Новые светорассеивающие ситаллы СОО-У6 и СОО-И8
ÎÏÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÎÂÅÄÅÍÈÅ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈß
ÓÄÊ 535.361.2
ÍÎÂÛÅ ÑÂÅÒÎÐÀÑÑÅÈÂÀÞÙÈÅ ÑÈÒÀËËÛ ÑÎÎ-Ó6 È ÑÎÎ-È8
2009 ã. 2009 ã.
Î. Ñ. Äûìøèö*, êàíä. õèì. íàóê; À. À. Æèëèí*, êàíä. õèì. íàóê; Â. À. Ïàðôèíñêèé**; À. Þ. Ïîëóøêèí**; À. Â. Øàøêèí*, êàíä. õèì. íàóê
** Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé è òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò îïòè÷åñêîãî ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ** Âñåðîññèéñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
** Íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííàÿ êîðïîðàöèÿ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
 ñòàòüå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íîâûõ ñòåêëîêðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ – ñâåòîðàññåèâàþùèõ ñèòàëëîâ. Ýòè ìàòåðèàëû ÿâëÿþòñÿ õîðîøåé èìèòàöèåé èäåàëüíîãî äèôôóçîðà è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ñîçäàíèÿ îáðàçöîâ ñðàâíåíèÿ, ôîòîìåòðè÷åñêèõ øàðîâ, ëàìáåðòîâñêèõ îñëàáèòåëåé è ò. ä. â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè îò 0,3 äî 2,4 ìêì.
Êîäû OCIS: 160.4670, 160.4760.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.10.2008.
Îäíèì èç áàçîâûõ ïîíÿòèé ôîòîìåòðèè ñëóæèò ïîíÿòèå èäåàëüíîãî äèôôóçîðà èëè ñîâåðøåííîãî îòðàæàþùåãî ðàññåèâàòåëÿ (ðàâíîìåðíûé ðàññåèâàòåëü, êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ êîòîðîãî ðàâåí åäèíèöå) [1]. Èäåàëüíîãî ðàññåèâàòåëÿ, åñòåñòâåííî, íå ñóùåñòâóåò. Ïîýòîìó ôîòîìåòðèñòû âñåãäà èñêàëè íàèáîëåå ñîâåðøåííîå ïðèáëèæåíèå ê íåìó. Âåäü ñ åãî ïðåäåëüíûìè ñâîéñòâàìè óäîáíî ñðàâíèâàòü ñâîéñòâà âñåõ ðåàëüíûõ ìàòåðèàëîâ.
Øèðîêî èçâåñòíû ðàññåèâàòåëè èç ïîðîøêîâ MgO è BaSO4, ïðåññîâàííîãî ïîðîøêà ôòîðîïëàñòà è öåëîãî ðÿäà äðóãèõ ìàòåðèàëîâ [2]. Òàêèå ðàññåèâàòåëè âåñüìà õîðîøè ïî ñâîèì ôîòîìåòðè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì, íî èìåþò ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê – íåñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ âî âðåìåíè. Ñâåòîðàññåÿíèå â òàêèõ ìàòåðèàëàõ ïðîèñõîäèò íà ìåëêèõ ìàëîïîãëîùàþùèõ ÷àñòèöàõ íà ãðàíèöå ÷àñòèöà–âîçäóõ. Âñëåäñòâèå àáñîðáöèè è àäñîðáöèè çàãðÿçíÿþùèõ ìàòåðèàëîâ è âîäû èç îêðóæàþùåãî âîçäóõà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ òàêèõ ðàññåèâàòåëåé ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ.
