Градиентное стекло что это

Оптика — Таблица «Оптика» из энциклопедии 1728 г. О … Википедия

Геометрическая оптика — Для улучшения этой статьи желательно?: Добавить иллюстрации. Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное … Википедия

Линейная оптика — Основная статья: Оптика Геометрическая оптика раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах. Краеугольным приближением геометрической оптики … Википедия

Лучевая оптика — Основная статья: Оптика Геометрическая оптика раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах. Краеугольным приближением геометрической оптики … Википедия

Оптик — Таблица оптики, Энциклопедия, 1728 Оптика (от др. греч. ὀπτική появление или взгляд) раздел физики, который описывает поведение, свойства, первопричинность и природу света, объясняет связанные с этим явления. Под светом понимают не только… … Википедия

П:Ф — Начинающим · Сообщество · Порталы · Награды · Проекты · Запросы · Оценивание География · История · Общество · Персоналии · Религия · Спорт · Техника · Наука · Искусство · Философия … Википедия

Дифракция — первого и второго порядка как интерференция волн, образованных при падении плоской волны на непрозрачный экран с парой щелей. Стрелками показаны линии, проходящие через линии интерференционных макси … Википедия

Дифракция волн — (лат. diffractus буквально разломанный, переломанный) явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами… … Википедия

Радиофизический факультет СПбГПУ — У этого термина существуют и другие значения, см. Радиофизический факультет. Радиофизический факультет Санкт Петербургский государственный политехнический университет … Википедия

Световой пучок — … Википедия

Использование: для оптических и акустических элементов с градиентом свойств. Сущность изобретения: стекло содержит в мол.%: оксид кремния 40 – 54,8 БФ SiO 2 , оксид натрия 5 – 30 БФ Na 2 O, оксид лития 0,1 – 24 БФ Li 2 O, оксид титана 15 – 25 БФ TiO 2 , оксид циркония 3 – 9 БФ ZrO 2 , оксид сурьмы 0,2 – 0,3 БФ Sb 2 O 3 . Стекло может содержать один из оксидов кальция, стронция, битума, ниобия и тантала 5 мол.% БФ CaO, SrO, BaO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 соответственно. Суммарное количество оксидов лития и натрия 20 – 25 мол.%. Модуль упругости x 10 8 950 – 985, показатель преломления 1,691 – 1,728. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Рисунки к патенту РФ 2082685

Изобретение относится к стеклам для оптических и акустических элементов с градиентом свойств, изготовляемых методом ионообменной взаимодиффузии из расплавов солей одновалентных металлов.

Известно стекло [1] состава, мол. SiO 2 64,0 -71,0; Na 2 O 4,0 14,0; Li 2 O 1,0 12,0; NaCl 1,0 3,0; CeO 2 0,1 0,5; Sb 2 O 3 0,1 1,0; HbO 2 11,0 13,0; K 2 O 0,5 3,0, имеющие высокий модуль Юнга (820 870)Градиентное стекло что это10 8 Н/м 2 , показатель преломления (ПП) n D Градиентное стекло что это1,62, перепад показателя преломления после ионного обмена от +150 до -128Градиентное стекло что это10 -4 инкремент показателя преломления от -10,7 до +11,3Градиентное стекло что это10 -4 (мол.) -1 .

Известно также стекло [2] следующего состава, мол.

SiO 2 62,9 70,8
Li 2 O 2,0 12,1
Na 2 O 6,5 15,8
ZrO 2 0,5 10,5
TiO 2 0,5 11,8
Sb 2 O 3 0,1 1,0
CeO 2 0,1 0,5
NaCl 1,0 3,7
SnO 2 1,0 10,5
Это стекло-прототип имеет высокий модуль Юнга (798 846)Градиентное стекло что это10 8 Н/м 2 , высокую скорость взаимодиффузии и высокий ПП до 1,61, однако величина максимального перепада показателя преломления после ионного обмена не превышает значений +126 и -104Градиентное стекло что это10 -4 , соответственно, при изменении ПП в сторону увеличения или уменьшения в зависимости от вида ионного обмена. Стекло по [2] взято за прототип, так как оно ближе по компонентному составу к предлагаемому стеклу, чем стекло по [1] Перепад показателя преломления Градиентное стекло что этоn=n пов -n o где n пов и n o показатели преломления стекла на поверхности его, соответственно, после ионного обмена и до ионного обмена.

