Способ установки окон из кристаллов галогенидов

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 29,11.77 (21) 2548680/-18-25 (51)M. Кл.

G 01 J 3/02 с присоединением заявки РЙ—

Гесудврстввлкый квввпвт

СССР м делам кзобретвинй к втмрмтюй (23) П риоритет

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень J% 34

Дата опубликования описания 15.09.79 (53 ) УД К535.853. .673 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Волошин и А. И. Касьянов

Донецкий физико-технический институт АН Украинской CCP (7! ) Заявитель

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, главным образом, для проведения научных исследований спектральных характеристик твердых тел в условиях высоких давлений (до 30 кбар) при температуре жидко5 го азота и жидкого гелия.

Известен способ установки окон, осуществляющийся путем подгонки окон, состоящих из ряда цилиндрических блоков (1).

Наиболее близким техническим решением к

10 данному изобретению является способ установки окон из кристаллов галогенидов, преимущественно в оптических камерах для исследования спектральных характеристик веществ, путем последовательной подгонки их в полированных от15 верстиях воздействием циклического давления снаружи и изнутри камеры (2).

Вначале вырезается кристалл иэ поваренной соли (NaCI) по форме одной из цилиндрических частей окна. Отверстие тщательно очищают, кристаллы нагревают до 500 С, вставляют в отверстие камеры и дают нагрузку последовательными циклами от 30 кбар до атмосферного давления.

Эту процедуру повторяют с каждой цилиндри. ческой частью. Затем в камере создают давление до 30 кбар, причем во время проведения этой операции с внешней стороны отверстия ввинчивают стальные пробки, обеспечивающие поддержку при нагрузке. Окна, сделанные таким образом, прозрачны и могут выдерживать давле-. ние до 140 кбар и пропускать излучение с длиной волны 0 25 — 10 мкм, хотя для излучения с длиной волны более 5 мкм пропускающая способность окон может оказаться все же недостаточной. Окна могут служить в течение десятков опытов (при комнатной температуре), если внимательно следить за их состоянием и время от времени подпрессовывать. Недостатком указанного способа установки окон камер иэ NaCl является то, что при охлаждении камер до температуры жидкого гелия на поверхности окон ноявляется, густая сеть трещин, вследствие чего они становятся непрозрачными и непригодными ддя исследований.

Целью изобретения является устранение образования трещин при высоком давлении и при охлаждении до температурь1 жидкого гелия. Основной причиной трещин является сжатие кри685934

Формула изобретения где dV

V сталла <)Kohl при взаимодействии с хладагентом.

Если же кристалл предварительно (до охлаждения) сжать иа величину, превышающую сжатие при охлаждении, то растрескивания не может произойти принципиально.

Поставленная цель достигается тем, что к поверхности окна со стороны охлаждения прикладывают постоянное давление, величину которого определяют по таблице, исходя из условия — — = — За ЬТ, где — — — объемное сжатие окна, выполненноДЧ го из кристалла, при охлаждении;

За — коэффициент объемного теплово о л расширения; ал — коэффициент линейного расширения;

ЬТ -- изменение температуры. а (NaCI) = 4 ° 10

«5 1

h град

Т = 300 К, так как максимальное изменение температуры от 300 до 0 К вЂ” — = 3 4 300 10 = 0,036 . V

Сжимаемость от давления имеет следующие значения:

Давление, кбар 10 20 30 100

Сжимаемость 0,04 0,07 0,09 0,21

Таким образом, объемное сжатие при охлажо 30 денни от комнатной температуры (300 К) до

0 К составляет 0,036, а объемное сжатие от давления в 10 кбар составляет 0,04.

Следовательно, сжатие посредством приложения к кристаллу окна давления в 10 кбар полностью компенсирует сжатие охлаждения в ука35 занных интервалах температур, что позволит исключить условия для возникновения трещин в окнах.

На чертеже представлено устройство, вертикальный разрез, предназначенное для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит цилиндр 1 диаметром

4,08 и длиной 19,5 мм, передняя часть которого скошена до равенства диаметра торца 1,5 мм, 45 цилиндр 2 диаглетром 0,75 и длиной 7 мм и втулку 3 (4,08 — наружный диаметр и 3,4 мм внутренний диаметр). В отверстие втулки вставлен кристалл 4 иэ сапфира диаметром 3,4 и длиной

2,4 мм. Эти детали установлены в поршне 5 в

50 следующей последовательности: со стороны большого диаметра поршня 5 устанавливаются детали 1, 3, 4 и фиксируются гайкой 6, а со стороны меньшего диаметра вставляется деталь 2. Таким образом подготовленный поршень 5 устанав55 ливают в камеру 7 и фиксируют гайкой 8.

Затем, рабочий объем 9 заполняют предварительно вьпоченным цилиндром иэ NaCI диаметром 6 и длиной 5 мм.

Аналогично подготовленный поршень 10 встав ляют в камеру 7 и фиксируют гайкой 11.

Поршнями 10,12 создают давление до 10 кбар в рабочем объеме 9. Это давление необходимо для того, чтобы при последующих операциях материал окон не вытек в рабочий объем.

Далее начинается собственно обработка окон, Она аналогична для верхнего и нижнего окна.

Поршень 12, передающий давление на поршень

10, извлекается, и на его место вставляются ключ 13 и поршень 14, который через втулку

15 передает давление на кристалл 4. Затем создают давление до 10 кбар, и это давление фиксируют гайкой при помощи ключа 13, В результате поверхностный слой иэ NaCI постоянно остается под этим давлением. Затем извлекают поршень 14 и ключ 13. После осуществления этих операций окна готовы к работе.

Окна из кристаллов NaCI, установленные данным способом, при сжатии до 10 кбар не растрескиваются и остаются прозрачными даже при самом резком охлаждении.

Указанное техническое решение может быть использовано для повышения стойкости других сжимаемых кристаллов при работе на жидком гелии.

Способ установки окон иэ кристаллов галогенидов, преимущественно в оптических камерах для исследования спектральных характеристик веществ, путем последовательной подгонки их в полированных отверстиях воздействием циклического давления снаружи и изнутри камеры, отличающийся тем, что, с целью устранения образования трещин при высоком давлении и при охлаждении до температуры жидкого гелия, к поверхности окна со стороны охлаждения прикладывают постоянное давление, величину которого определяют по таблице, исходя из условия

ДЧ

= — За,ЬТ, — объемное сжатие кристалла при охлаждении;

За — коэффициент объемного тепловол

ro расширения; а — коэффициент линейного расшиh рения;

ЬТ вЂ” изменение температуры.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

1. Свенсон К. Физика высоких давлений.

М., 1963, с. 158.

2. Бредли К, Применение техники высоких давлений при исследованиях твердого тела. М., 1972, с. 111 — 113 (прототип).

685934

Составитель Н. Гусева

Редактор Г. Мозжечкова Техред М.Келемеш Корректор Г. Решетник

Заказ 5449/43 Тираж 766 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по дел ам и зоб ретений и откр ьпий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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