Ñóùåñòâåííûì ïðîðûâîì â ðàáîòàõ ïî ïîâûøåíèþ âðåìåííîé ñòàáèëüíîñòè âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ áûëî ñîçäàíèå ñâåòîðàññåèâàþùèõ ìîëî÷íûõ ñòåêîë [3].  ìîëî÷íîì ñòåêëå ñâåòîðàññåèâàþùèå ÷àñòèöû íàõîäÿòñÿ âíóòðè ñòåêëà è ëèøåíû êîíòàêòà ñ îêðóæàþùèì âîçäóõîì. Íàèáîëåå èçâåñòíî âûñîêîîòðàæàþùåå ìîëî÷íîå ñòåêëî ÌÑ20. Ìîëî÷íûå ñòåêëà íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ñàìûõ ðàçíûõ îáëàñòÿõ íàóêè è òåõíèêè.  90-å ãîäû âûïóñê ìîëî÷íûõ ñòåêîë áûë ïðåêðàùåí.
Ïðîâåäåííûå ðàíåå ïðè ó÷àñòèè àâòîðîâ ñòàòüè èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïåðñïåêòèâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ ÿâëÿþòñÿ ñèòàëëû [4]. Ñòåêëîêðèñòàëëè÷åñêèå ìàòåðèàëû, èëè ñèòàëëû, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñòåêëîîáðàçíóþ ìàòðèöó, â êîòîðîé â ðåçóëüòàòå âòîðè÷íîé òåðìîîáðàáîòêè ôîðìèðóþòñÿ êðèñòàëëû ñî ñòðóêòóðîé è ñîñòàâîì, îïðåäåëÿåìûìè ñîñòàâîì èñõîäíîãî ñòåêëà è òåìïåðàòóðíî-âðåìåííûì ðåæèìîì òåðìîîáðàáîòêè. Ïðè ýòîì îáúåì êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ îò íåñêîëüêèõ äî äåñÿòêîâ ïðîöåíòîâ îò âñåãî îáúåìà ìàòåðèàëà.
 ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà è ÍÈÒÈÎÌå ðàçðàáîòàí íîâûé êëàññ âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ – ñèòàëëû îïòè÷åñêèå îòðàæàþùèå (ÑÎÎ). Îïòè÷åñêèå îòðàæàþùèå ñèòàëëû íè â ÷åì íå óñòóïàþò, à ïî íåêîòîðûì õàðàêòåðèñòèêàì ïðåâîñõîäÿò ìîëî÷íîå ñòåêëî ÌÑ20.
Äàííàÿ ñòàòüÿ ïîñâÿùåíà äâóì ìàðêàì âûñîêîîòðàæàþùèõ ñèòàëëîâ – ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8. Ïî ñðàâíåíèþ ñ ÌÑ20 ñèòàëë ÑÎÎ-Ó6 èìååò óëó÷øåííûå õàðàêòåðèñòèêè â óëüòðàôèîëåòîâîé, à ñèòàëë ÑÎÎ-È8 â áëèæíåé èíôðàêðàñíîé (ÈÊ) îáëàñòè ñïåêòðà.
Ìíîãîêðàòíîå ñâåòîðàññåÿíèå â ýòèõ ñèòàëëàõ ïðîèñõîäèò íà íàíîðàçìåðíûõ êðèñòàëëàõ â îáúåìå ìàòåðèàëà ïðè ìàëîì óäåëüíîì ïîãëîùåíèè – âåðîÿòíîñòü âûæèâàíèÿ ôîòîíà Λ íå íèæå 0,999. Ýòî ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ èíäèêàòðèñû îòðàæåíèÿ ìàòåðèàëà áëèçêîé ê ðàâíîìåðíîé.
Îáà ìàòåðèàëà èìåþò õèìè÷åñêóþ óñòîé÷èâîñòü êëàññà “À” ê âëàæíîé àòìîñôåðå. Èõ êèñëîòîóñòîé-
54 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 3, 2009
÷èâîñòü (ïÿòíàåìîñòü) îòíîñèòñÿ ê I ãðóïïå. Ìàòåðèàëû õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêîé òåðìîñòîéêîñòüþ, à òàêæå îòñóòñòâèåì ïîðèñòîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò îòñóòñòâèå âîäîïîãëîùåíèÿ è ãàçîïðîíèöàåìîñòè.
