Camın birçok benzersiz özelliği vardır ve tedarikçileri tarafından gereksinimleri karşılamak için birçok özel cam türü üretilmektedir. Optik camın insan gözü için en karakteristik özelliği yüksek şeffaflığıdır. Pencere camıyla karşılaştırıldığında, aynı iletimi elde etmek için optik camdaki optik yol 30 kattan daha uzundur ki bu büyük bir farktır. Bu yüksek aktarım derecelerini elde etmek için bileşen saflığı, bulanıklık seviyesi ve kabarcık ve kalıntı sayısı ile ilgili gereksinimler pencere camından çok daha güçlüdür.
İletimin aksine, optik camın optik konumu insan gözü tarafından belirgin değildir. Böylece belirli bir dalga boyundaki kırılma indisi ve dağılımı belirleyen Abbe sayısı optik konumu belirlemektedir. Görünür spektrumda ultraviyole rejimden yakın kızılötesi rejime doğru bir kırılma indisi düşüşü gösterir. Dispersiyon, bu spektral kırılma indeksinin evriminin adıdır ve Abbe d sayısı, dağılımın bir ölçüsüdür. d satırındaki ndnd değeri (587.5618 nm) genellikle kırılma indisi referansıdır. Bu iki değer, ndnd ve d, optik konumu belirler ve optik cam türlerinin ana ayırt edici özelliklerini gösterir.
Bu dağılım, optik ürünler için optik camların ve son derece gelişmiş lens sistemlerinin gerekli olmasının ana nedenlerinden biridir. Tek bir mercek bir mavi ışık ışınına ve bir kırmızı ışık ışınına odaklanırsa, değişen kırılma indisi nedeniyle her iki ışın da farklı sapmalara maruz kalır. Bu nedenle, her iki rengin odak konumu farklıdır. Optik tasarımcı, çakmaktaşı ve cam merceği uygun şekilde bir araya getirirse, mavi ve kırmızı ışının odak noktasının üst üste gelmesini sağlamıştır. Bu iki renkli bir sistemdir. Ne yazık ki, diğer renklerin odak konumları hala değişkendir. Bu nedenle, daha fazla renk düzeltmesi ve diğer sapmalar, karmaşık bir çoklu lens tasarımı gerektirir. Bu tür lens sistemi tasarımı, çok çeşitli optik konumları kapsayan çok çeşitli optik gözlüklere dayanmaktadır.
ndnd – d diyagramına Abbe diyagramı da denir. Bu grafik, kırılma indisini ve Abbe sayısını koordinat olarak kullanarak farklı optik cam türlerini çizer. Diyagramın daha yüksek Abbe sayılarına karşılık gelen sol kısmı, sonunda K harfi ile gösterilen taç kısımlarına sahiptir. Grafiğin alt Abbey numaralarına karşılık gelen sağ kısmı, sonunda F harfi ile gösterilen çakmaktaşı kaplar içerir. Taçların ve çakmak taşlarının yaklaşık farklılaşmasının yanı sıra, benzer kimyasal bileşime sahip diğer bölgeleri de gösterir; örneğin, BAF ile işaretlenmiş baryum çakmaktaşı bölgesi veya LAK ile işaretlenmiş lantan kron bölgesi. Diyagramdaki konumuna göre bardaklar etiketini alırlar, örneğin F sisteminde F2.Cam etiketinin sonundaki sayı, başka herhangi bir bilgi ve ilgili alandaki gelişmelerin istatistiğini içermez ve nadiren bulunur. ardından yeni bir sürümü gösteren bir harf.
N- ön eki, camda kurşun ve arsenik bulunmadığını gösterir. Daha sonra, P girintili tipler, aynı zamanda çevre dostu olan ancak aynı zamanda hassas kalıplama sürecini mümkün kılmak için düşük bir dönüştürme sıcaklığı sergileyen özel camlardır. Son olarak, HT veya HTultra son eki, yüksek veya hatta ultra geçirgenlik cam tipinin özel versiyonlarını belirtir.
