Что такое флинт и крон

Флинт (от англ. flint — кремень), или флинтглас (от нем. Flintglas) — тип бесцветных оптических стёкол, отличающихся малыми (менее 50) значениями коэффициента средней дисперсии, называемого также числом Аббе. Такие стёкла с относительно малыми показателями преломления называют лёгкими флинтами, а с большими — тяжёлыми. В советской конструкторской документации разные сорта стекла флинтглас обозначались буквами: КФ — крон-флинт; БФ — баритовый флинт; ТБФ — тяжёлый баритовый флинт; ЛФ — лёгкий флинт; Ф — флинт; ТФ — тяжёлый флинт; ОФ — особый флинт.

Состав

Оптические стёкла, получаемые на основе использования кремнезёма и оксидов свинца, известны с XVII века. В Англии их получали путём варки в горшках без перемешивания стекломассы.

В состав большей части флинтов входит оксид свинца PbO. Силикатные флинты обычно кроме SiO2 и PbO содержат только щелочные окислы, при этом содержание PbO может достигать 70 мол. %, что приблизительно равно 90 мас. %.

Основой выпускаемых в настоящее время оптических стёкол типа флинтов (Ф) и тяжёлых флинтов (ТФ) также является тройная система из окислов кремния, свинца и калия, а некоторые марки флинтов содержат двуокись титана.

Как и баритовые кроны, баритовые (БФ) и особые флинты (ОФ), а также кронфлинты (КФ) могут содержать окись цинка и окись сурьмы. В состав боросиликатных флинтов типа ТБФ входят окислы редкоземельных элементов. Показатель преломления современных флинтов может превосходить значение 1,9.

Источник

Номенклатура оптических бесцветных стекол

В основу классификации оптических стекол положены значения показателя преломления n_e (ранее использовалось близкое значение n_o) и коэффициента средней дисперсии v_e (ранее — v/j), который иногда еще называется числом Аббе. Названия типов оптических стекол соответствуют их основному химическому составу (табл. 1).

Рисунок 1. Номенклатура оптических стекол

Каждому стеклу определенного химического состава присваивается марка, состоящая из обозначения типа и порядкового номера. В «Совместном каталоге оптического стекла СССР—ГДР» каждая марка стекла дополнительно обозначена шестизначным числом, которое составлено следующим образом. Первые три цифры — это первые (после запятой) три десятичных знака в значении показателя преломления стекла n_e. Следующие три цифры, отделенные чертой от первых трех, представляют собой увеличенное в десять раз значение коэффициента общей дисперсии стекла, взятого для спектральной линии e.

Более тридцати основных марок оптического стекла имеют свои аналоги, которые при тех же значениях n_e и v_e отличаются более высокой устойчивостью к действию жесткого гамма-излучения. Эта повышенная радиационная устойчивость достигается путем введения в состав стекла нескольких десятых долей процента двуокиси церия. Так как химический состав стекла при этом изменяется, обозначение марок радиационно-устойчивых аналогов несколько иное — больше порядкового номера основной марки на 100. При использовании стекол серии 100 следует учитывать, что граница их пропускания в коротковолновой части спектра смещена в сторону видимой области. Для разных марок стекол это смещение составляет 30—50 нм.

Во всех новых разработках оптических систем, как правило, применяются стекла, сочетающие в себе высокий показатель преломления с высоким коэффициентом дисперсии, т. е. стекла типов ТФК, СТК, ТБФ. Широко применяются также стекла с особым ходом относительных частных дисперсий (особые кроны и особые флинты) с целью максимального уменьшения хроматических аберраций сразу в нескольких частях спектра. Тем не менее, в объеме всего перерабатываемого стекла основное количество всегда составляет наиболее ходовое стекло К8. Многолетние статистические данные стабильно свидетельствуют, что из всей номенклатуры оптических стекол 80% объема производства и потребления относится к 10 маркам, 10% — еще к 10 менее ходовым маркам, а остальные 10% соответствуют выпуску более чем 100 марок оптического стекла. Уже из одного этого видно, что нет необходимости сильно увеличивать номенклатуру оптических стекол.