Ðåêîìåíäóåìûå òîëùèíû ïëàñòèí ñèòàëëîâ, ïðè êîòîðûõ èõ îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà íå çàâèñÿò îò òîëùèíû, ñîñòàâëÿþò íå ìåíåå 8 ìì äëÿ ÑÎÎ-Ó6 è íå ìåíåå 5 ìì äëÿ ÑÎÎ-È8. Íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíî, íåñìîòðÿ íà íàëè÷èå çåðêàëüíîãî îòðàæåíèÿ îò ãðàíèöû, ïðèìåíåíèå ïëàñòèí ñ ïîëèðîâàííûìè ïîâåðõíîñòÿìè, ÷òî ïîçâîëÿåò ëåãêî ïðîâîäèòü èõ ÷èñòêó ïðè çàãðÿçíåíèè.
Ñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñèòàëëîâ êîíòðîëèðîâàëàñü â òå÷åíèå ãîäà ïî êîýôôèöèåíòó îòðàæåíèÿ ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí.  ïðåäåëàõ ÷óâñòâèòåëüíîñòè àïïàðàòóðû, èçìåíåíèé êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ íå çàôèêñèðîâàíî (âîçìîæíûå èçìåíåíèÿ ñîñòàâèëè ìåíåå 0,01).
Ìàòåðèàëû èññëåäîâàëèñü â âèäå ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí ñ òîëùèíàìè 8 ìì (ÑÎÎ-Ó6) è 5 ìì (ÑÎÎ-È8).
Ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëîâ è ìîëî÷íîãî ñòåêëà èññëåäîâàëñÿ ñ ïîìîùüþ ñïåêòðîôîòîìåòðà Õèòà÷è 330 è ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêîé óñòàíîâêè ÈÊÄÑÔ [5]. Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèé íå ïðåâûøàåò ± 0,02.
Ñïåêòðû êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ (ñóììû çåðêàëüíîãî è äèôôóçíîãî êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ) [6] ïîëèðîâàííûõ îáðàçöîâ ñèòàëëîâ ìàðîê ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè 0,3–2,5 ìêì ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1. Äëÿ ñðàâíåíèÿ íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåí è ñïåêòð ïîëèðîâàííîãî îáðàçöà ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 I êàòåãîðèè.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëà ÑÎÎ-Ó6 íà äëèíå âîëíû 0,3 ìêì ïðåâûøàåò 0,9. Îòðàæåíèå ëó÷øèõ îáðàçöîâ ÌÑ20 I êàòåãîðèè â ýòîé ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè íå ïðåâûøàåò 0,75. Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëà ÑÎÎ-È8 âî âñåé áëèæíåé ÈÊ îáëàñòè ñïåêòðà áîëüøå, ÷åì ó ÌÑ20 è äî äëèíû âîëíû 2,4 ìêì íå îïóñêàåòñÿ íèæå 0,9.
Èññëåäîâàíèå óãëîâîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îòðàæåííîãî èçëó÷åíèÿ íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðîâåäåíî ñ èñïîëüçîâàíèåì ëàçåðíîãî ãîíèîôîòîìåòðà ËÃÔÌ. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè ïàäåíèè èçëó÷åíèÿ íà îáðàçåö ïî íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè.
Èíäèêàòðèñû êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè (â îòíîñèòåëüíîì âèäå) ïîëèðîâàííûõ îáðàçöîâ ñèòàëëîâ è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 I êàòåãîðèè, èçìåðåííûå íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì, ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2.
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ èíäèêàòðèñ êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè ÑÎÎ-Ó6, ÑÎÎ-È8 íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâû è ïðåäñòàâëåíû íà
Êîýôôèöèåíò ÿðêîñòè, îòí. âèä.
Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ
ðèñóíêå îäíèì ãðàôèêîì. Ïîëó÷åííàÿ èíäèêàòðèñà ñòåêëà ÌÑ20 õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè [3].
Íåáîëüøîå îòëè÷èå èíäèêàòðèñ ñèòàëëîâ îò ÌÑ20 ïðè óãëàõ íàáëþäåíèÿ áîëåå 75° îò íîðìàëè, ïî-âèäèìîìó, îáóñëîâëåíî áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì ïðåëîìëåíèÿ ñèòàëëîâ – 1,58, ïî ñðàâíåíèþ ñ êîýôôèöèåíòîì ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëà ÌÑ20 (1,52).
