Способ отбора желтых природных кристаллов исландского шпата для термообработки

 

СПОСОБ ОТБОРА ЖЕЛТЫХ ПРИРОДНЫХ КРИСТАЛЛОВ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ, заключающийся в возбуждении люминесценции иccлeдye tыx образцов, по параметрам которой определяют кристаллы, темнеющие при их термооб)аботке, отличающийс я тем, что, с целью повышения достоверности результатов, а также обеспечения безопасности за счет . . устранения ультрафиолетового излу-. чения, образцы облучают видимым светом в интервале длин волн 400-550 им, а темнеющие при термообработке кристаллы определяют по наличию люминесценции облученных кристаллов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

К К

РЕСПУБЛИК

G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AOTOPCIIOPIV СИКДЕТЕЛКСТВУ (21) 3623621/18-25 (22) 22.05.83 (46) 30.09.84. Бюл. В 36 (72) Е.В. Касьяненко, О.П. Матве- . ева и А.В. Скропышев (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В. Плеханова (53) 535.37 (088.8) (56) 1 ° Скропышев А.В., Кукуй А.Л.

Исландский шлат. Л., "Недра", 1973, с. 138-14 f .

2. Авторское свидетельство СССР

1 800681, кл. G 01 J 3/46, 1981 (прототип) ...SU„„13 368 А (54) (57) СПОСОБ ОТБОРА ЖЕЛТЫХ ПРИРОДНЫХ КРИСТАЛЛОВ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА ДЛЯ

ТЕРМООБРАБОТКИ, заключающийся в возбуждении люминесценции исследуемых образцОв, по параметрам которой определяют кристаллы, темнеющие при их термообработке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности результатов, а также обеспечения безопасности за счет устранения Ультрафиолетового излу-, чения, образцы облучают видимым светом в интервале длин волн 400-550 нм, а темнеющие при термообработке кристаллы определяют по наличию люминесценции облученных кристаллов.

1 111

Изобретение относится к способам отбраковки оптически прозрачного исландского шпата из естественно окрашенных кристаллов"и может быть использовано в производстве элементов

5 приборов в поляризационной оптике и лазерной технике.

В современном оптическом приборостроении предпочтительным является использование кристаллов, обладающих максимальной прозрачностью в различных областях спектра, так как несобственное поглощение кристаллов увеличивает потери при прохождении светового луча. Большинство природных кристаллов исландского шпата обладает несобственным поглощением и связанной с ним желтой окраской что ограничивает возможность их применения. Обесцвечивание кристаллов производится термообработкой, которая в ряде случаев приводит к исчезновению желтой окраски и уменьшению оптической плотности в области длин волн 200-800 нм (1 ).

Однако для значительной части желтых кристаллов термообработка приводит не к улучшению, а к ухудшению их оптических свойств, заключающемуся в увеличении оптической плотности в видимой и ультрафиолетовой областях спектра и превращении желтой окраски в черную, что делает кристаллы совершенно непригодными для дальнейшего использования. Таким образом, не все кристаллы исландского шпата, об- 35 ладающие желтой окраской, следует подвергать термообработке, что обуславливает актуальность поисков критерия для предварительного разделения кристаллов до термОобработки. 4О

Наиболее близким к предлагаемому является способ отбора желтых кристаллов исландского шпата при термообработке, заключающийся в предварительном изучении люминесценции крис- 4> таллов при возбуждении ультрафиолетовым светом в области длин волн

270-320 нм. По этому способу изучают окраску люминесценции и производят выделение темнеющих при термообработке кристаллов по белой мутной окраске люминесценции. У желтых, светлеющих при термообработке кристаллов, такая окраска люминесценции не наблюдается, для них харак- 55 терна иная окраска люминесценции 21.

Недостатком известного способа является использование ультрафиоле6368 2 тового излучения, что требует принятия мер предосторожности во избежание вредного воздействия на зрение и открытые участки тела, а также невозможность однозначной идентификации кристаллов за с,ет того, что оба типа кристаллов люминесцируют, а спектры люминесценции перекрываются.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов, а также обес— печение безопасности за счет устракения ультрафиолетового излучения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отбора желтых природных кристаллов исландского шпата для термообработки, заключающемуся в возбуждении люминесценции исследуемых образцов, по параметрам которой определяют кристаллы, темнеющие при их термообработке, образцы облучают видимым светом в интервале длин волн 400-550 нм, а темнеющие при термообработке кристаллы определяют по наличию люминесценции облученных кристаллов.

На фиг.1 изображены спектры возбуждения люминесценции желтых кристаллов исландского шпата (зависимости интегральной интенсивности свечения от длины волны возбуждаемого света) на фиг. 2 — спектры люми1 несценции желтых кристаллов исландского шпата (спектральное распределение свечения при неизменной длине волны возбуждающего света) при возбуждении светом из области 400550 нм; на фиг. 3 — оптические спектры поглощения (зависимости оптической плотности от длины волны падающего света) светлеющих при термообработке кристаллов, на фиг.4 оптические спектры поглощения темнеющих при термообработке кристаллов.

