются на три большие группы 1) техническое стекло 2) строительное стекло 3) бытовое стекло. Каждая группа стекол подразделяется на виды изделий. Наибольшим разнообразием характеризуется группа технического стекла, которая включает кварцевое, оптическое, химико-лабораторное, электро- и светотехническое, приборное и др. [c.345]

    Описаны условия получения и свойства специальных сортов стекол оптических [2892—2907], светочувствительных [2908— 2911], прозрачных [2912], непрозрачных [2913], глухих цветных типа смальт [2914], пропускающих ультрафиолетовые лучи [2915—2918], пропускающих инфракрасные лучи [2919], высо-копреломляющих [2920, 2921], термостойких [2922—2929], с низкой температурой размягчения [2930], токопроводящих [2931—2934], высококремнеземистых викор и кварцевых[2935— 2944] и других [2945—2954], а также способ производства пеностекла [2955—2968]. Разработаны методы анализа стекла 12969—3008]. [c.464]

    В технике кварцевые материалы применяются чрезвычайно широко. Из кристаллов прозрачного кварца и горного хрусталя изготовляют различные оптические приборы — ультрафиолетовые спектрографы, компенсационные клинья, пьезокварцевые пластинки и пр. Кварцевый песок используется для изготовления обычного и оптического стекла, песчаники и кварциты служат для производства динасовых и полукислых огнеупорных изделий и т. д. Бстест-венно, что кремнезем в различных своих разновидностях давно уже привлекал к себе внимание физико-химиков. Одно из наиболее важных свойств кремнезема—это весьма сложный его полиморфизм. [c.223]

    Эти системы изучались главным образом для практических целей, в связи с использованием халькогенидных стекол в бортовых оптических системах, где требуется стойкость к атмосферному воздействию при высоких температурах (500°). Стекла в системах Аз—5 и Аз—5е для этих целей применять нельзя, так как они размягчаются при слишком низких температурах. Оказалось, что подходящие стекла можно получить, добавляя фосфор, кремний и германий к ряду халькогенидных систем на основе элементов V группы. Наиболее детально области стеклообразования и свойства стекол изучены в работах [49, 50]. Стекла для исследования были получены из элементов высокой чистоты в запаяни[)1х кварцевых ампулах, навеска составляла Юг. Гомогенизация расплавов проводилась при 1000—1100° в течение 16 час. Найденные границы областей стеклообразования в различных системах показаны на рис. 121 —126. Наиболее интересной особенностью этих систем является то, что во многих двойных системах стекла не образуются, а в тройных системах, например 51—5Ь—5е, 51—5Ь—Те, существуют обширные области стеклообразования. По-видимому, относительно малые добавки 51 или Ое к не образующим стекол халькогенидам V группы способствуют образованию стекол, например, в системах 51—5Ь—5е, 51—5Ь—5. [c.277]

    Дей [117] описал вакуумные микровесы для определения сорбционных свойств диэлектриков. Коромысло весов и подвески изготовлены из тугоплавкого стекла. Торзионная нить кварцевая, диаметром 12 Л4К и длиной 3 см, приклеена к коромыслу и металлическому устройству для ее закручивания (рис. 68). Оболочка весов латунная, размер 15x5x5 ел. Коромысло длиной 10 см и высотой 2 см весит 0,25 г. Подвески коромысла диаметром 6 мк имеют длину 3 см. Период качаний коромысла 10 сек. Весы при загрузке 0,1 3 имеют чувствительность 0,02 мкг и перекрывают диапазон взвешивания 300 л кг. Относительная чувствительность 5 -10 . От-счет равновесного положения коромысла производится при помощи оптической системы, проектирующей на экран изображение щели осветителя, отраженного зеркалом, укрепленным на коромысле (см. рис. 4, стр. 21). Привод к торзионной нити осуществлен через вакуумное уплотпение, смазанное силиконовой смазкой. [c.116]

chem21.info

Кварцевые стекла: особенности производства, ГОСТ. Стекло кварцевое оптическое: применение

Стекло – один из самых древних материалов, который широко применяется во всех сферах практической деятельности человека благодаря набору полезных качеств и свойств. За время существования (а это более 5 тыс. лет) его химическая формула осталась практически той же, изменились лишь его качества.