1 2
0,8 3
0,6 1
0,4
0,2
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 Äëèíà âîëíû, ìêì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 (1),ÑÎÎ-È8 (2) è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 (3).
1
0,8
0,6 2 1
0,4 0 20 40 60 80 Óãîë íàáëþäåíèÿ (îò íîðìàëè ê îáðàçöó), ãðàä.
Ðèñ. 2. Èíäèêàòðèñû êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè (â îòíîñèòåëüíîì âèäå) íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðè îñâåùåíèè ïî íîðìàëè ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 (1), ÑÎÎÈ8 (1) è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 (2).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 3, 2009
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Êîýôôèöèåíò çåðêàëüíîãî (ôðåíåëåâñêîãî) îòðàæåíèÿ îò ïîëèðîâàííîé ãðàíèöû äëÿ ñèòàëëîâ ìàðîê ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 ñîñòàâëÿåò 0,05.
Ïëîñêèå ïëàñòèíû èç ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ êàê îáðàçöû ñðàâíåíèÿ ïðè èçìåðåíèè êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ è èíäèêàòðèñ ñâåòîðàññåèâàþùèõ ìàòåðèàëîâ â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè 0,3–2,4 ìêì. Èç ýòèõ ìàòåðèàëîâ ìîãóò èçãîòîâëÿòüñÿ ôîòîìåòðè÷åñêèå øàðû, ëàçåðíûå îòðàæàòåëè, ëàìáåðòîâñêèå îñëàáèòåëè è ò. ï.
Âûñîêàÿ âðåìåííàÿ ñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ â ñî÷åòàíèè ñ âûñîêîé òåðìîñòîéêîñòüþ (äî 1000 °Ñ) è âîçìîæíîñòüþ ÷èñòêè ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü èçäåëèÿ èç ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 íå òîëüêî â ëàáîðàòîðíûõ, íî è â öåõîâûõ è ïîëåâûõ óñëîâèÿõ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ìåæäóíàðîäíûé ñâåòîòåõíè÷åñêèé ñëîâàðü. Ì.: Ðóññêèé ÿçûê, 1979. 278 ñ.
12. Ãóðåâè÷ Ì.Ì. Ôîòîìåòðèÿ (òåîðèÿ, ìåòîäû è ïðèáîðû). Ë.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983. 269 ñ.
13. Âîéøâèëëî Í.À. Êàòàëîã ñâåòîðàññåèâàþùèõ ñòåêîë. Ë.: ÃÎÈ, 1975. 57 ñ.
14. Áîðòêåâè÷ À.Â., Âàðøàâ÷èê Ì.Ë., Äûìøèö Î.Ñ., Æèëèí À.À., Ëåéêèí Ñ.Ì., Ïîëóøêèí À.Þ., Ñåðåäåíêî Ì.Ì., ×âàåâà Ò.È., Øàøêèí À.Â. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàññåèâàòåëÿ íà îñíîâå äèôôóçíî îòðàæàþùåãî ñèòàëëà // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1997. Ò. 64. ¹ 8. Ñ. 111.
15. Ãóðåâè÷ Ì.Ì., Ñåðåäåíêî Ì.Ì., Ìîðîçîâà Ë.Í., Ïàðôèíñêèé Â.À. Ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêàÿ óñòàíîâêà äëÿ èçìåðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ðàññåèâàþùèõ ìàòåðèàëîâ â îáëàñòè 2,5–15 ìêì // ÎÌÏ. 1975. ¹ 2. Ñ. 31–35.
16. ÃÎÑÒ 26148-84. Ôîòîìåòðèÿ. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ.
56 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 3, 2009
ÓÄÊ 535.361.2
ÍÎÂÛÅ ÑÂÅÒÎÐÀÑÑÅÈÂÀÞÙÈÅ ÑÈÒÀËËÛ ÑÎÎ-Ó6 È ÑÎÎ-È8
2009 ã. 2009 ã.