На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: кривая 1 — спектр возбуждения желтого, светлеющего при термообработке, кристалла;кривая 2 — спектр .возбуждения желтого, темнеющего при термообработке,кристалла, кривая 3 — спектр люминесценции желтого, светлеющего при термообработке, кристалла; кривая 4спектр люминесцении желтого, темнеющего при термообработке кристалла, кривая 5 — спектр оптического поглощения желтого, светлеющего при термообработке, кристалла в исходном состоянии; кривая 6 — спектр оптического поглощения того же кристалла после прогрева; кривая 7 — спектр оптического поглощения желтого, темнеющего при термообработке, кристалла в исходном состоянии; кривая 8

5 спектр оптического поглощения того же кристалла после термообработки.

П ф и м е р. Отбирают двадцать образцов кристаллов исландского шпа10 та, обладающих природной желтой окраской. В образцах отсутствуют такие дефекты, как трещины, посторонние включения, неоднородность окраски по объему образца, неоднородность люминесценции по объему образца. Ви15 эуальное изучение в видимом свете не позволяет разделить образцы на светлеющие и темнеющие при термообработке. Помещают образцы в пучок света (длина волны П = 436 нм). В

20 данном примере в качестве источника света используется лампа ДРШ-150 с фокусирующей системой спектрометра СДЛ-1. Спектральный состав воэ25 буждающего света определяется фильтром, пропускающим свет с М = 436 нм (полуширина ?О нм) . Некоторые из исследуемых образцов не люминесцируют, остальные — светятся. Визуально это выражается в том, что луч возбуждающего света в кристалле в первом случае не изменил своего цвета,а во втором — изменил свой цвет с синего на белый. При описанных условиях эксперимента наблюде- 35 ние свечения было возможно без дополнительного затемнения помещения.

ОтметиМ, что конкретный вид фильтра не важен, существенно, чтобы он выделял свет, попадающий в указанный 40 диапазон волн 400-550 нм. После этого образцы подвергают термообработке. Обнаружено, что в результате прогрева люминесцировавшие образцы потемнели, не люминесцирую- 45 щие обессветились. Контроль за оптическими спектрами поглощения осуществлялся на спектрофотометре Бекман АКТА M-IV (кривые 5,6,7 и 8).

Видно, что при обесцвечивании (кри- 50 вые 5 и 6) происходит уменьшение оптической плотности в широком диапазоне волн, в том числе и в фиолетовой части видимой области спектра, что приводит к устранению исходной 55 желтой окраски. Потемнение кристаллов, напротив, обусловлено увеличением оптической плотн "ти в ультра6368 4 фиолетовой и видимой областях длинволн (кривые 7 и 8).

Существование наблюдаемого свечения темнеющих кристаллов при возбуждении видимым светом иллюстрируется кривыми 1 и 2 (измерены на спектрофотометре с соответствующей приставкой). Видно, что спектр возбуждения желтого, темнеющего при термообработке, кристалла более развит и простирается в видимую область вплоть до 550 нм. Спектр возбуждения светлеющего при термообработке кристалла имеет иной вид (кривая 1) . Для него характерна одна узкая полоса (310 нм), т.е. светлеющий при термообработке кристалл люминесцирует только при возбуждении ультрафиолетовым светом с

Л = 310 нм и не люминесцирует при возбуждении видимым светом. Это утверждение иллюстрируется кривыми

3 и 4 (получены на спектрофотометре

СДЛ-i). Из спектра люминесценции темнеющего кристалла (кривая 4) видно, что при возбуждении в видимой области наблюдается излучение кристалла. Напротив, интенсивность све-. чения светлеющего кристалла в этих условиях равна нулю. Незначительный сигнал на кривой 3 при длине волны возбуждающего света вызван рассеивающими свойствами кристалла.

Природа наблюдаемых различий в спектрах возбуждения и люминесценции связана с различным составом примесей в кристаллах исландского шпата. Относительно люминесценции темнеющих кристаллов существует точка зрения, что она может быть связана с центрами органического про1исхождения. Обугливание органики при прогреве, по-видимому, и приводит к почернению кристалла.

Предлагаемый способ позволяет исключить попадание ультрафиолетового излучения на незащищенные участки кожи, например, при помещении кристалла в пучок возбуждающего света, Также исключена возможность попадания отраженного от граней кристалла ультрафиолетового света в глаза, поскольку длина волны возбуждающего света находится в видимой области.

Предлагаемый способ позволяет также однозначно разделять желтые кристаллы исландского ши на две группы, по различному реагирующие на тефмообработку, оставляя неизмененными оптические свойства крис! 116368 талл ов, увеличивающих оптическую плотность при нагреве, и сохраняя их для дальнейшего использования в оптических приборах.

1116368

1116368

2,0

500

Фиг.4

ЗМ ИР

Составитель Н. Зоров

Техред Ж.Кастелевич Корректор И, Эрдейи

Редактор М. Петрова

Заказ 6922/35

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

113035, Иосква, Ж-35, Раувская наб. ° д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4