По химическому составу основную группу среди оптических стекол составляют силикатные стекла, в которых содержание массовых долей стеклообразующей двуокиси кремния лежит в пределах 30—80%. В стеклах кронового типа другими компонентами являются окислы калия, натрия, бора, алюминия, бария, кальция. В состав легких кронов включается фтористый калий.

Основой стекол типа флинтов и тяжелых флинтов является тройная система из окислов кремния, свинца и калия; некоторые марки флинтов содержат двуокись титана. Баритовые кроны, баритовые и особые флинты и кронфлинты в некоторых случаях содержат окись цинка и окись сурьмы. На силикатной основе нельзя получить стекла с показателем преломления выше чем 2—2,05 из-за сравнительно низкого показателя преломления кремнезема. Дальнейшее повышение показателей преломления стекол возможно при переходе к более высокопреломляющему стекло-образователю, каким является двуокись теллура. Показатели преломления теллу-ритных стекол доходят до 2,17—2,23 при коэффициенте дисперсии 19—17. Такие стекла применяются в качестве диспергирующих призм спектральных приборов, отрицательных элементов короткофокусных ахроматических линз, призм для рефрактометров.

Источник

astro-talks

форум для любителей астрономии

Типы оптических стекол

Модератор: Ernest

Типы оптических стекол

Сообщение Ernest » 27 янв 2019, 15:20

Чем оптические стекла отличаются от прочих стекол?

Re: Типы оптических стекол

Сообщение Ernest » 02 фев 2019, 18:09

Типы и диаграмма стекол

Стоит отметить, что каждая марка стекла характеризуется той или иной группой химической стойкости, сопротивлением к истираемости (шлифованию/полировке), твердостью, хрупкостью, коэффициентом теплового расширения, термоаберрациями, склонностью к пузырности и свильности, оптической неоднородности, размерами доступных заготовок, и, наконец, ценой. Последняя за килограмм заготовки может варьироваться от марки к марке на порядок (в десять раз) и даже больше.

Re: Типы оптических стекол

Сообщение Ernest » 02 фев 2019, 18:23

Диаграмма Шоттовских стекол

Re: Типы оптических стекол

Сообщение Ernest » 05 фев 2019, 10:12

Зачем так много марок стекол?

Особые стекла такие как флюоритовые кроны («ОК» по ГОСТ, «FK» в каталоге SCHOTT, «FPL» в каталоге Ohara, «ED» в популярной литературе и у продавцов) и особые флинты («ОФ» по ГОСТ, «KzFS» в каталоге SCHOTT, «NB» в каталоге Ohara) требуются хотя бы по одной линзе на оптическую систему для борьбы с вторичным хроматизмом (в апохроматах). Опять-же среди них есть более дорогие нетехнологичные марки и более бюджетные (хотя и не столь эффективные).

Некоторые марки стекол разработаны как более устойчивые к эксплуатационным воздействиям (хотя и не столь совершенные в части оптических свойств), таким как орошение, действие слабых кислот и щелочей, перепады температуры, воздействие радиации. При разработке других, напротив, все внимание было уделено достижению высших оптических параметров даже и в ущерб эксплуатационным свойствам (требуют более или менее серьезных ограничений на условия эксплуатации).

Источник

Флинты и кроны

Первоначально встретившись с такими звучными названиями, как флинты и кроны, можно предположить, что речь идет о драгоценных украшениях. На самом деле речь идет о классификационных группах оптических стекол.

Такие названия групп возникли по причине использования в устранение проблемы объективов, а именно проблемы их хроматических аберраций в паре двух линз, одна из которых, флинт, хорошо преломляла свет и имела малый коэффициент дисперсии, а другая, крон, имела большой коэффициент дисперсии > 55 и слабые возможности преломления света.

Оптическое стекло с малым или большим коэффициентом преломления получают за счет меньшего или большего содержания в рецептуре стекла PbO. Граница, на которой получается пограничный кронфлинт, равна 3 процентам содержания окислов свинца.