Î. Ñ. Äûìøèö*, êàíä. õèì. íàóê; À. À. Æèëèí*, êàíä. õèì. íàóê; Â. À. Ïàðôèíñêèé**; À. Þ. Ïîëóøêèí**; À. Â. Øàøêèí*, êàíä. õèì. íàóê
** Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé è òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò îïòè÷åñêîãî ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ** Âñåðîññèéñêîãî íàó÷íîãî öåíòðà “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
** Íàó÷íî-ïðîèçâîäñòâåííàÿ êîðïîðàöèÿ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
 ñòàòüå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íîâûõ ñòåêëîêðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ – ñâåòîðàññåèâàþùèõ ñèòàëëîâ. Ýòè ìàòåðèàëû ÿâëÿþòñÿ õîðîøåé èìèòàöèåé èäåàëüíîãî äèôôóçîðà è ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ñîçäàíèÿ îáðàçöîâ ñðàâíåíèÿ, ôîòîìåòðè÷åñêèõ øàðîâ, ëàìáåðòîâñêèõ îñëàáèòåëåé è ò. ä. â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè îò 0,3 äî 2,4 ìêì.
Êîäû OCIS: 160.4670, 160.4760.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 28.10.2008.
Îäíèì èç áàçîâûõ ïîíÿòèé ôîòîìåòðèè ñëóæèò ïîíÿòèå èäåàëüíîãî äèôôóçîðà èëè ñîâåðøåííîãî îòðàæàþùåãî ðàññåèâàòåëÿ (ðàâíîìåðíûé ðàññåèâàòåëü, êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ êîòîðîãî ðàâåí åäèíèöå) [1]. Èäåàëüíîãî ðàññåèâàòåëÿ, åñòåñòâåííî, íå ñóùåñòâóåò. Ïîýòîìó ôîòîìåòðèñòû âñåãäà èñêàëè íàèáîëåå ñîâåðøåííîå ïðèáëèæåíèå ê íåìó. Âåäü ñ åãî ïðåäåëüíûìè ñâîéñòâàìè óäîáíî ñðàâíèâàòü ñâîéñòâà âñåõ ðåàëüíûõ ìàòåðèàëîâ.
Øèðîêî èçâåñòíû ðàññåèâàòåëè èç ïîðîøêîâ MgO è BaSO4, ïðåññîâàííîãî ïîðîøêà ôòîðîïëàñòà è öåëîãî ðÿäà äðóãèõ ìàòåðèàëîâ [2]. Òàêèå ðàññåèâàòåëè âåñüìà õîðîøè ïî ñâîèì ôîòîìåòðè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì, íî èìåþò ñóùåñòâåííûé íåäîñòàòîê – íåñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ âî âðåìåíè. Ñâåòîðàññåÿíèå â òàêèõ ìàòåðèàëàõ ïðîèñõîäèò íà ìåëêèõ ìàëîïîãëîùàþùèõ ÷àñòèöàõ íà ãðàíèöå ÷àñòèöà–âîçäóõ. Âñëåäñòâèå àáñîðáöèè è àäñîðáöèè çàãðÿçíÿþùèõ ìàòåðèàëîâ è âîäû èç îêðóæàþùåãî âîçäóõà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ òàêèõ ðàññåèâàòåëåé ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ.
Ñóùåñòâåííûì ïðîðûâîì â ðàáîòàõ ïî ïîâûøåíèþ âðåìåííîé ñòàáèëüíîñòè âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ áûëî ñîçäàíèå ñâåòîðàññåèâàþùèõ ìîëî÷íûõ ñòåêîë [3].  ìîëî÷íîì ñòåêëå ñâåòîðàññåèâàþùèå ÷àñòèöû íàõîäÿòñÿ âíóòðè ñòåêëà è ëèøåíû êîíòàêòà ñ îêðóæàþùèì âîçäóõîì. Íàèáîëåå èçâåñòíî âûñîêîîòðàæàþùåå ìîëî÷íîå ñòåêëî ÌÑ20. Ìîëî÷íûå ñòåêëà íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ñàìûõ ðàçíûõ îáëàñòÿõ íàóêè è òåõíèêè.  90-å ãîäû âûïóñê ìîëî÷íûõ ñòåêîë áûë ïðåêðàùåí.
