Кварц шыны: өндіріс ерекшеліктері, ГОСТ. Оптикалық кварц шынысы: қолдану

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Шыны – пайдалы қасиеттері мен қасиеттерінің жиынтығына байланысты адам қызметінің барлық салаларында кеңінен қолданылатын ежелгі материалдардың бірі. Оның өмір сүрген уақытында (бұл 5 мың жылдан астам) оның химиялық формуласы іс жүзінде өзгеріссіз қалды, тек қасиеттері өзгерді.

Кварц шыны

Көп жылдар бойы адамдар барған сайын мөлдір және әртүрлі деструктивті факторларға төзімді шыны жасауға ұмтылды. Осы мақсатты жақсартудың нәтижесінде кварц көзілдіріктер пайда болды - таң қалдыратын сипаттамалары бар материалдың мүлдем жаңа түрі. Адамзаттың одан әрі даму бағытын анықтайтын осы шыны шығар.

Кварц шыны - таза кремний оксидінің балқу өнімі (SiO_{2). Кәдімгі шыныдан айырмашылығы, бұл материал аморфты күйде, яғни оның нақты балқу температурасы болмайды және қатты күйден қыздырғандасұйықтық біртіндеп өтеді. Көбінесе кварц немесе силикат әйнегінің өнеркәсіпте кең қолданыс табуы осы қасиетіне байланысты.}

Кварц шыны құрылымы

Материалдың аморфты табиғаты оның құрылымымен түсіндіріледі, ол кремний-оттегі тетраэдрлеріне негізделген. SiO_{2 молекулалары оттегі атомдарының өзара тартылуына байланысты бір-бірімен «байланысады».}

Молекулалардың бір-біріне қатысты орналасуында қатаң тәртіп жоқтығына қарамастан, олар бірге үш өлшемді желілерді құрайды. Сондықтан кварц шынылары аморфты материалдарға тән қасиеттерге ие.

Силикат шыны, қарапайым шыны сияқты, шикізатты балқыту арқылы алынады. Осылайша, таза кремнеземді қолдануға болады - рок-кристалл, тамыр кварцы, кварц құмы, сондай-ақ жасанды түрде алынған кремний оксиді.

Кварц әйнегінің қарапайым шыныдан айырмашылығы

Таңдалған шикізат түріне байланысты соңғы өнімнің кейбір қасиеттері де анықталады. Осылайша, рок кристалы мөлдір және мөлдір материал алу үшін қолданылады.

Силикат шыны мен қарапайым шыны арасындағы негізгі айырмашылық оның жоғары балқу температурасы - 1500 Cо жоғары. Бұл кезде кремний оксиді көрінетін спектрде қарқынды жарық сәулесін шығара бастайды, яғни жарқырай бастайды.

Шикізаттың аморфты құрылымына байланысты балқыту процесі біршама уақытқа созылуы мүмкін. Балқытылған композицияның жоғары тұтқырлығы бар, ол оны қабаттастыруға немесе жылжытуға мүмкіндік бермейді. олқабырғасының қалыңдығы бірдей кварц әйнегін шығаруды қиындатады.

Өндіріс мүмкіндіктері

Жоғарыда аталған барлық мүмкіндіктерді ескере отырып, силикат шынысын өндіру тек арнайы жабдықта мүмкін болады. Балқыту зауыттары жоғары температураны ұстап тұруы керек, ал шыны бұйымдарын жасау үшін 1800 Co және одан жоғары температурада ашық жалын ағынын ұстау қажет.

Өндіріс орны үшін арнайы талаптар бар - ол стерильді болуы керек. Бөгде бөлшектердің аздаған мөлшері дайын кварц шынысының тез арада жарылып, қасиеттерін жоғалтуына міндетті түрде әкеледі.

Өндіріс қызметкерлері – шыны үрлеушілер де ерекше қасиеттерге ие болуы керек. Олар өте жоғары температурамен күресуге тура келеді - жұмыс кезіндегі бір қателік ауыр жарақаттарға, күйіктерге әкелуі мүмкін.

Әйнек үрлегіштің барлық негізгі құралдары ыстыққа төзімді материалдардан – граниттен, вольфрамнан жасалған, олар басқа заттармен қатар өте ауыр. Сондықтан қызметкерлер физикалық тұрғыдан күшті және төзімді болуы керек.

