- •1. Классификация кварцевых стекол. Назначение и область применения.
- •2. Механические, термические, электрические, химические и др. Свойства кварцевых стекол.
- •4. Технология изготовления прозрачного кварцевого стекла плазмохимическим и парофазный методами.
- •7. Классиф. Оптич. Стекол. Составы стекол и их хар-ка. Диаграмма Аббе.
- •8. Показатели кач-ва оптич. Стекла. Оптич. Постоянные стекол. Оптич. И хим. Однородность стекла.
- •1. Однородность стекла
- •2. Двойное лучепреломление
- •3. Коэф. Светопоглощения
- •4. Хим. Стойкость
- •9. Сырьев. Материалы в произ-ве оптич. Стекла, их подготовка. Подготовка и хранение боя.
- •10. Технология получ. Оптич. Стекол: приготовление шихты, варка, выработка и разделка стекла.
- •12. Режимы варки оптических стекол, гомогенизация стекломассы. Летучесть расплавов стекол. Химическое поведение осветлителей.
- •13. Выработка и разделка стекла. Отливка, прессование, прокат и моллирование стекла.
- •14. Тонкий отжиг оптического стекла. Основы тонкого отжига и режимы отжига. Контроль оптической однородности стекла.
- •16. Стекла, прозрачные в ик области спектра. Составы стекол и особенности получения.
- •17. Лазерные стекла. Химические составы, свойства и технология получения.
- •20. Классификация и свойства светотехнических стекол. Виды стекол, назначение и области применения (также призматические).
- •23. Сигнальные стекла. Составы и свойства стекол. Стекла, окрашенные сульфоселенидами кадмия, оксидами меди, хрома, кобальта. Особенности варки, выработки и формования цветных стекол.
- •22, 24. Глушеное стекло. Химические составы и свойства глушеных стекол. Стекла, заглушенные фосфатами, фторидами, сульфидом цинка.
- •25. Электроизоляционное стекло. Составы и свойства стекол, используемых в производстве стеклянных изоляторов. Электрические свойства стекол.
- •26. Технология получения электроизоляционных стекол.
- •28. Технология производства ламп накаливания общего назначения, галогенных ламп и ламп специального назначения
- •29 Технология производства люминесцентных ламп
- •31. Составы и свойства медицинских стекол. Ассортимент стеклоизделий и их назначение. Основные требования, предъявляемые к медицинскому стеклу
- •32. Технология варки и выработки стекол медицинского назначения. Летучесть расплавов стекол. Изготовление стеклянной трубки.
- •33. Технология производства медицинского стекла. Изготовление флаконов и ампул, технические требования
- •34. Пеностекло и его классификация. Свойства и применение пеностекла. Способы формования пеностекла. Процессы, протекающие в пенообразующей смеси и пеностекле при термообработке и формовании.
- •36. Химико-лабораторное стекло. Ассортимент изделий и их назначение. Составы и физико-химические свойства стекол. Влияние состава стекол на их химическую устойчивость.
- •37. Технология изготовления тонкостенных и толстостенных изделий из химико-лабораторного стекла. (метод прессования, выдувание, в том числе из стеклянной трубки).
16. Стекла, прозрачные в ик области спектра. Составы стекол и особенности получения.
Прозрачные кв. стекла делятся на 4 основных типа по светопропусканию:
КУ(1)-кв. стекло, прозрачное в УФ части; КВ(2)-кв. стекло прозрачное в видимой части, КВ-Р(3)-кв. стекло устойчивое к радиации; КИ(4)-прозрачное в ИК области, КПП-кв. стекло повышенной чистоты.
-
Тип стекла
Марка стекла
Способ производства
Содержание примесей С·104, мас.%
Fe
Al
Na
OH-
Cl
1
КИ
электротермическим
0,7-5
50-180
4-7
3-4
-
2
КУ, КВ,КВ-Р
газопламенный
0,5-3
10-50
0,06-2
400
-
3
КУ-1, КВ-Р
парофазный
0,1
0,05
0,04
1200
50-500
4
КПП
плазмохимический
0,1
0,05
0,04
2-10
50-500
Электротермический метод получения кварцевого стекла
Используются печи сопротивления (тигельные печи). Стержневая печь сопротивления.