Ïðîâåäåííûå ðàíåå ïðè ó÷àñòèè àâòîðîâ ñòàòüè èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïåðñïåêòèâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ ÿâëÿþòñÿ ñèòàëëû [4]. Ñòåêëîêðèñòàëëè÷åñêèå ìàòåðèàëû, èëè ñèòàëëû, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñòåêëîîáðàçíóþ ìàòðèöó, â êîòîðîé â ðåçóëüòàòå âòîðè÷íîé òåðìîîáðàáîòêè ôîðìèðóþòñÿ êðèñòàëëû ñî ñòðóêòóðîé è ñîñòàâîì, îïðåäåëÿåìûìè ñîñòàâîì èñõîäíîãî ñòåêëà è òåìïåðàòóðíî-âðåìåííûì ðåæèìîì òåðìîîáðàáîòêè. Ïðè ýòîì îáúåì êðèñòàëëè÷åñêîé ôàçû ìîæåò âàðüèðîâàòüñÿ îò íåñêîëüêèõ äî äåñÿòêîâ ïðîöåíòîâ îò âñåãî îáúåìà ìàòåðèàëà.
 ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà è ÍÈÒÈÎÌå ðàçðàáîòàí íîâûé êëàññ âûñîêîîòðàæàþùèõ äèôôóçîðîâ – ñèòàëëû îïòè÷åñêèå îòðàæàþùèå (ÑÎÎ). Îïòè÷åñêèå îòðàæàþùèå ñèòàëëû íè â ÷åì íå óñòóïàþò, à ïî íåêîòîðûì õàðàêòåðèñòèêàì ïðåâîñõîäÿò ìîëî÷íîå ñòåêëî ÌÑ20.
Äàííàÿ ñòàòüÿ ïîñâÿùåíà äâóì ìàðêàì âûñîêîîòðàæàþùèõ ñèòàëëîâ – ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8. Ïî ñðàâíåíèþ ñ ÌÑ20 ñèòàëë ÑÎÎ-Ó6 èìååò óëó÷øåííûå õàðàêòåðèñòèêè â óëüòðàôèîëåòîâîé, à ñèòàëë ÑÎÎ-È8 â áëèæíåé èíôðàêðàñíîé (ÈÊ) îáëàñòè ñïåêòðà.
Ìíîãîêðàòíîå ñâåòîðàññåÿíèå â ýòèõ ñèòàëëàõ ïðîèñõîäèò íà íàíîðàçìåðíûõ êðèñòàëëàõ â îáúåìå ìàòåðèàëà ïðè ìàëîì óäåëüíîì ïîãëîùåíèè – âåðîÿòíîñòü âûæèâàíèÿ ôîòîíà Λ íå íèæå 0,999. Ýòî ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ èíäèêàòðèñû îòðàæåíèÿ ìàòåðèàëà áëèçêîé ê ðàâíîìåðíîé.
Îáà ìàòåðèàëà èìåþò õèìè÷åñêóþ óñòîé÷èâîñòü êëàññà “À” ê âëàæíîé àòìîñôåðå. Èõ êèñëîòîóñòîé-
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÷èâîñòü (ïÿòíàåìîñòü) îòíîñèòñÿ ê I ãðóïïå. Ìàòåðèàëû õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêîé òåðìîñòîéêîñòüþ, à òàêæå îòñóòñòâèåì ïîðèñòîñòè, ÷òî îáåñïå÷èâàåò îòñóòñòâèå âîäîïîãëîùåíèÿ è ãàçîïðîíèöàåìîñòè.