Кварцевое стекло

В течение долгих лет человек стремился создать стекло все более прозрачным и устойчивым к различным разрушающим факторам. В результате такого целенаправленного совершенствования появились кварцевые стекла – совершенно новый тип материала с поражающими сознание характеристиками. Возможно, именно это стекло определит направление дальнейшего развития человечества.Кварцевое стекло – это продукт плавления чистого оксида кремния (SiO2). В отличие от обычного стекла, этот материал находится в аморфном состоянии, то есть не имеет точной температуры плавления и при нагревании из твердого состояния в жидкое переходит постепенно. Во многом благодаря именно этому свойству кварцевое, или силикатное, стекло нашло столь широкое применение в промышленности.

Аморфность материала объясняется его структурой, основу которой составляют кремниево-кислородные тетраэдры. Молекулы SiO2 «связываются» друг с другом благодаря взаимному притяжению атомов кислорода.Вместе они образуют трехмерные сетки, несмотря на то, что строгого порядка в расположении молекул друг относительно друга нет. Именно поэтому кварцевые стекла обладают свойствами аморфных материалов.

Силикатное стекло, как и обычное, получают путем плавления исходного сырья. В качестве такого может использоваться чистый кремнезем – горный хрусталь, жильный кварц, кварцевый песок, а также оксид кремния, полученный искусственным путем.

Отличия кварцевого стекла от обычного

В зависимости от выбранного типа сырья определяют и некоторые свойства конечного продукта. Так, для получения кристально чистого и прозрачного материала используют горный хрусталь.

Основным отличием силикатного стекла от обычного является высокая температура плавления – более 1500 Со. При этом оксид кремния начинает испускать интенсивное световое излучение в видимом спектре, то есть начинает светиться.

Ввиду аморфной структуры сырья процесс плавления может продолжаться значительное время. Расплавленный состав отличается высокой вязкостью, что не позволяет его стапливать или перемещать. Это затрудняет производство кварцевого стекла с одинаковой толщиной стенок.

Особенности производства

Ввиду всех перечисленных особенностей производство силикатного стекла возможно только на специализированном оборудовании. В плавильнях должна поддерживаться высокая температура, а для создания стеклянных изделий необходимо поддержание струи открытого пламени температурой 1800 Со и выше.

Предъявляются специальные требования и к производственному помещению – оно должно быть стерильным. Незначительное количество чужеродных частиц неминуемо приведет к тому, что готовые кварцевые стекла в скором времени растрескаются и потеряют свои свойства.Особыми качествами должны обладать и сотрудники производства – стеклодувы. Им приходится иметь дело с экстремально высокими температурами – одна ошибка во время работы может привести к серьезным травмам, ожогам.

Все основные инструменты стеклодува изготовлены из жаропрочных материалов – гранита, вольфрама, которые, помимо прочего, отличаются большим весом. Поэтому сотрудники должны быть физически сильными и выносливыми.

Свойства кварцевого стекла

Силикатное стекло обладает низкими показателями электропроводности, поэтому оно часто используется как диэлектрик в сложных электроприборах. Главные полезные свойства, коими обладают кварцевые стекла, можно разделить на три группы:

  1. Термические. Устойчивость к высоким температурам (1200 Со), высокий коэффициент температурного расширения (в 15 раз выше, чем у обычного стекла), чем обуславливается стойкость к резким и значительным температурным колебаниям (на производстве продукцию охлаждают струей ледяной воды).
  2. Химические. Стекло химически нейтрально, не вступает в реакцию со всеми щелочами и кислотами, кроме фосфорной и плавиковой кислоты (реакция начинается при температуре выше 300 Со).
  3. Оптические. Показатель преломления кварцевого стекла в 150 раз ниже, чем у обычного (ne=1,46). Благодаря этому оно безупречно пропускает не только солнечный и обычный свет, но и не задерживает ни инфракрасное, ни ультрафиолетовое излучение.