1-Корпус печи, 2- кварцевая крупка,3- кварцевое стекло,4- кварцевая трубка, 5- нагреватель.
t= 1750-1800˚С. При температуре выше 1200˚С оксид кремния взаимодействует с углеродом, при этом образуется монооксид кремния, он летуч и устойчив при температурах выше 1200˚С.
17. Лазерные стекла. Химические составы, свойства и технология получения.
Свойства: усиливают энергию излучения, х-ся высокой когерентность ,монохроматичностью.Для получения лазерных стекол в их состав вводят активные компоненты,должны быть не заполнены 4f- орбитали и они должны быть экранированы от окружающих ионов заполнены 5f 5d орбитали.Активные компоненты :Nb+3(тип стекла K-Ba-Si, Na-Ca-Al- Si), Tb +3(боратные), Ho +3(Mg-li- Al-Si), Er +3, Tm+3, Ib +3(Ca-Li- B).
1-источник возбуждения,2- стержень с активным в-вом, 3- резонаторы( зеркала),4- электрический отражатель.Принцип действия: под двием мощного излучения происходит возбуждение активных ионов,которые равномерно распределены в 2 стержне, под действием возб излучения электроны в активных ионах переходят с основного энергетичесого уровня на более высокий и поглощаются в нестабильном состоянии.Переход сопроваждается мощным когерентным монохроматическим излучением. Излучение обладает мощной энергией по отношению к поглощающей. Резанатор образует лазер предназначенный для усиления излучения ,стимулированного при достижении определенной мощности проходящей через полупроводниковое зеркало резонатора.Преимущества стекол по отношению к другим материалом для изготовления твердотельных лазеров: 1.сравнительно простая технически(любая форма размеры).2. высокая оптическая однородность.3. возможность введения высоких концентраций активных в-в .4. возможность выравнивания физико- химических и теплофизических свойствза счет изменения состава стекла. Первые лазеры на основе рубина.Составы стекол : SiO2-71,0, Ai2O3 – 1,0, Sb2O3- 0,8,K2O- 0,2, Nd2O3-10, Na2O -15,0.CaO-12.Кроме силикатных стекол используют и другие системы: боратные стекла: B2O3- 70, CaO-10, Li2O-10 , Nd2O3-3,5.фосфатные стекло –P2O5 -72, Al2O3 – 8, Li20-6,Na2O-14. И германотные стекла. Силикатные стекла отличаются от других высокой хим стойкостью и механической прочностью.В боратных и фосфатных х-ся наиболее узкими полосами(создают излучения высокой мощности). Оксид ниодима как активный элемент поглощает излучение в видимой части спектра 570-590 нм и ближней Ик-области.Клазерному стеклу предъявляется требования по однородности, по прозрачности, допустимое отклонение в показателе преломления не более 2*10-6.Варка идет при 1400- 1500 С,боратных -900-1000С.выработка в блок , который разрезают на заготовки.
18. Стекловолоконная оптика. Световоды. Передача излучения оптического диапазона. Явление полного внутреннего отражения. Затухание сигнала в волокне, его причины.
Способность стеклянного волокна передавать оптические излучения основанных на явлении полного внутреннего отражения.
, - угол при котором все лучи будут отражаться(критический угол),а n-показатель преломления стекла.Интенсивность отражающего света составит 99,9% весь свет падает на границу раздела при угле >критического весь отражается.Оптическое волокно состоит из световедущей жилыи одной (двух) светоотражающей и светозащитной оболочки.
Световедущая жила,2- светоотражающая жила, 3- светозащитная жила.
