Способ очистки прозрачных материалов,преимущественно стекломассы

Способ очистки прозрачных материалов,преимущественно стекломассы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРШРАЗДШС , ШЖИШГЩБеТЮШЮ СШСЛОМACCfii , оугвм удаяешш иеодйор8янос1 й, о т л я ч а ю щ и с я тем, что, с цеямо аоаыт тЛ К9Я№ПЯ изжям за tun yofneaiai 11 ;юэрйшых микронеоянсфОДИОстеА, перед : выработкой на рвопш возпействуют гиаертал нэпучеюйм нясАйвстью мовоюстй Вт/см..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(58 С 03 В 100

ГОСУДАФСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬПЪЙ.

ОЛИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авт юсном9 свидатвъстВМ 4,1

1 (6 (31) 325! 221/29-33 (22) 10.1280 (46) 23.04.83. Бюл. И 15 (72) 10. В; Гаврищенко (71) Кемеровский государственнмй университет (53) 666.1.03! (088.8) (56) 1. Патент CIIIA Р 233Н62, кл. 65 — 134, 1964.

„.SU„;, 1 419 A (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ -ПРОЗРАЧНЫХ

Ф ЮВ

ДОМАШя, аутам унанения иеоднофщ1ностей-, о т л и ч а в щ и и e a тем, что, с ианма новмымння качества нзиенни за em уданепня вмработкой иа рааинэв иозиействуют лазер. имм изнучмнмм инотностме мощности 10е-

10 Щ

1013419

2 э

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов, к стекольному пронзводству, в частности к производству элементов силовой оптики, активных твердотельных рабочих тел лазеров, к облас- 5 ти получения полупроводниковых материалов и твердых неорганических веществ, а именно к производству высококачественного оптического стекла и кварца.

Известен способ очистки оптического стекла в расплаве путем удаления неоднородностей. Способ заключается в пропускании пузырьков газов (двуокись углерода, кислород, азот н водяные пары), которые прогоняются через стекломассу последовательно (1). 15

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет производить очистку от объемных поглощающих включений с размерами 10 б — 5 ° 10 см, К таким микронеоднородностям относятся сажные частицы, кластерные и кристаллические металлические образования и ряд других, Одним из основных недостатков оптических прозрачных материалов является их способность разрушаться при действии лазерно- 25 го излучения большой мощности в результате теплового взрыва поглощающих неоднородностей. Взрыв поглощающих неоднородностей очень малого размера (до 10 см) может обеспечить образование макроразрушений с размерами 10 — 10" см.

Цель изобретения — повышение качества изделия эа счет удаления непрозрачных микронеоднородностей и, как следствие, увеличение их прозрачности и оптической прочности в экстремальных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки прозрачных. материалов, преимущественно стекломассы, путем удаления неоднородностей, перед выработ кой на расплав воздействуют лазерным излучением плотностью мощности 109 — 10 Вт/смз.

Действие лазерного излучения приводит к взрыву. поглощающих неоднородностей и их уничтожению, а полученные после охлаждения 45 стекло и кварц или выкристаллизованное из раствора вещество не будут иметь поглощающих неоднородностей.

Поскольку температура испарения большинства веществ, составляющих поглощающие

4О неоднородности, значительно ниже 10 .С, то плотность мощности излучении рубинового лазера 10 Вт/см разрушает неоднородности с размером 5-10"а см и меньше.

Способ реализуется следующим образом.

В печь с расплавленным стеклом илн

55 кварцем на свободную новерхиость перед отбором стекла подается лазерный импульс . от рубинового генератора с плотностью мощности не менее 10 о Вт/см, в результате действия которого происходит взрыв и уничтожение поглощающих неоднородностей. Последующий отбор стеклянной массы осуществляется обычными приемами.

Поскольку предлагаемый способ очистки может быть применен к различным прозрачным материалам и средам, в качестве пр меров рассмотрим способы очистки воды и стекла типа К вЂ” 8.

Пример 1. Металлическая кювета с водой, содержащая поглошающие включения, подсвечивается сверху на свободную поверхность лазерными импульсами ультрафиоле тового излучения (лазер ЛГИ вЂ” 21) (длина вол ны излучения 337,1 нм, длительность импульса 8.10 9 с, энергия импульса излучения

3 . 10 Дж) для контроля наличия поглощающих включений. Контроль осуществляется визуально с помощью люминесцентного микроскопа (метод лазерной ультрамикроскопии) .

После измерения указанным методом концентрации поглощающих включений на свободную поверхность воды подается гигантский импульс излучения рубинового лазера (длина волны излучения 693,4 нм, длительность импульса 3 — 4 10 с, мощность излучения

10 Вт/см ) . После воздействия гигантского импульса повторно измеряется их концентра. цня.

Выполненные эксперименты позволили установить, что после обработки среды указанным способом микронеоднородности методом лазерной ультрамикроскопии не обнаруживаются.

Пример 2. Струя расплавленного стекла в процессе разлива в формы облучается гигантским импульсом излучения рубинового или неодимового лазера с характеристиками импульса (по примеру 1). В связи с высокой интенсивностью свечения стекла в состоянии расплава контроль наличия .поглощающих неоднородностей можно произвести только в готовых элементах оптики.

Конкретные режимы способа очистки определяются свойствами материапов и поглощающих неоднородностей.

Прежде всего рассмотрим характеристики излучения лазеров, которые можно использовать для очистки материалов. В основу способа положено существенное различие коэффициентов поглощения материалов и поглощающих неоднородностей (K=10 см и 10 см соответственно), это условие определяется в определенных спектральных областях. Так, для стекла типа К-8 коэффициент поглощения имеет малые величины только в видимой и ближней ИК-областях, Составитель Т Парамонова

Техред Ж Кастелевич Корректор М Коста

Редактор Г. Волкова

Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Заказ 2931/31

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1013419 а вода в ближней УФ и видимой области, . где .Ф - температура частицы после воэ..

По этой причине излучение рубинового ла- . действия импульса; эера (Я = 693. нм) может быть использо- — начальная температура Частицы .

1 1. вано для очистки воды и стекла, а нзлу- Š— плотность энергии лазерного чение неодимового лазера (Л = 1060 нм) импульса; только для стекла, так как вода в ближ- 8 — площадь частицы; ней ИК-области имеет большой коэффициент M — фактор Ми (для нашего случая поглощения. М вЂ” не менее 10 ).

Необходимо отметить, что . прн выборе С вЂ” теплоемкость- вещества неодно- . режимов более целесообразно использовать Ie родности; коротковолновое излучение, так как увели- р — плотность вещества неоднородчение длины волны может привести к сни- ности. жению поглощения энергии частицей вслед- В зависимости от термоустойчнвости Ileствие: фактора Мн.. щества неоднородностей температура их

Ясли пренебречь теплоотводом от часпщ, I5 разрушения лежит в области от 2:до 5 тыс. а для импульсов длительностью 10 а с это . градусов (наиболее устойчивыми являются вполне допустимо, то температура частицы сажные частицы, т.е. углерод). после воздействия лазерного импульса будет Использование изобретения позволит су состаалять щеетвенно повысить качество элементов си ловой оптики, снизить расход материалов в оптических системах, повысить выходную

Е щ ° мОщность Оптических квантовых F FHop3 IE BB

2- a- cg .за счет увеличения прочности стекол и кристаллов прн экстремальных воздействиях