Все эти свойства позволяют использовать кварцевое стекло в качестве строительного материала, а также для производства лабораторной посуды, оптических приборов, электрооборудования, термостойких огнеупорных материалов. Одна из основных сфер его применения – изготовление оптических волокон.

Оптическое кварцевое стекло

В зависимости от примененной при производстве технологии кварцевое стекло может быть непрозрачным и прозрачным. В первом случае в его структуре будет присутствовать большое количество пузырьков газа, которые интенсивно рассеивают свет.Прозрачное стекло, или стекло кварцевое оптическое, как его еще называют, абсолютно однородно, не содержит пузырьков. Благодаря этой особенности материал используется при производстве оптических кабелей высокоскоростной передачи данных, оптических линз и призм.

Марки и серии оптического стекла

Различают несколько марок оптического стекла: КУ-1, КИ, и КВ. Продукция отличается между собой способностью пропускать видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Самым прозрачным является стекло марки КИ – оно способно пропускать свет при длине волны 2600-2800 нм, наименее прозрачное – КВ.В зависимости от используемого сырья различные светопропускные способности может иметь оптическое стекло кварцевое. ГОСТ 15130-86 содержит сведения о трех сериях:

  • 0 – материал, используемый при обычных эксплуатационных условиях;
  • 100 – стекло, устойчивое к ионизирующему излучению незначительной силы;
  • 200 – сырье, которое допускается использовать в условиях интенсивного ионизирующего излучения.

Марка и серия стекла образуют шифр продукции. Он наносится на производстве и определяет конкретный вид стекла. В нашей стране нет единой системы шифрования, поэтому каждое предприятие обозначает свою продукцию по своему разумению.

Из силикатного стекла изготавливается большое количество разнообразной продукции. В научных и производственных лабораториях востребованы трубки из кварцевого стекла, которые используются для замеров уровня жидкости, изготовления электронагревательных приборов, проведения химических реакций и хранения агрессивных веществ.

Широкое применение на производстве получило и непрозрачное стекло. Оно используется там, где необходим контроль жидких продуктов при высоких температурах и, благодаря низкой стоимости, применяется повсеместно.

Оптическое стекло применяется в судо- и ракетостроении, главным образом для производства осветительных приборов. На нефтехимических предприятиях этот материал ценится за высокую устойчивость к химическим веществам и используется для контроля агрессивных жидкостей. В самолетах им остекляют кабины, а также используют в качестве теплоизоляции.

Производители изготавливают продукцию согласно требованиям ГОСТ 22291-83. Кварцевое стекло, трубки, окна, призмы, линзы и другие изделия изготавливаются как массово, так и в индивидуальном порядке.

fb.ru

Оптическое кварцевое стекло (кварц)

Производство оптического кварцевого стекла принципиально отличается от производства других видов оптического стекла. Это единственное промышленное стекло простейшего химического состава, содержащее только один компонент — кремнезем. Высокая его тугоплавкость и высокая вязкость в расплавленном состоянии (при 1723°С вязкость составляет 1•106Па) не позволяют применять к кварцевому стеклу технологию обычных оптических стекол. Кварцевое стекло получается путем расплавления крупки природного или синтетического кварца в электрических печах или в кислородно-водородном пламени. В последнее десятилетие получил широкое промышленное применение способ наплава кварцевого стекла через газовую фазу. Исходным сырьем в данном случае является дешевое химическое соединение — тетрахлорид кремния, который легко испаряется и гидролизуется, образуя аморфный кремнезем и соляную кислоту. Конденсированный кремнезем сплавляется в стекло в кислородно-водородном пламени (в последнее время для этого используются и плазмотроны, обладающие тем преимуществом, что стекло, наплавляемое в плазме, содержит меньше гидроксильных групп и более прозрачно в инфракрасной части спектра). Готовая продукция имеет форму заготовок (блоков) цилиндрической формы.

