Способ установки окон из кристаллов галогенидов

(51)И. Кл, 6 01 .1 3/02 548680/18-25 с присоединением заявки РЙ Гесудврстввеье хаапет СССР м делам кзобретвххй к втмрмтхй,673 (088.8 Дата опубликования описания 15.09,79, А. Волошин и А. И. Касьяно Донецкий физико-технический институт раинской СОР аявитель Изобретение относится к иэмерительнои тех. нике и предназначено, главным образом, для проведения научных исследований спектральных характеристик твердых тел в условиях высоких давлений 1,до 30 кбар) при температуре жидко 5 го азота и жидкого гелия.Известен способ установки окон, осушест.вляюшийся путем подгонки окон, состоящих из ряда цилиндрических блоков 11.Наиболее близким техническим решением к10 данному изобретению является способ установ.ки окон из кристаллов галогенидов, преимушест. венно в оптических камерах для исследования спектральных характеристик вешеств, путем последовательной подгонки их в полированных от.15 верстиях воздействием циклического давления снаружи и изнутри камеры 2).Вначале вырезается кристалл из поваренной соли (МаО) по форме одной из цилиндрических частей окна. Огверстие тщательно очищают, кристаллы нагревают до 500 С, вставляют в отвер. стие камеры и дают нагрузку последовательным циклами от 30 кбар до атмосферного давления. Эту процедуру повторяют с каждой цилиндри ческой частью. Затем в камере создают давле. ние до 30 кбар, причем во время проведения этой операции с внешней стороны отверстия ввинчивают стальные пробки, обеспечивающие поддержку при нагрузке. Окна, сделанные таким образом, прозрачны и могут выдерживать давле" ние до 140 кбар и пропускать излучение с длиной волны 0,25 - 10 мкм, хотя для излучения с длиной волны более 5 мкм пропускающая спо. собность окон может оказаться все же недостаточной. Окна могут служить в течение десятков опытов 1 при комнатной температуре), если вни. мательно следить за их состоянием и время от времени подпрессовывать, Недостатком указанного способа установки окон камер иэ МаС 1 яв. ляется то, что при охлаждении камер до темпе. ратуры жидкого гелия на поверхности окон появляется густая сеть трешин, вследствие чего они становятся непрозрачными и непригодными ддя исследований.Целью изобретения является устранение образования трещин при высоком давлении и при охлаждении по температурь 1 жидкого гелия, Ос. новной причиной грешин является сжатие кри.685934 10 сталла окон цри взаимодействии с хлалагентом. Если же кристалл предварительно (до охлажде. ния) сжать иа величину, превьпцаюшую сжатие при охлаждении, то растрескиванця це может произойти принципиально.Поставленная цель достигается тем, что к поверхности окна со стороны охлаждения прикладывают постоянное давление, величину которого определяют по таблице, исходя из условия=. - ЗаЬТ,где --- объемное сжатие окна, выполцеццо.ДЧго из кристалла, при охлаждении;За - коэффициент объемного тепловоолрасширения;ал - коэффициент линейного расшире.ния; ЬТизменение температуры.а 1 МаС) = 4105 1град20 Т = 300 К, так как максимальное изменение температуры от 300 до 0 К-- = 3 4 300+10" = 0,036. ЧСжимаемость от давления имеет следующие значения: 4Аналогично подготовлеццый поршень 10 вставляют в камеру 7 и фиксируют гайкой 11.Поршнями 10,12 создают давление до 10 кбарв рабочем объеме 9. Это давление необходимодля того, чтобыпри последующих операциях ма.териал окон не вытек в рабочий объем.Далее начинается собственно обработка окон,Она аналогична для верхнего и нижнего окна.Поршень 12, передающий давление на поршень10, извлекается, и на его место вставляютсяключ 13 и поршень 14, который через втулку15 передает давление на кристалл 4, Затем соз.дают давление до 10 кбар, и это давление фиксируют гайкой при помощи ключа 13, В результате поверхностный слой из йаС постоянно остается под этим давлением. Затем извлекаютпоршень 14 и ключ 13. После осуществленияэтих операций окна готовы к работе.Окна из кристаллов МаС, установленныеданным способом, при сжатии до 10 кбар нерастрескиваются и остаются прозрачными даже при самом резком охлаждении,Указанное техническое решение может бытьиспользовано для повышения стойкости другихсжимаемых кристаллов при работе на жидкомгелии.Давление, кбар 10 20 30 100 Сжимаемость 0,04 0,07 0,09 0,21Таким образом, объемное сжатие при охлажо 30 дениц от комнатной температуры (300 К) до 0 К составляет 0,036, а объемное сжатие от дав. ления в 10 кбар составляет 0,04.Следовательно, сжатие посредством приложения к кристаллу окна давления в 10 кбар полностью компенсирует сжатие охлаждения в ука.35 занных интервалах температур, что позволит ис.ключить условия для возникновения трещин в окнах.На чертеже представлено устройство, вертикальный разрез, предназначенное для реализациипредлагаемого способа.Устройство содержит цилиндр 1 диаметром 4,08 и длиной 19,5 мм, передняя часть которого скошена до равенства диаметра торца 1,5 мм,45 цилиндр 2 диаглетром 0,75 и длиной 7 мм и втул. ку 3 (4,08 - наружный диаметр и 3,4 мм внут.ренний диаметр). В отверстие втулки вставлен кристалл 4 иэ сапфира диаметром 3,4 и длиной 2,4 мм. Эти детали установлены в поршне 5 в50 следующей последовательности: со стороны большого диаметра поршня 5 устанавливаются детали 1, 3, 4 и фиксируются гайкой 6, а со сторо.ны меньшего диаметра вставляется деталь 2, Таким образом подготовленный поршень 5 устанав.55 ливают в камеру 7 и фиксируют гайкой 8.Затем, рабочий объем 9 заполняют предвари. тельно вьпоченным цилиндром иэ йаС диамет.ром 6 и длиной 5 мм.Формула изобретения где ЬЧ Ч- объемное сжатие кристалла приохлаждении;За - коэффициент объемного тепловолго расширения;а - коэффициент линейного расши.Арения;ЬТ - изменение температуры.Источники информации,принятые во внимание лри экспертизе1. Свенсон К. Физика высоких давлений.М., 1963, с. 158.2. Бредли К, Применение техники высокихдавлений при исследованиях твердого тела. М.,1972. с. 111 - 113 (прототип). Способ установки окон из кристаллов галогенидов, преимущественно в оптических каме.рах для исследования спектральных характеристик веществ, путем последовательной подгонкиих в полированных отверстиях воздействием цик.лического давления снаружи и изнутри камеры,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью устранения образования трещин при высоком дав.ленин и при охлаждении до температуры жидко.го гелия, к поверхности окна со стороны охлаж.пения прикладывают постоянное давление, величину которого определяют по таблице, исходяиз условияДЧ685934 Составитель Н. ГусеваГ. Мозжечкова Техред М.Келемеш Корректор Г, Решетки дакт Зак 9/43ЦНИИ Филиал ППП "Патент , г. ужгород, ул. Проектная Тираж 766 ПИ Государственн делам изобретении 5, Москва, Ж,Подписноего комитета СССРи открьпийаушская наб., д, 4/5