Ðåêîìåíäóåìûå òîëùèíû ïëàñòèí ñèòàëëîâ, ïðè êîòîðûõ èõ îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà íå çàâèñÿò îò òîëùèíû, ñîñòàâëÿþò íå ìåíåå 8 ìì äëÿ ÑÎÎ-Ó6 è íå ìåíåå 5 ìì äëÿ ÑÎÎ-È8. Íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíî, íåñìîòðÿ íà íàëè÷èå çåðêàëüíîãî îòðàæåíèÿ îò ãðàíèöû, ïðèìåíåíèå ïëàñòèí ñ ïîëèðîâàííûìè ïîâåðõíîñòÿìè, ÷òî ïîçâîëÿåò ëåãêî ïðîâîäèòü èõ ÷èñòêó ïðè çàãðÿçíåíèè.
Ñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñèòàëëîâ êîíòðîëèðîâàëàñü â òå÷åíèå ãîäà ïî êîýôôèöèåíòó îòðàæåíèÿ ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí.  ïðåäåëàõ ÷óâñòâèòåëüíîñòè àïïàðàòóðû, èçìåíåíèé êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ íå çàôèêñèðîâàíî (âîçìîæíûå èçìåíåíèÿ ñîñòàâèëè ìåíåå 0,01).
Ìàòåðèàëû èññëåäîâàëèñü â âèäå ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí ñ òîëùèíàìè 8 ìì (ÑÎÎ-Ó6) è 5 ìì (ÑÎÎ-È8).
Ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëîâ è ìîëî÷íîãî ñòåêëà èññëåäîâàëñÿ ñ ïîìîùüþ ñïåêòðîôîòîìåòðà Õèòà÷è 330 è ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêîé óñòàíîâêè ÈÊÄÑÔ [5]. Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèé íå ïðåâûøàåò ± 0,02.
Ñïåêòðû êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ (ñóììû çåðêàëüíîãî è äèôôóçíîãî êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ) [6] ïîëèðîâàííûõ îáðàçöîâ ñèòàëëîâ ìàðîê ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè 0,3–2,5 ìêì ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1. Äëÿ ñðàâíåíèÿ íà ýòîì æå ðèñóíêå ïðèâåäåí è ñïåêòð ïîëèðîâàííîãî îáðàçöà ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 I êàòåãîðèè.
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëà ÑÎÎ-Ó6 íà äëèíå âîëíû 0,3 ìêì ïðåâûøàåò 0,9. Îòðàæåíèå ëó÷øèõ îáðàçöîâ ÌÑ20 I êàòåãîðèè â ýòîé ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè íå ïðåâûøàåò 0,75. Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëà ÑÎÎ-È8 âî âñåé áëèæíåé ÈÊ îáëàñòè ñïåêòðà áîëüøå, ÷åì ó ÌÑ20 è äî äëèíû âîëíû 2,4 ìêì íå îïóñêàåòñÿ íèæå 0,9.
Èññëåäîâàíèå óãëîâîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îòðàæåííîãî èçëó÷åíèÿ íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðîâåäåíî ñ èñïîëüçîâàíèåì ëàçåðíîãî ãîíèîôîòîìåòðà ËÃÔÌ. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè ïàäåíèè èçëó÷åíèÿ íà îáðàçåö ïî íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè.
Èíäèêàòðèñû êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè (â îòíîñèòåëüíîì âèäå) ïîëèðîâàííûõ îáðàçöîâ ñèòàëëîâ è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 I êàòåãîðèè, èçìåðåííûå íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì, ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2.
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ èíäèêàòðèñ êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè ÑÎÎ-Ó6, ÑÎÎ-È8 íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâû è ïðåäñòàâëåíû íà
Êîýôôèöèåíò ÿðêîñòè, îòí. âèä.
Êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ
ðèñóíêå îäíèì ãðàôèêîì. Ïîëó÷åííàÿ èíäèêàòðèñà ñòåêëà ÌÑ20 õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè [3].
Íåáîëüøîå îòëè÷èå èíäèêàòðèñ ñèòàëëîâ îò ÌÑ20 ïðè óãëàõ íàáëþäåíèÿ áîëåå 75° îò íîðìàëè, ïî-âèäèìîìó, îáóñëîâëåíî áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì ïðåëîìëåíèÿ ñèòàëëîâ – 1,58, ïî ñðàâíåíèþ ñ êîýôôèöèåíòîì ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëà ÌÑ20 (1,52).