Получение стекла через газовую фазу является пока единственным способом борьбы с наличием в объеме стекла поглощающих микровключений, снижающих его лучевую прочность.

Различные марки кварцевого стекла отличаются друг от друга не основным химическим составом, а технологией их получения и сырьем, из которого велся наплав, что определяет содержание примесей в стекле. В частности, стекло из тетрахлорида кремния содержит менее 4•10-5% примесей, в том числе железа менее 5•10-6%, но зато содержание гидроксильных групп в нем доходит до 0,13%, что снижает температуру размягчения стекла до 1060°С по сравнению с 1200°С для стекла КВ. В стекле из тетрахлорида кремния, полученном прямым его окислением в факеле низкотемпературной плазмы, имеется всего 0,001 % примесей гидроксильных групп.

ГОСТ 15130—79 установил пять марок оптического кварцевого стекла:

  • КУ1 — стекло, обладающее высокой прозрачностью в ультрафиолетовой области спектра, без полос поглощения в области 170—250 нм, нелюминесцирующее;
  • КУ2 — стекло, прозрачное в ультрафиолетовой области спектра, с полосой поглощения в области 170—250 нм;
  • КВ — стекло, обладающее высоким пропусканием в области длины волн от 270 до 2700 нм, но не свободное от полос поглощения при 240 и 2720 нм;
  • КВР — стекло, отличающееся от стекла марки КВ малым изменением под действием гамма-излучения;
  • КИ — стекло, прозрачное в инфракрасной области спектра, без полосы поглощения при 2720 нм.

Особенности технологии оптического кварцевого стекла проявляются в том, что кроме нормирования по оптической однородности, двойному лучепреломлению, бессвильности и пузырности, ГОСТ 15130—79 предусматривает нормирование показателей качества, характерных только для кварцевого стекла — мелкозернистой неоднородности (ряби) и включений. Мелкозернистая неоднородность является следствием неодинаковой степени воздействия высокой температуры, газовой атмосферы и других физико-химических факторов при наплаве на центральную и периферийную части каждой крупинки, из которой состоит исходная шихта. В результате этого показатель преломления периферийной зоны отличается от центральной, что можно наблюдать в виде теневой или дифракционной картины. Стекло из тетрахлорида кремния свободно от ряби, но его оптическая однородность не выше третьей категории. Из этого стекла возможно получение заготовок не только для линзовой, но и для призменной оптики. Включения являются следствием того, что исходная крупка может содержать примеси, отличающиеся по химическому составу от кремнезема, которые в процессе наплава дают прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные или стекловидные включения. В крупке, приготовленной из кристаллов кварца, полученных искусственно путем гидротермального синтеза, содержатся примеси щелочных металлов, которые образуют стекловидные включения. Стекловидные включения дают также полевой шпат, мусковит, турмалин, гранат.

По оптическим свойствам кварцевое стекло является обычным кроном с показателем преломления 1,4584 и коэффициентом дисперсии 67,83. Из-за малого коэффициента расширения (5,5•10-7°С-1) термооптические свойства кварцевого стекла плохие (V=213•10-7°С-1), но зато очень высока термостойкость. Кварцевое стекло обладает высокой механической прочностью в широком интервале температур; оно негигроскопично, устойчиво к воздействию воды и кислот, кроме плавиковой и фосфорной. Только при совместном воздействии высоких давлений и температур кварцевое стекло можно растворить в воде. При облучении плотным потоком быстрых нейтронов кварцевое стекло увеличивает показатель преломления до 1,4763. При нагреве стекла до 800°С его первоначальные свойства восстанавливаются. Кварцевое стекло — один из лучших материалов для изготовления крупногабаритных астрономических зеркал.

Легирование кварцевого стекла двуокисью титана дало возможность получить материал с практически нулевым коэффициентом термического расширения. Максимальный коэффициент расширения равен 0,4•10-7°С-1. На стадии опытного производства такое кварцевое стекло имеет марку КЛР, выпускается в заготовках диаметром до 200 мм по ТУ 17—74.

www.labor-microscopes.ru


Смотрите также