|
Основным сырьем для изготовления
оптических деталей служит стекло с точно установленными физическими свойствами,
гак называемое оптическое стекло. Для обработки применяют очень чистые и
высококачественные абразивные материалы, что при работе па соответствующих
шлифовальных и полировальных станках ускоряет придание необходимой формы и
требуемого качества оптической поверхности детали.
Стекло как оптическое сырье. Основными требованиями,
обусловливающими возможность использования стекла в ОПТИКЕ?, являются
чистота, оптическая однородность и изотропность. Основные оптические
параметры — коэффициент преломления, дисперсность, коэффициент
светопоглощения—заданы составом стекла; величины, заданные оптиком, являются
основанием дли выбора типа стекла. Кроме указанных оптических качеств, состав
стекла определяет и его механические качества, главным образом обрабатываемость,
термическую и химическую стойкость. Все эти факторы необходимо знать и
учитывать при конструировании и -производстве оптических приборов.
Типы оптического стекла. В.сс оптические стекла можно
разделить на четыре группы. К первой относится бессвинцовый крон, ко второй
свинцовый флинт; определенный, точно установленный коэффициент
светопог-лощения дают фильтровальные оптические стекла, последнюю группу
составляют кварцевые стекла.
Каждая из этих основных групп подразделяется на подгруппы
и отдельные типы оптических стекол. Группы и типы стекол объединены в
обзорные таблицы, которые облегчают и ускоряют работу по подбору и
определению типа стекла.
Совершенно самостоятельную разветвленную группу оптических
стекол составляют светофильтры. Они обладают той особенностью, что пропускают
лучи только определенного участка спектра; коэффициент пропускания и ширина
спектра этих стекол зависят прежде 'Всего от типа и цвета стекла. Цветные
оптические стекла обозначаются сокращениями основного цвета по обозначениям
фирмы Schott: RG красное -стекло, GG — желтое стекло, BG— синее стекло, OG —
оранжевое стекло, NG — нейтральное стекло.
Кварцевое стекло производят путем расплавления кварца или
горного хрусталя. Из вссх известных материалов он обладает самым малым коэффициентом
теплового расширения и большой термической стойкостью. Эти специфические
особенности дают возможность изготовлять нз кварцевого стекла различные
эталоны, шаблоны и калибры. Несмотря на то, что оптическая од нор од] гость
этого стекла не очень высокая, его применяют для оптических систем,
работающих, как правило, в ультрафиолетовой части спектра, так как кварцевое
стекло
пропускает лучи света с длиной волны до 2000 Л. Кроме того,
большая прозрачность в коротковолновой части спектра позволяет изготовлять из
кварцевого стекла оптические детали для врачебных и промышленных эндоскопов.
Оптические свойства стекла. Вопрос применимости и
функциональных свойств стеклянной детали в данной оптической системе решают
оптические свойства стекла. В -принципе совершенно непригодны неоднородные
стекла, какими бы дефектами эта неоднородность не была вызвана. Стекло должно
быть совершенно прозрачным и изотропным, т. е. его оптические свойства должны
быть одинаковыми во всех направлениях. Основными свойствами оптического
стекла являются: показатель преломления, коэффициент дисперсии и коэффициент
светопреломления. Эти свойства зависят от химического состава стекла и его
термической обработки. Так как при варке оптического стекла в горшковых печах
могут быть небольшие отклонения от технологии, которые вызывают изменение
оптических свойств изготовляемого стекла, то показатель вреломлення и коэффициент
дисперсии определяют для каждой отдельной плавки.
Термические и механические свойства стекла. Для
изготовления оптических деталей наибольшее значение имеют: термическая
стойкость, коэффициент линейного термического расширения и способность стекла
поглощать тепло. Термическая стойкость оптической детали зависит не только от
термических и механических свойств самого стекла, но и от формы и величины
оптической детали. Это имеет большое практическое значение, особенно при
изготовлении астрономической оптики и поглощающих фильтров. Определение
коэффициента термического расширения данного стекла необходимо при соединении
и компоновке разных видов стекол в составных объективах и при сборке
оптических деталей в металлические оправы. С термическим расширением стекла
необходимо считаться и при изготовлении вспомогательных приспособлений.
Поглощение тепла принимается в расчет при изготовлении стеклянных теплопогло-
щающих фильтров.
Из механических свойств наибольшее значение для
производства оптических деталей имеют качества, определяющие обрабатываемость
стекла: шлифовочная твердость и полируе- мость. Из этих свойств мы должны
исходить при выборе технологии обработки, рабочего инструмента, шлифовочных и
полировочных материалов.
Химическая стойкость стекла. Обработанное и отполированное
оптическое стекло может подвергнуться разрушению, если какое-то время будет
находиться под воздействием сильных гидротермических влияний в кислой среде.
По внешним признакам можно различить два вида
поверхностной коррозии: один характеризуется появлением цветного
интерференционного налета на поверхности стекла, а другой вынынает помутнение
его поверхности. Причины образования обоих видон коррозии одинаковы и зависят
от образования на поверхности стекла геля кремниевой кислоты. При образовании
матовой поверхности этот процесс носит гигроскопический ха рактер и через
поры поверхностного геля проникает к прилегающие слои глубинного стекла.
В современной практике возникновения коррозии
предупреждают комбинированной кислотно-парафиновой защитой по методу
Гребенщикова и Ястребовой, Эта антикоррозионная защита в значительной степени
зависит от типа и со ста на данного стекла. Для обычных типов борного крона и
флинта защиту производят следующим образом: свежеотполированную поверхность
оптического стекла после тщательной очистки спиртом подвергают воздействию
О,] N раствора уксусной кислоты с рН = 2,29 при температуре 80° С в течение
приблизительно 20 мин. При этом образуется поверхностный слой геля кремниеной
кислоты толщиной примерно 1400 А, который отличается сравнительно небольшой
пористостью. Затем стекло прогревают в течение 30 мин в парафиновой или
стеариновой ванне при температуре 230пС. Поверхность стекла, извлеченного из
ванны, подвергают дальнейшему 30-минутному прогреванию н воздушной сушилке
при температуре 230° С. После этой обработки на -поверхности стекла
образуется защитный слой, химически связанный с основной массой стекла; он
отличается длительной гидрофобностыо и не ухудшает оптических свойств стекла.
11а этот слой может быть нанесено непроницаемое покрытие, улучшающее
оптические функции входных деталей тем же способом и с таким же совершенным
результатом, как и нанесенное на свежеотполнрованную поверхность.
|