1 2
0,8 3
0,6 1
0,4
0,2
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 Äëèíà âîëíû, ìêì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðàëüíûé êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 (1),ÑÎÎ-È8 (2) è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 (3).
1
0,8
0,6 2 1
0,4 0 20 40 60 80 Óãîë íàáëþäåíèÿ (îò íîðìàëè ê îáðàçöó), ãðàä.
Ðèñ. 2. Èíäèêàòðèñû êîýôôèöèåíòà ÿðêîñòè (â îòíîñèòåëüíîì âèäå) íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 1,15 ìêì ïðè îñâåùåíèè ïî íîðìàëè ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 (1), ÑÎÎÈ8 (1) è ìîëî÷íîãî ñòåêëà ÌÑ20 (2).
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Êîýôôèöèåíò çåðêàëüíîãî (ôðåíåëåâñêîãî) îòðàæåíèÿ îò ïîëèðîâàííîé ãðàíèöû äëÿ ñèòàëëîâ ìàðîê ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 ñîñòàâëÿåò 0,05.
Ïëîñêèå ïëàñòèíû èç ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 ìîãóò ïðèìåíÿòüñÿ êàê îáðàçöû ñðàâíåíèÿ ïðè èçìåðåíèè êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ è èíäèêàòðèñ ñâåòîðàññåèâàþùèõ ìàòåðèàëîâ â ñïåêòðàëüíîé îáëàñòè 0,3–2,4 ìêì. Èç ýòèõ ìàòåðèàëîâ ìîãóò èçãîòîâëÿòüñÿ ôîòîìåòðè÷åñêèå øàðû, ëàçåðíûå îòðàæàòåëè, ëàìáåðòîâñêèå îñëàáèòåëè è ò. ï.
Âûñîêàÿ âðåìåííàÿ ñòàáèëüíîñòü îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ â ñî÷åòàíèè ñ âûñîêîé òåðìîñòîéêîñòüþ (äî 1000 °Ñ) è âîçìîæíîñòüþ ÷èñòêè ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü èçäåëèÿ èç ñèòàëëîâ ÑÎÎ-Ó6 è ÑÎÎ-È8 íå òîëüêî â ëàáîðàòîðíûõ, íî è â öåõîâûõ è ïîëåâûõ óñëîâèÿõ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ìåæäóíàðîäíûé ñâåòîòåõíè÷åñêèé ñëîâàðü. Ì.: Ðóññêèé ÿçûê, 1979. 278 ñ.
12. Ãóðåâè÷ Ì.Ì. Ôîòîìåòðèÿ (òåîðèÿ, ìåòîäû è ïðèáîðû). Ë.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983. 269 ñ.
13. Âîéøâèëëî Í.À. Êàòàëîã ñâåòîðàññåèâàþùèõ ñòåêîë. Ë.: ÃÎÈ, 1975. 57 ñ.
14. Áîðòêåâè÷ À.Â., Âàðøàâ÷èê Ì.Ë., Äûìøèö Î.Ñ., Æèëèí À.À., Ëåéêèí Ñ.Ì., Ïîëóøêèí À.Þ., Ñåðåäåíêî Ì.Ì., ×âàåâà Ò.È., Øàøêèí À.Â. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàññåèâàòåëÿ íà îñíîâå äèôôóçíî îòðàæàþùåãî ñèòàëëà // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1997. Ò. 64. ¹ 8. Ñ. 111.
15. Ãóðåâè÷ Ì.Ì., Ñåðåäåíêî Ì.Ì., Ìîðîçîâà Ë.Í., Ïàðôèíñêèé Â.À. Ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêàÿ óñòàíîâêà äëÿ èçìåðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ðàññåèâàþùèõ ìàòåðèàëîâ â îáëàñòè 2,5–15 ìêì // ÎÌÏ. 1975. ¹ 2. Ñ. 31–35.
16. ÃÎÑÒ 26148-84. Ôîòîìåòðèÿ. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ.
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