Способ термообработки кристаллов оптического кальцита

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) 1. Авторское свидетельство СССР Не 151237,кл. В 01.Т 17/00, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР Не 430877,кл. В 01.Т 17/04, 1976. 3. Козловский В.Х. И др. Исследование природы темной окраски кристаллов исладского шпата и механизм их обеспечивания. Тр. ВНИИСИМС,т. 10, с. 120, 1969 (прототип)Изобретение относится к области оптики, в частности, к способам улучшения качества оптических кристаллов природного и синтетического оптического кальцита.Монокристалл оптического кальцита является уникальным материалом для изготовления поляризационных призм, лучеразводящих цилиндров,узкополосных интерференционно -поляризационных светофильтров. Разработаны быстродействующие модуляторы излучения, скоростные затворы,световоды и некоторые составные части оптоэлектронных вычислительных машин. Сфера использования оптического кальцита расширяется в связи с применением его в лазерной технике,нелинейной оптике и голографии.Однако большинство естественных кристаллов обладают оптическим поглощением в близкой ультрафиолетовой и видимой областях (200-500 нм),вызванным наличием центров окраски радиационного и теплового происхождения. Синтетические аналоги этого кристалла еще больше подвержены внешним воздействиям.Существенным недостатком природных кристаллов оптического кальцита является радиационная желтая окраска. Синтетические(54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ КРИСТАЛ ЛОВ ОПТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИТА.аналоги этого кристалла также приобретают желтую окраску под воздействием ионизирующих излучений.Известны способы улучшения прозрачности оптических кристаллов путем их термической обработки 1,2. Согласно 1 отжиг производят таким путем, что происходит неизотермическая релаксация при быстром нагревании. В работе 2 нагревание проводят в высококонцентрированном растворе электролитов под давлением до 350 атм. или нагреванием в растворе карбонатов щелочных металлов при давлении 150-200 атм.Недостатком этих способов является то, что будучи разработанными для других кристаллов, они мало пригодны для оптического кальцита, требуют высоких температур, большой длительности,определенной среды (щелочные растворы,электрическое поле, высокие давления).Наиболее близким к предложенному является способ, согласно которому устранение желтой окраски кристаллов оптического кальцита осуществляют путем постепенного (0,5 град/ мин) нагревания их в муфельной печи до 570-620 К.,выдержки их при этой температуре в течение 10 ч и постепенном охлаждении кристаллов с той же скоростью до комнатной температуры 3.Основным недостатком этого способа является то, что в кристаллах, обработанных таким способом,при последующем воздействии ионизирующих излучений окраска заново восстанавливается, в результате чего невозможно их использование в условиях повышенной радиации.Целью изобретения является необратимое устранение желтой радиационной окраски И отбор радИацИонностойкИх кристаллов.Поставленная цель достигается тем, что в Известном способе термообработки кристаллов оптического кальцита, включающем нагрев,выдержку И охлаждение, выдержку ведут при 770830 К в течение 6-8 ч , нагрев И охлаждение проводят с постоянной скоростью.Сущность способа иллюстрируется чертежами.На фиг.1 приведены спектры оптического поглощения кристаллов кальцита со слабой желтой окраской до И после отжига при 770 К в течение 6 ч.На фиг.2 приведены спектры оптического поглощения кристаллов кальцита предварительно отожженных ,а затем подверженных рентгеновскому облучению.На фИг.3 представлена температурная зависимость коэффициента оптического поглощения при длине волны 300 Им.На фИг. 4 показана зависимость коэффициента поглощения от времени отжига.Кристаллы оптического кальцита со слабой желтой окраской отжигают при 770 К в течение 6 ч. Спектры поглощения этого кристалла приведен на фиг.1.До отжига кристалл щел слабую желтую окраску,которая обусловлена дополнительным поглощением в области 200-500 нм (кривая 1), а после отжига кристалл обесцветился И одновременно исчезло дополнительное поглощение (кривая 2). При повторном облучении рентгеновским излучением(дозы 103 рад.) прежняя радиационная окраска больше не восстанавливается (кривая 3).Температура 770 К является критической, ниже которой при повторном облучении желтая окраска заново восстанавливается.На фиг.3 приведена кривая зависимости коэффициента дополнительного поглощения вышеуказанного кристалла при длине волны 300 им от температуры отжига кристалла. Коэффициент поглощения достигает своего минимального значения(О,3 см-1) при температуре 770 К, выше которой его значение практически остается постоянным. Следовательно, необратимое разрушение Центров слабожелтой радиационной окраски оптического кальцита происходит при температурах не ниже 770 К.На фиг.2 приведены кривые дополнительного поглощения оптического кальцита после облучения рентгеновским излучением (дозы 103 рад),предварительно отожженных при температурах 620 К- кривая 1, 670 - кривая 2, 720 - кривая 3 И 770 -кривая 4 в течение 6 ч. Как видно Из графиков, в результате отжига при температурах ниже 770 К радиационные центры не отжигаются, о чем свидетельствует появление дополнительного поглощения (т.е. желтой окраски) при последующем воздействии рентгеновского излучения. Кривая 5 представляет собой дополнительное поглощение этого кристалла после отжига при 770 К без облученИя. Кривые 4 И 5 практически совпадают, т.е. после такого отжига прежняя желтая окраска не восстанавливается под воздействием рентгеновского облучения.На фиг.4 приведена кривая зависимости коэффициента поглощения при 300 нм от времени отжига монокристалла со слабожелтой окраской.Коэффициент поглощения его принимает минимальное значение только после отжига в течение 6 ч, после чего его значение остается неизменным.Для кристаллов с Интенсивной желтой радиационной окраской требуется отжиг при температуре 830 К в течение 8 ч. При этом поведение кривых зависимости коэффициента поглощения от времени И температуры отжига будет аналогично поведению коэффициента поглощения для описанных выше кристаллов со слабой желтой окраской.Обнаружено, что среди кристаллов оптического кальцита с желтой природной окраской встречаются И такие образцы, у которых сама термическая обработка может вызвать появление центров необратимой желтой окраски. Подобные скрытые свойства оптического кальцита, т.е. с потенциальными возможностями к образованию центров неустранимой окраски, проявляются только после достижения температуры 770 К И выше. Эти кристаллы не пригодны для Изготовления оптических деталей приборов эксплуатируемых в условиях повышенной радиации И температуры.Таким образом,описанный способ позволяет надежно повысить прозрачность кристаллов оптического кальцита в результате необратимого устранения желтой радиационной окраски.Способ термообработки кристаллов оптического кальцита, включающий нагрев, выдержку И охлаждение, отличающийся тем, что,с целью необратимого устранения желтой радиационной окраски И отбора радИацИонностойкИх крИсталлов,выдержку ведут при 770-830 К в течение 6-8 ч, а нагрев И охлаждение проводят с одинаковой скоростью.Составитель А.Коломийцев Верстка МП КРИЦ - А.Н. Шанин, М.В. Семененко, А.В.ШевчеНко