После высокотемпературного обмена Li + с текло Градиентное стекло что этоNd + р асп. , т.е. Градиентное стекло что этоn отрицательная величина; после обмена Na + с текло Градиентное стекло что этоLi + р асп. n пов >n o , следовательно, Градиентное стекло что этоn положительная величина.

Практический интерес представляют и тот, и другой вид обмена, при этом для получения градиентных оптических элементов с высоким значением апертуры N важно, чтобы показатель преломления и перепад ПП Градиентное стекло что этоn имели как можно более высокие значения (по абсолютной величине), так как N=(2n o Градиентное стекло что этоГрадиентное стекло что этоn) 0,5 .
Величина Градиентное стекло что этоn определяется составом стекла, а именно: во-первых, количеством обменивающегося оксида, а также, во-вторых, эффективностью изменения ПП инкрементом ПП, равным отношению величины Градиентное стекло что этоn к содержанию обменивающегося оксида. При этом величина ИПП существенно определяется количественным и качественным составом стекла для ионного обмена. В известном стекле по авт. свид. N 1414810 среднее значение величины инкремента ПП Градиентное стекло что это8Градиентное стекло что это10 -4 (мол.) -1 , что наряду со сравнительно невысокими значениями сильно ограничивает использование этого стекла для получения элементов с повышенной апертурой.

Техническим результатом изобретения является повышение модуля Юнга и показателя преломления, а также увеличение перепада и инкремента показателя преломления стекла при ионном обмене.

Высокие значения модуля упругости (модуля Юнга) являются характеристикой высокой прочности стекла, а также определяют механическую целостность стекла, измененного после ионного обмена. Поставленная цель достигается тем, что стекло имеет компонентный состав, в мол.

SiO 2 40,0 54,8
Na 2 O 5,0 30,0
Li 2 O 0,1 24,0
TiO 2 15,0 25,0
ZrO 2 3,0 9,0
Sb 2 O 3 0,2 0,3
Конкретные составы предлагаемого стекла приведены в табл. 1.

Суммарное содержание оксидов лития и натрия в стекле-прототипе около 17 мол. т.е. значительно меньше, чем в предлагаемом стекле, где их суммарное содержание в среднем в количестве 25 мол. Это создает возможность достижения в предлагаемом стекле больших, чем в прототипе перепадов ПП после ионного обмена.

Предлагаемое стекло имеет очень высокие значения упругих модулей E (890 1050)Градиентное стекло что это110 8 Н/м 2 и значения ПП n D от 1,66 до 1,71, при этом величина периода ПП изменяется от +450 до -360Градиентное стекло что это10 -4 , а значения инкремента ПП от Градиентное стекло что это15 до Градиентное стекло что это18Градиентное стекло что это10 -4 (мол. ) -1 . В стекле-прототипе значения упругих модулей E (796 – 846)Градиентное стекло что это10 8 Н/м 2 ПП n D Градиентное стекло что это1,61, перепад ПП от +126 до -104Градиентное стекло что это10 -4 , а инкремент ПП Градиентное стекло что это8Градиентное стекло что это10 -4 (мол. ) -1 , т.е. прототип по всем параметрам сравнения значительно уступает предлагаемому стеклу (табл. 2 и 3).

Варку предлагаемого стекла провели в платиновых тиглях из расчета на 0,5 кг стекла в лабораторных силитовых печах из шихты, в которой в качестве исходных брали Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 и остальные ингредиенты в виде оксидов. Температура варки 1450 1480 o C.

Способ формирования градиентного стекла осуществляется следующим образом. Из стекла предлагаемого состава (см. табл.1) изготовлены образцы размером 10х10х10 мм. Образцы погружались в расплав солей и подвергались химикотермической обработке в режимах по табл. 2 при 600 645 o C в течение 3 7 ч. В табл. 2, кроме условий ионообменной обработки, приведены параметры стекла после взаимодиффузии, т.е. величина Градиентное стекло что этоn перепад ПП в диффузионном слое стекла после ионного обмена, а также величина Градиентное стекло что этогде Градиентное стекло что этосодержание обменивающегося оксида в исходном стекле. Знак "плюс" при Градиентное стекло что этоn и ИПП означает увеличение ПП стекла после обмена, знак "минус" уменьшение.