İçindekiler
optik cam üretimi
Önceden, optik cam üreticileri kapları optik cam formül bileşenleriyle dolduruyordu. Hammaddeleri eritirler ve arıtma işlemleriyle kabarcık içeriğini azaltırlar. Bu işlemlerden sonra sıvı bileşimi karıştırırlar, bir bardağa dökerler ve tankı tekrar doldururlar. Tank üretiminde en son yöntemler kullanılarak camın sürekli bir süreçte ergitilmesidir. Diğer cam endüstrileri ile karşılaştırıldığında, optik cam üretimi çok azdır. Bu tankın içindeki toplam hacim nadiren 5 tondan fazladır. Cam üreticisi sürekli olarak malzemeleri eritme odasına besler. Gaz brülörleri ve elektrotlar ısınır ve sonunda malzemeleri eritir. Hala katı olan bazı ham maddeler, eritme odasındaki sıvının yüzeyinde belirir. Erimiş malzeme, ham maddelerdeki artık hava ve bileşenler arasındaki kimyasal reaksiyonlar nedeniyle bazı kabarcıklara sahiptir. Sadece konveksiyonla tahrik edilen sıvılaştırılmış malzeme, bitişikteki arıtma odasına akar. Arıtma haznesindeki artan sıcaklık, daha fazla gaz kabarcığı oluşmasına ve dolayısıyla kaldırma kuvvetinin artmasına neden olur. Ayrıca sıcaklık yükseldikçe eriyiğin düşük viskozitesi de bu yükselişi destekler ve gaz kabarcıkları yok olur. Daha sonra erimiş malzeme karıştırma odasına akar. Mekanik karıştırıcı, eriyiği dönme hareketi ile homojenleştirir. Karıştırma odası ve besleyicideki düşük sıcaklık, dökme sırasında uygun sıcak şekillendirmeyi sağlamak için eriyiğin viskozitesini arttırır. Genellikle bir cam üreticisi sonsuz bir çubuk üretir.
Camın ısıl iletkenliği çok düşük olduğu için, hızlı soğutma işlemi yüksek bir sıkıştırma değeri ile sonuçlanır. Dışı zaten donmuş, ama barın içi hâlâ akıyor. Bu nedenle, dahili dondurma sırasındaki hacim değişikliği zaten katı olan dış yüzey tarafından telafi edilemez. Bu basınç belirli bir eşiği aşarsa, bazı çatlaklar veya kırılmalar meydana gelir. Bu hasarın riski, çubuğun kalınlığı ile artar. Bu nedenle optik cam için kontrollü bir soğutma işlemi gerekmektedir. Dökümden sonra çok metrelik sertleştirme ağı, hasar riskini azaltır. Tavlamanın sıcak ucunda besleyiciye benzer bir sıcaklığa, diğer ucunda ise birkaç yüz dereceye sahiptir.
Levhada kaba tavlamadan sonra cam üreticisi, cam bandı nihai uygulamaya bağlı olarak yönetilebilir uzunluklarda keser. Aslında, tavlama oranı camın optik konumu üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kırılma indisi ve Abbe sayısı için hedef değerlere ulaşmak için kimyasal bileşimin sıkı kontrolü zorunludur. Uygulamaya bağlı olarak kırılma indisinde ne kadar kesinlik gerektiğinin sırası. Cam üreticisi, kimyasal bileşimi sabit tutarak kırılma indisini 10-3 ila 10-4 doğrulukla kontrol edebilir. Tavlama hızı, iç cam yapısını ve dolayısıyla optik özellikleri etkiler. Kırılma indisinin ince ayarı, yumuşak tavlama adı verilen işlemde gerçekleşir. Fırınların her bir cam parçasını yeniden ısıtmasının nedeni budur. Cam tipinin geçiş sıcaklığı civarındaki hedef sıcaklıkta camın içindeki gerilim gevşer. Cam üreticisi, camı sabit bir hızda soğutarak kırılma indisini gereken 10-4 ve 10-6 hassasiyetinde kontrol edebilir.
Ancak optik konum, kabul edilebilir maksimum tolerans aralığı içinde değil. Bu cam parçası, tolerans aralığı içinde tavlama hattı boyunca daha yüksek bir tavlama hızında yeniden kapatılabilir. Böylece kırılma indisi ve Abbe sayısı tavlama işlemi ile ayarlanır. Basılı tavlama çizgisi, belirli bir cam türü için sabittir ancak bir cam türünden diğerine büyük ölçüde değişir ve tavlama oranının da sınırları vardır. Cam parçası, cam tipine özgü bir tavlama oranı altında kristalleşme eğilimi gösterir ve bu da büyük bir pusla sonuçlanır. Camın cinsine ve en küçük boyutuna bağlı olarak belirli bir eşiğin üzerinde gerilimdeki kırılma büyük olur. Genel olarak, cam izotropik bir ortamdır, dolayısıyla bir cam sistemi içinde tercih edilen bir yönlenme yoktur. Bununla birlikte, cam yüksek soğutma hızında tavlanırsa, cam boşluğunun iç ve dış kısımları farklı bir sıcaklık gradyanına maruz kalacak ve bu da mekanik strese neden olacaktır. Bu mekanik gerilim, tercih edilen bir yönelime ve dolayısıyla iletilen ışığın polarizasyon yönüne bağlı olan bir kırılma indisine yol açar. Bu etki, gerilim kaynaklı kırılma veya kısa gerilimli kırılma olarak adlandırılır.
