Способ очистки прозрачных материалов, преимущественно стекломассы

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 Сщ С 03 В 100 и АВТОРСКОМУ 233 Н 62, кл. 65 - 134 ГОСУДАФСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬ ттИОАНИЕ(54) (57) СПОСОБ ОЧИСЩИ ПРОЗРАЧНЫХ ащащаа, щащщщщааща аа- ПОМАДЫ, иутем уааеииа иеоииорщеастеН; о.т л и ч а в щ и й е я тем, что, с щама иовмнмищия качества изиения за еаза удадеииящщщащщ .щ "а вмработкой иа раеинав иощействуют азер. имм изйучмимм иаотаостые мощности 10 фВтем30 Изобретение относится к промышленностистроительства и стройматериалов, к стекольному пронзводству, в частности к производству элементов силовой оптики, активныхтвердотельных рабочих тел лазеров, к облас. 5ти получения полупроводниковых материалови твердых неорганических веществ, а именнок производству высококачественногооптического стекла и кварца.Известен способ очистки оптического стек.ла в расплаве путем удаления неоднородностей. Способ заключается в пропускании пузырьков газов (двуокись углерода, кислород, азот н водяные пары), которые прогоняются через стекломассу последовательно 11. 15Недостатком известного способа являетсято, что он не позволяет производить очист.ку от объемных поглощающих включенийс размерами 10 б - 510см, К такиммикронеоднородностям относятся сажныечастицы, кластерные и кристаллические ме.таллические образования и ряд других,Одним из основных недостатков оптических прозрачных материалов является их спо.собность разрушаться при действии лазерно. 25го излучения большой мощности в результате теплового взрыва поглощающих неоднородностей. Взрыв поглощающих неоднород.ностей очень малого размера (до 10см)может обеспечить образование макроразруше.ний с размерами 10- 10" см.Цель изобретения - повышение качестваизделия эа счет удаления непрозрачных мик.ронеоднородностей и, как следствие, увеличение их прозрачности и оптической прочности в экстремальных условиях,Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу очистки прозрачных, материалов, преимущественно стекломассы, путемудаления неоднородностей, перед выработкой на расплав воздействуют лазерным излуЧением плотностью мощности 109 - 10Вт/см,Действие лазерного излучения приводит квзрыву, поглощающих неоднородностей и ихуничтожению, а полученные после охлаждения 45стекло и кварц или выкристаллизованное израствора вещество не будут иметь поглоща.ющих неоднородностей.Поскольку температура испарения боль.шинства веществ, составляющих поглощающие4 Онеоднородности, значительно ниже 10 .С, топлотность мощности излучении рубиновоголазера 10 а Вт/см разрушает неоднородности с размером 510"а см и меньше.Способ реализуется следующим образом.В печь с расплавленным стеклом илн55кварцем на свободную новерхиость передотбором стекла подается лазерный импульс,от рубинового генератора с плотностью мощ. ности не менее 10 о Вт/см, в результатедействия которого происходит взрыв и уничтожение поглощающих неоднородностей. Последующий отбор стеклянной массы осуществляется обычными приемами,Поскольку предлагаемый способ очисткиможет быть применен к различным проз.рачным материалам и средам, в качестве прмеров рассмотрим способы очистки воды истекла типа К.П р и м е р 1, Металлическая кюветас водой, содержащая поглошающие включе.ния, подсвечивается сверху на свободную поверхность лазерными импульсами ультрафиолетового излучения (лазер ЛГИ - 21) (длина волны излучения 337,1 нм, длительность импуль.са 8 10 9 с, энергия импульса излучения310Дж) для контроля наличия поглощающих включений. Контроль осуществляется визуально с помощью люминесцентногомикроскопа (метод лазерной ультрамикроскопии),После измерения указанным методом концентрации поглощающих включений на свободную поверхность воды подается гигантскийимпульс излучения рубинового лазера (дли.на волны излучения 693,4 нм, длительностьимпульса 3 - 410 8 с, мощность излучения10 Вт/см). После воздействия гигантскогоимпульса повторно измеряется их концентрацня,Выполненные эксперименты позволили установить, что после обработки среды указан.ным способом микронеоднородности методомлазерной ультрамикроскопии не обнаруживаются.П р и м е р 2. Струя расплавленногостекла в процессе разлива в формы облуча.ется гигантским импульсом излучения рубино.вого нли неодимового лазера с характеристиками импульса (по примеру 1), В связис высокой интенсивностью свечения стеклав состоянии расплава контроль наличия .поглощающих неоднородностей можно произ. вести только в готовых элементах оптики,Конкретные режимы способа очистки опре. деляются свойствами материапов и поглощающих неоднородностей.Прежде всего рассмотрим характеристики излучения лазеров, которые можно исполь. зовать для очистки материалов. В основу способа положено существенное различие коэффициентов поглощения материалов и поглощающих неоднородностей (К=10 сми 10 смсоответственно), это условие определяется в определенных спектральных областях. Так, для стекла типа Ккоэффициент поглощения имеет малые величины только в видимой и ближней ИК-областях,Составитель Т. ПарамоноваТехред Ж,Кастелевич Корректор М, Коста Редактор Г. Волкова Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 45Заказ 2931/31 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1013419а вода в ближней Уф н видимой области, . где Ф 2- температура частицы после воэ По этой причине излучение рубинового ла- . действия импульса; зера ( В = б 93. нм) может. быть использо- - начальная температура частицы .1ф, вано для очистки воды и стекла, а нзлу- Е - плотность энергии лазерного чение неодимового лазера (Л = 1060 нм) импульса; только для стекла, так как вода в блнж. 8 - площадь частицы; ней ИК-области имеет большой коэффициент М - фактор Ми (для нашего случая поглощения. М - не менее 10 );Необходимо отметить, что .прн выборе С - теплоемкость вещества неодно- . режимов более целесообразно использовать 10 родности; коротковолновое излучение, так как увели- р - плотность вещества неоднородчение длины волны может привести к сннности. жению поглощения энергии частицей вслед В зависимости от термоустойчивости вествие: фактора Мн щества неоднородностей температура ихЕсли пренебречь теплоотводом от часпщ, и разрушения лежит в области от 2 до 5 тыс, а для импульсов длительностью 10 а с это, градусов (наиболее устойавыми явиаотся вполне допустимо, то температура частицы сажные частицы, т.е. углерод), после воздействия лазерного импульса будет Использование изобретения позволит сусоставлять щеетвенно повысить качество элементов сив доной оптики, снизить расход материалов воптических системах, повысить выходнуюящмощность оптических кантозых генераторо2 1- Су .за счет увеличения прочности стекол и крис таллов при экстремальных воэдействияха