В табл. 3 дополнительно приведены значения показателя преломления n D и модуля Юнга E предлагаемого стекла.

Стекло для ионного обмена тем лучше для получения градиентных элементов, чем больше величина изменения (перепада) ПП в нем и чем эффективнее это изменение происходит при эквимолярной замене одного щелочного оксида другим, т.е. чем больше величина ИПП.

Из данных табл. 2 и 3 видны характеристики предлагаемого стекла, параметры ионного обмена и характеристики градиентного стекла после обмена.

Предлагаемое стекло имеет прочный титанциркониевосиликатный каркас, где количество немостиковых связей минимально и таким образом щелочные катионы легкоподвижны, что в совокупности создает структуру стекла, благоприятную для транспорта щелочных катионов и ионного обмена.

Измерения ПП проведены на рефрактометре Пульфриха, величины перепада ПП
на интерферометре Маха-Циндера, модули Юнга рассчитывали по результатам измерений плотности и продольной и поперечной скоростей УЗВ (метод "наложения импульсов").

Ионообменную обработку образцов стекол проводили по режимам табл. 2 в шахтных печах типа СШОЛ.

Предлагаемое стекло не содержит дефицитных и токсичных компонентов, относится к группе флинтов с малой плотностью, позволяет эффективно изменять ПП как в сторону уменьшения, так и увеличения от первоначального значения.

Предлагаемое стекло наиболее эффективно при ионном обмене изменяет ПП при содержании Li 2 O/Na 2 O 1 и при Градиентное стекло что это(Li 2 O + Na 2 O) 20 25 мол. что видно из табл. 1, 2 и 3, где составы 2 и 5 имеют наибольшие значения ИПП (17 18)Градиентное стекло что это10 -4 (мол.) -1 . Поэтому дополнительно была поставлена цель получения стекол с еще более высокими значениями ИПП и ПП. Поставленная цель достигнута путем дополнительного введения в составы 2 и 5 стекла по п. 1 оксидов кальция, стронция, бария, а также ниобия и тантала в количестве до 5 мол. вместо оксида кремния.

Стекла составов 2 и 5 по п. 1 формулы изобретения, а также составы стекол 1 5 по п.2. Формулы изобретения приведены в табл. 4. В табл. 4 приведены величины перепада ПП в предлагаемых по п. 2 стеклах, а также их ПП – показатели преломления n D , модули Юнга E и инкременты ПП величина ИПП. Из данных табл. 4 видно, что величины ИПП от (17 18)Градиентное стекло что это10 -4 (мол.) -1 для стекол составов 2 и 5 по п.1. Формулы изобретения увеличиваются для стекол 1 5 до (19 20)Градиентное стекло что это10 -4 (мол.) -1 , т.е. дополнительные оксиды кальция, стронция, бария, ниобия, тантала в кол-ве до 5 мол. повышают эффективность ионообменных матриц, составы которых предлагаются в изобретения.

Неизвестно ни одного состава стекла, которое было бы равно предлагаемому по своей эффективности. Предлагаемое стекло относится к флинтовой группе стекол с малой плотностью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Стекло для изготовления градиентных элементов методом ионного обмена, включающее SiO 2 , Na 2 O, Li 2 O, TiO 2 , ZrO 2 , Sb 2 O 3 , отличающееся тем, что оно содержит указанные компоненты в следующих количествах, мол.

SiO 2 40,0 54,8
Na 2 O 5,0 30,0
Li 2 O 0,1 24,0
TiO 2 15,0 25,0
ZrO 2 3,0 9,0
Sb 2 O 3 0,2 0,3
2. Стекло по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительно один из оксидов: CaO, SrO, BaO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 в количестве до 5 мол. Градиентное стекло что этоLi 2 O+Na 2 O= 20 25 мол. и молярное соотношение Li 2 O/Na 2 O равно единице.

Классы МПК: C03C3/076 с 40 – 90% кремнезема по весу
Автор(ы): Лившиц В.Я.
Патентообладатель(и): Гольденфанг Борис Геннадьевич
Приоритеты:

Leave a Comment

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.