Mekanik strese ek olarak, mekansal olarak farklı sıcaklık oranları da bölgesel kırılma indeksini etkiler. Homojenlik, stres kırılması ve yerel kırılma indeksi değişiminin sonucunu özetleyen özelliktir. İnterferometre homojenlik derecesini ölçer. Bu nedenle, bir düzlem dalgası, düzleme paralel cilalı bir cam boşluktan geçer ve daha sonra saf bir düzlem dalga ile girişim yapar. Boşluk kalınlığına bölünen dalga cephesi distorsiyonundaki maksimum fark, yumuşatma derecesini belirler. Özellikle büyük hacimler için bu, kabarcıkları, gömülmeleri veya çatlakları önlemek için kimyanın sıkı bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir. Ayrıca çok gelişmiş sıcak şekillendirme proses teknolojisi gerektirir. Stres kırılmasını ve yerel kırılma indisi değişimini azaltmak için mikro tavlama prosedürü hakkında deneyimli bilgi gereklidir.
V kütle refraktometresi, hassas üretimi izlemek için genellikle optik camın optik konumunu ölçer. Cam üreticisi, üretilen ve tavlanan camdan yaklaşık 20 x 20 x 5 mm3’lük bir küp numune hazırlar. Bu numune, kesin olarak bilinen bir kırılma indisine sahip V-biçimli bir cam bloğa sığar. V bloğu ile numune arasına daldırılan yağ, yüzey kalitesi gereksinimini düzlükte 1 mm’ye düşürür. Bir cam üreticisi, bir armatür boyunca yayılan bir ışık huzmesinin optik ekseninden sapma açısını ölçer. Bu yöntemin doğruluğu minimum açı sapma yönteminden daha düşük olmasına rağmen, V-kütle refraktometresi daha hızlı ve daha ucuz bir yaklaşımdır. Bu nedenle, V kütle refraktometresi, optik cam üretiminin ekonomik kalite kontrolü için ideal bir araçtır. Yukarıda sayılan ürünlerin en küçüğü olan optik cam üretimi hacim bazında da olsa hemen hemen tüm sektörler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Çok çeşitli pazar trendleri nedeniyle, bu önemli tasarruf ürününün değeri hala artıyor. Öte yandan, dünya çapında yalnızca birkaç şirket, çok fazla bilgi ve deneyim gerektiren son derece karmaşık ve sofistike optik cam üretiminde uzmanlaştı.
Optik cam, uzun bir geçmişe sahip temel bir malzeme olmasına rağmen, tüm fotonik endüstrisi için önemli bir kolaylaştırıcı olmaya devam etmektedir. Fotonik pazarı küresel olarak neredeyse tüm pazar segmentlerinde yükselirken, optik cama olan talep de artıyor. Son derece gelişmiş optik sistemler, sıkı optik konum toleransı ve yüksek geçirgenliğe sahip çok çeşitli cam türleri gerektirir. Bu katı gereksinimler ayrıntılı eritme, yumuşatma ve ölçüm teknolojisi gerektirir. 19. yüzyılın sonlarından beri, optik cam üreticisi optik cam geliştirmektedir. Farklı optik cam üreticilerinin ndnd – d diyagramlarının karşılaştırılması çok benzer portföyler göstermektedir. Optik camın gelişimi, örneğin kırılma indeksi ve dağılım ilişkisi (Kramers-Kroenig ilişkisi) ile sınırlıdır.
Artırılmış veya sanal gerçeklik, endüstri 4.0, otonom sürüş, robot geliştirme ve görüntüleme, lazer malzeme işleme ve 3D baskı gibi çeşitli yeni pazar trendleri ve segmentleri, gereksinimlerin biraz uyarlanmasıyla birlikte hızla gelişiyor. Bu nedenle, genel optik cam manzarası, bir optik cam üreticisinin mevcut portföyünü optik konumlandırma, düşük yoğunluk, yüksek geçirgenlik, yüksek kimyasal direnç ve aşırı termal davranış ile ilgili sektöre özgü değişkenlerle marjinal olarak geliştirmesidir.
kaynak:
zeiss.com/vision-care/int/better-vision/understanding-vision/the-history-of-glasses.html
osapublishing.org/viewmedia.cfm?uri=ao-49-16-D157&seq=0
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]