Световедущая жила предназначена для передачи световой энергии.Светоотражающая оболочка предупреждает потери световой энергии и лучшей оптической изоляции.Светозащитная предохраняет оптическое волокно от разных повреждений, а также служит для поглощения излучения которое вышло из световедущей оболочки.Классифицируют по: 1.по характеру изменения показателя преломления волокна – со ступенчатым и непрерывным ,-2.по числу мод (количество траекторий лучей) – одноходовые и многоходовые.
Марки
Многоходовое со ступенчатым показателем преломления,2- многоходовой непрерывное, 3- одноходовой ступенчатый.
Поглощение в световоде связанно с физико-химическими свойствами материала и обусловлены наличием примесей в составе стекла, поглощение ионами перехрдных металлов.Поглощение излучения самим стеклом связанны с колебательным или электронными переходами.
Наличие неоднородностей при получении оптического волокна и вызывает возникновение релеевского рассеивания. Потер при прохождении света через волокно х-ся величиной затухания световой энергии.
, где Рвых и Рвх-мощность излучения на входе и на выходе.Световод х-ся числовой апертурой- х-т максимальный угол под которым световод может входить в излучение.
, где n1 ,n2- показатели преломления стекла световедущей и оболочки. Если A>1 то все излучение будет передано.
Из оптического волокна изготавливают кабели, волокноооптические пластины, используют в электронно-оптических приборах, твисттеры( поворотники).
19. Составы стекол для оптических волокон. Технология изготовления оптических волокон.
Составы стекол: для световедущей жилы увеличивают показатель преломления : флинты, тяжелые флинты, тяжелые бариевые флинты, сверхтяжелые флинты(n=1,52-2,05).Марки ТБФ-10 : SiO2-16, B2O3-12,1, BaO-29, La2O3-17,6, TiO2-12,5, ZrO2-3,8,Nb2O5-3,7, CdO-3,7.Для светоотражающей оболочки :с низким показателем преломления :кроны, легкие кроны, тяжелые кроны, фосфатные кроны.
SiO2-64-69, B2O3-12-25, Al2O3-2-4, BaO-1-2, MgO- 0,5, CaO-1,5, TiO2-0,5, Na2O-5-9, K2O-6-10/
Способы получения оптического волокна: 1.ситабиновый способ- получают из заготовки, которая представляет из себя стеклянную калиброванную трубку внутрь которой вставили штабик из стекла с другим показателем преломления(показатель штабика больше чем трубки).необходимый диаметр подбирают меняя толщину стержня и трубки, решаемая вытягиванием волокна. Недостатки: наличие царапин на трубке, чтобы уменьшить кол-во дефектов вытягивают волокно в вакууме.
2.Вытягивание волокон из 2х каоксиально расположенных сосудов:
Недостатки: не высокая однородность оптическая изменение хим состава стекла в рез=те плавления сосудов.
3. Волокно без оболочки получают различными спосабами:
калия из расплава переходят в стекло.В рез-те ионного обмена показатель преломления непрерывно меняется от центра к переферии что обеспечивает требуемый профиль распределения показателя преломления по сечению волокна.
Недостатки: длительность процесса, не позволяет получать волокно большой длины.
4. химически-парафазное окисление: метод заключается в осождении смеси хлорида кремния и кислорода в паровой среде с добавлением высоколетучих соединений: хлорида титана, хлорида германия.
Получение : парогазовая смесь осождается на внутренней повнрхности кварцевой трубки, трубка разогревается до т-ры 1850 , после достижения заданной толщины осождающего слоя трубку разогревают до 2000 С охлопывание трубки в цилиндр-заготовка для получения стеклянного волокна.
Технологическая схема получения волокно-оптических изделий: Стекло для оболочки и световедущей жилы подается на вытягивание одножильных световодов , затем одножильные световоды собирают в пакеты, установка перетяжки пакетов, далее виброукладка многожильных световодов, прессование волокнистых блоков, обжиг оптических деталей, резка блоков на заготовки, механическая обработка(шлифование, полирование), контроль.