Современное оптическое стекло
Подлинное начало создания современных систем линз для микроскопов и фотоаппаратов относится к 1889 г. В этом году Аббе в Германии убедил фабрикантов стекла Шоттов из Иены приступить к производству разнообразных стекол, содержащих специально подобранные количества бора, фосфора, бария и других химических элементов. Было создано множество новых сортов оптического стекла, каждый со своим показателем преломления и дисперсией. Эти стекла, подобранные по сортам, каждый из которых по заказу можно было воспроизводить, дали расчетчику линз новые возможности. Немедленным следствием были быстрые успехи в конструировании линз для самых разнообразных целей. Создавались' стекла с такими оптическими качествами, которые ранее и не снились, — с большими и малыми показателями преломления, с высокой и низкой дисперсией. Другце страны недолго оставались позади. Сейчас во всех крупных индустриально развитых странах выпускаются самые разнообразные сорта оптического стекла. Большие усилия были предприняты для обеспечения предельной однородности стеклянных заготовок, предназначенных для изготовления липз. _ При обычной температуре выплавки стекла расплавленная масса представляет собой густую вязкую жидкость. Поэтому осуществить полное перемешивание составляющих отнюдь не легко, хотя до начала нагревания шихта тщательно перемешивается. Если же расплавленная масса не будет перемешиваться, то добиться полной однородности будущей отливки оказывается невозможным. Очень важно с самого начала выбрать чистые компоненты и как можно лучше предварительно перемешать их. Раньше шихта варилась в глиняном тигле, но новейшие исследования показали, что нежелательные примеси могут попасть в горячее стекло из глины тигля. Для самых лучших стекол шихта теперь плавится в платиновых тиглях. Важно непрерывно перемешивать расплавленное стекло. При этом необходимо соблюдать особые предосторожности, чтобы в массу стекла не попали крохотные пузырьки воздуха, которые почти невозможно удалить из вязкой расплавленной смеси.
Когда требуется особенно высокое качество, выплавленное стекло отбраковывают и переплавляют; при этом для повторной плавки выбирают самые лучшие части заготовок. Конечная стадия производства оптического стекла — это тщательный продолжительный отжиг и медленное контролируемое охлаждение. Поспешность вызывает напряжения в стекле, приводящие к оптическим дефектам. Недавно проведенные исследования механизма отжига выявили, что существует узкая область наиболее опасных температур. Можно безопасно довольно быстро охлаждать стекло как до, так и после опасного интервала температур, но охлаждение в этой области требует тщательного контроля. Эти недавние открытия позволили значительно увеличить производство высококачественного оптического стекла и снизить традиционное время отжига с двух недель до двух дней.
Новейшие способы контроля выявляют многочисленные дефекты в том стекле, которое Могло бы считаться хорошим. Полагают, что эти дефекты могут появляться воледствие возникновения в печи для отжига небольших областей в незначительными локальными перепадами: температуры. Было обнаружено, что локальные изменения температуры всего на 4е С могут создавать • заметные изменения показателя преломления в различных частях блока. Вот почему на современных предприятиях особое внимание уделяется поддержанию однородности температуры повсюду внутри печи. Если при плавлении не обеспечивалось полное перемешивание, то могут появиться прожилки, называемые «свилями»; это области, преломление в которых отличается от пре* ломяеяия в основной массе стекла. Блоки н листовое стекло всегда проверяются на свили до того, как они поступают в окончательную обрабдтку для изготовления линз. Если блои или пластину, качество которых! вызывает подозрение, держат между экраном я-очень' ярким точечным источником света, то все свили выявляются на экране в виде светлых или темных полос. При плохом отжиге возникшие в стекле напряжения могут привести и растрескиванию линзы или во время, или после ее изготовления.