Все новости

Глядя в небо. Фоторепортаж о том, как создают стекло для телескопов

Оптическое стекло занимает важную нишу в производстве стекол. Без изделий, в которых применяется оптическое стекло, не обходится практически ни одно производство. Телевизионная аппаратура, фотоаппаратура, компьютерная техника и, конечно, телескопы — везде используются элементы с применением оптического стекла.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

В отличие от обычного стекла, которое широко применяется в строительстве и в быту, оптическое стекло обладает рядом специфических требований по качеству — высокое пропускание и отсутствие каких-либо посторонних включений, которые могут повлиять на качество изображения.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Процесс производства стекла начинается еще на месторождениях, где добываются исходные материалы для его изготовления. В производстве оптического стекла используется жильный кварц: он проходит переработку и из него получают либо кварцевую крупку, либо кварцевую муку.

Кроме кварцсодержащего сырья, используются и другие материалы: сода (карбонат натрия), углекислые соли (карбонат кальция), мел, карбонат магния, материалы, содержащие оксид алюминия (Al2О3), глинозем и другие компоненты. Исходная смесь этих сырьевых материалов называется шихта. Вот из этой шихты впоследствии и получается стекло.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Варка стекла совершается в горшковых газовых печах периодического действия. «Горшки» объемом в 500 или 700 литров изготовлены из специального огнеупорного материала — шамота.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Горшки с исходными материалами помещают в стекловаренную печь, обогреваемую природным газом. Температура в печи достигает 1550 градусов.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Помимо исходных материалов при варке оптических стекол добавляется так называемый бой — хорошее однородное стекло, оставшееся от переработки ранее полученных стекол. Это помогает уменьшить расход и перейти к безотходному производству.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Когда варка стекла окончена, горшок со стекломассой достают из печи с помощью шаржирного крана. Затем стекловары снимают верхний слой стекломассы (стяжку), который становится холодным, чтобы при отливе стекла все слои были однородные по температуре.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Стекломасса отливается в форму, предварительно разогретую до температуры стекла. Формы бывают разные — квадратные, прямоугольные, сложные.

Высота формы, в которую отливается стекломасса, тоже бывает разной, в зависимости от потребностей заказчика. Обычно это 140—150 мм. Для окон радиационно-биологической защиты, например, необходима толщина еще больше.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

После отлива нельзя оставить остывать стекло на открытом воздухе. В процессе остывания в слоях стекла возникнут напряжения, которые приведут к его самопроизвольному разрушению: оно растрескается и разобьется на небольшие куски.

Чтобы стекло не разрушилось, нужно провести специальную термическую обработку. Стекло отправляют на отжиг — процесс направленного охлаждения, который может занимать две-три недели.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Чтобы достичь определенных оптических показателей (преломление, дисперсия и пр.) и сохранить их навсегда, дополнительно требуется так называемый оптический отжиг, который может занимать месяц и больше.

После отжига заготовка из оптического стекла проходит контроль и отправляется на дальнейшую разделку и подготовку: резку, шлифовку, полировку.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Каждый блок стекла проверяется и проходит оценку оптических характеристик: показателей преломления, дисперсии, пропускания, радиационной устойчивости и других.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Поверхность готовой оптической детали обрабатывается в соответствии с требованиями заказчика.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

В 80-х годах на предприятии Лыткаринского завода создано уникальное по своему техническому оснащению производство по изготовлению крупногабаритных линзовых объективов со световым диаметром до 700 мм и крупногабаритных зеркал диаметром до 4 метров для специальной аппаратуры наблюдения и астрономии.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Для производства крупногабаритных оптических деталей требуется крупногабаритное испытательное оборудование для проверки и контроля качества.

Вакуумная камера для контроля астрономических зеркал на Лыткаринском заводе является одной из крупнейших в мире и достигает 72 метров.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Для астрономических зеркал и других оптических деталей, требующих прочности и термостойкости, необходим стеклокристаллический материал со сверхнизким коэффициентом теплового расширения — ситалл.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Ситаллы получаются путем объемной кристаллизации стекла и состоят из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе.

Стеклокристаллические материалы обладают малой плотностью, высокой механической прочностью, твердостью, жаропрочностью, термической стойкостью и химической устойчивостью.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Съемки из космоса позволяют нам изучать структурные, зональные и глобальные особенности атмосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты нашей планеты. Для этого необходимы объективы, созданные на основе особо чистых высокооднородных стекол со специальными свойствами.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

С 1973 года на Лыткаринском заводе оптического стекла было разработано 12 типов космических объективов и создано около 800 единиц. «Рубинар-Гео-100» специально изготовлен для использования на МКС.

 Редакция «Чердака»