Кварц әйнегінің қасиеттері

Силикат әйнегінің электрөткізгіштігі төмен, сондықтан ол жиі күрделі электр құрылғыларында диэлектрик ретінде пайдаланылады. Кварц көзілдірігінің негізгі пайдалы қасиеттерін үш топқа бөлуге болады:

1. Жылу. Жоғары температураға төзімділік (1200 Co), жоғары термиялық кеңею коэффициенті (15 есе)кәдімгі шыныдан жоғары), бұл температураның күрт және елеулі ауытқуларына төзімділігін анықтайды (өндірісте өнімдер мұзды судың ағынымен салқындатылады).
2. Химиялық. Шыны химиялық бейтарап, фосфор және фторлы қышқылдардан басқа барлық сілтілермен және қышқылдармен әрекеттеспейді (реакция 300 Co жоғары температурада басталады).
3. Оптикалық. Кварц шынының сыну көрсеткіші қарапайым шыныдан 150 есе төмен (n_{e=1, 46). Осының арқасында ол күн сәулесі мен қарапайым жарықты мінсіз өткізіп қана қоймайды, сонымен қатар инфрақызыл немесе ультракүлгін сәулелерді де кешіктірмейді.}

Бұл қасиеттердің барлығы кварц шынысын құрылыс материалы ретінде пайдалануға, сонымен қатар зертханалық шыны ыдыстарды, оптикалық аспаптарды, электр жабдықтарын, ыстыққа төзімді отқа төзімді материалдарды өндіруге мүмкіндік береді. Оның негізгі қолданбаларының бірі оптикалық талшықтарды өндіру болып табылады.

Оптикалық кварц шыны

Өндірісте қолданылатын технологияға байланысты кварц шыны мөлдір және мөлдір болуы мүмкін. Бірінші жағдайда оның құрылымында жарықты интенсивті түрде тарататын көптеген газ көпіршіктері болады.

Мөлдір шыны немесе оптикалық кварц әйнек, оны да атайды, мүлдем біртекті, көпіршіктері жоқ. Осы мүмкіндіктің арқасында материал жоғары жылдамдықты деректерді беру үшін оптикалық кабельдер, оптикалық линзалар мен призмалар өндірісінде қолданылады.

Оптикалық шыны маркалары мен сериялары

Оптикалық әйнектің бірнеше брендтері бар: KU-1, KI және KV. Өнімдер бір-бірінен көрінетін, ультракүлгін және инфрақызыл сәулелерді өткізу қабілетімен ерекшеленеді. Ең мөлдір - KI шыны - ол 2600-2800 нм толқын ұзындығында жарықты өткізуге қабілетті, ең аз мөлдір - КВ.

Қолданылатын шикізатқа байланысты әртүрлі жарық өткізгіштіктерде кварц оптикалық шыны болуы мүмкін. ГОСТ 15130-86 үш серия туралы ақпаратты қамтиды:

• 0 - қалыпты жұмыс жағдайында қолданылатын материал;
• 100 - төмен иондаушы сәулеленуге төзімді шыны;
• 200 - қарқынды иондаушы сәулелену жағдайында қолдануға болатын шикізат.

Бренд және шыны сериясы өнім кодын құрайды. Ол өндірісте қолданылады және шынының нақты түрін анықтайды. Біздің елімізде бірыңғай шифрлау жүйесі жоқ, сондықтан әр компания өз өнімдерін өзінше белгілейді.

Қолдану саласы

Силикат шыны әртүрлі өнімдерді жасау үшін қолданылады. Кварц шыны түтіктері сұйықтық деңгейін өлшеу, электр жылытқыштарын жасау, химиялық реакцияларды жүргізу және агрессивті заттарды сақтау үшін қолданылатын ғылыми және өндірістік зертханаларда сұранысқа ие.

Мөлдір емес шыны да өндірісте кеңінен қолданылады. Ол сұйық өнімдерді бақылау қажет болған жерде қолданылады.жоғары температура және арзан болғандықтан барлық жерде қолданылады.

Оптикалық шыны кеме жасау және зымыран өнеркәсібінде, негізінен жарықтандыру құрылғыларын өндіру үшін қолданылады. Мұнай-химия өнеркәсібінде бұл материал жоғары химиялық төзімділігі үшін бағаланады және агрессивті сұйықтықтарды бақылау үшін қолданылады. Ұшақтарда олар онымен кабиналарды жылтыратады, сонымен қатар жылу оқшаулау ретінде пайдаланылады.

Өндірушілер өнімдерді ГОСТ 22291-83 талаптарына сәйкес шығарады. Кварц әйнегі, түтіктер, терезелер, призмалар, линзалар және басқа да бұйымдар жаппай және тапсырыс бойынша жасалған.