Больше 3 процентов содержания PbO – флинт, меньше – крон.
Стекла, в соответствии с классификацией подразделяемые на флинты и кроны, имеют следующий ряд типов:

Кроны:
Легкий крон, Фосфатный крон, Тяжелый фосфатный крон, Крон, Баритовый крон, Тяжелый крон, Сверхтяжелый крон и Особый крон.
Флинты: Баритовый флинт, Тяжелый баритовый флинт, Легкий флинт, Флинт, Тяжелый флинт, Особый флинт.

И промежуточный между кронами и флинтами тип кронфлинт, имеющий обозначение КФ.

Все названные типы в обозначении имеют начальные буквы от названия. К примеру, тяжелый фосфатный крон имеет в обозначении ТФК, тяжелый баритовый флинт – ТБФ, флинт – Ф и соответственно все остальные по подобию БК, ТК, ФК, ТФ и т.д.

Кроме как на типы оптическое стекло подразделяется внутри типов на марки. Для обозначения марок используют шестизначное число, первых три знака в этом обозначении марки стекла подсказывают специалистам стекловарам показатель характеристики преломления света, а следующие три – коэффициент дисперсии.
Кроме того вместо шестизначного кода может быть назван порядковый номер марки.

Примеры обозначения:
ТК5 –тяжелый крон по типу, имеющий марку с пятым порядковым номером.
Шестизначный код 555555 расшифровывается таким образом: показатель преломления данной марки стекла равен 1,5554 и коэффициент дисперсии 55,54.
ТБФ4 – тяжелый баритовый флинт по типу с четвертым порядковым номером.
Шестизначный код 222222 расшифровывается таким образом: показатель преломления данной марки стекла равен 1,2222 и коэффициент дисперсии 22,24.

Источник

Детальная информация по характеристикам стекла

Оптические постоянные характеристики стекла Основными оптическими постоянными оптического стекла являются:

В обзоре принято, что «нормальная» прямая определяется по значениям P x,y и ve стекол марок К18 и Ф13. Оптические характеристики этих стекол даны ниже:

Для исправления вторичного спектра delta S объектива апохромата необходимым условием является то, чтобы разность относительных частных дисперсий стекол была минимальной и значение tg т было близким к нулю.
Это возможно только при наличии стекол, имеющих «аномальные» свойства с характеристиками, не лежащими на нормальной прямой. Такие стекла получили название «особых» и выделены в каталоге в отдельные типы.
В каталоге приведены отклонения относительных частных дисперсий и коэффициентов дисперсий от «нормальной» прямой для четырех участков спектра в УФ и видимой областях.

Для удобства выбора типов и марок стекол строится диаграмма Аббе в координатах ne, ve. Стекла каждого типа располагаются на поле диаграммы на строго ограниченных участках, за исключением стекол типа ОФ и ОК, которые могут находиться на разных участках поля диаграммы.

т a = 10″(-м а *L ), где L- толщина стекла.

Нормируемые значения показателя ослабления м а и интегрального коэффициента внутреннего пропускания для белого света т a приведены в разделе Нормируемые показатели качества стекла

Устойчивость стекол к воздействию радиационного излучения.
При воздействии жесткого радиационного излучения большинство оптических стекол окрашиваются (темнеют), уменьшается светопропускание до определенного значения, зависящего от дозы радиации и химического состава.
Устойчивость стекол к воздействию радиационного излучения характеризуется приращение оптической плотности DD на 1 см толщины стекла при облучении дозой гамма-лучей 10″4 и 10″5 Р от источника Со60.

Относительная твердость по сошлифовыванию H o
Определяется как отношение объема сошлифованного свободным абразивом стекла марки К8 к объему стекла данной марки, сошлифованному в тех же условиях. Значение H o является технологическим критерием скорости съема стекла при шлифовании.

Коэффициент теплопроводности lambda
Характеризует способность стекла передавать тепло от нагретых участков к менее нагретым. Он определяется количеством тепла (в килокалориях), проходящего через площадь в 1м 2 за один час при условии, что градиент температуры, вызывающий тепловой поток, равен 1 o С. Теплопроводность зависит от температуры.

Источник