Способ отбора желтых природных кристаллов исландского шпата для термообработки Советский патент 1984 года по МПК G01N21/64 

0д

00 Од 00 Изобретение относится к способам отбраковки оптически прозрачного исландского шпата из естественно окрашенных кристаллов и может быть использовано в производстве элементов 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 пр водит не к улучшению, а к ухудшению их оптических свойств, заключающему в увеличении оптической плотности в видимой и ультрафиолетовой областях спектра и превращении желтой окраски в черную, что делает кристаллы с вершенно непригодными для дальнейше го использования. Таким образом, не все кристаллы исландского щпата, об ладающие желтой окраской, следует подвергать термообработке, что обус лавливает актуальность поисков критерия для предварительного разделения кристаллов до термообработки. Наиболее близким к предлагаемому являет ся способ отбора желтых крис таллов исландского шпата при термообработке, заключающийся в предвари тельном изучении люминесценции крис таллов при возбуждении ультрафиолетовым светом в области длин волн 270-320 нм. По этому способу изучаю окраску люминесценции и производят вьщеление темнеющих при термообработке кристаллов по белой мутной окраске люминесценции. У желтых, светлеющих при термообработке кристаллов, такая окраска люминесценции не наблюдается, для них характерна иная окраска люминесценции.27 Недостатком известного способа является использование ультрафиоле682тового излучения, что требует принятия мер предосторожности во избежание вредного воздействия на зрение и открытые участки тела, а также невозможность однозначной идентификации кристаллов за счет того, что оба типа кристаллов люминесцнруют, а спектры люминесценции перекрываются. Цель изобретения - повьш ение достоверности результатов, а также обеспечение безопасности за счет устранения 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 люминесценщ и желтых кристаллов исландского шпата (зависимости интегральной интенсивности свечения от длины волны возбуждаемого света); на фиг. 2 - спектры люминесценции 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, кристаллаj кривая 4 спектр 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, тем неющего при термообработке, кристал в исходном состоянииi кривая 8 спектр оптического поглощения того же кристалла после термообработки. П ( и м е р. Отбирают двадцать образцов кристаллов исландского шпа та, обладающих природной желтой окрас кой. В образцах отсутствуют такие дефекты, как треп{ины, посторонние включения, неоднородность окраски п объему образца, неоднородность люми несценции по объему образца. Визуальное изучение в видимом свете не позволяет разделить образцы на светлеющие и темнеющие при термообработке. Помещают образцы в пучок света (длина волны Л 436 нм). В данном примере в качестве источника света используется лампа ДРШ-150 с фокусирующей системой спектрометра СДЛ-1. Спектральный состав возбуждающего света определяется фильт ром, пр опус каюищм свет с Л 436 нм (полуширина 20 нм). Некоторые из исследуемых образцов не люминесцируют, остальные - светятся. Визуально это выражается в том, что луч возбуждающего овёта в кристалле в первом случае не изменил своего цвета,а во втором - изменил свой цвет с синего на белый. При описанных условиях эксперимента наблюдение свечения бьшо возможно без дополнительного затемнения помещения. Отметим, что конкретный вид фильтра не важен, существенно, чтобы он выделял свет, попадающий в указанный диапазон волн 400-550 нм. После этого образцы подвергают термообработке. Обнаружено, что в результате прогрева люминесцировавшие образцы потемнели, не люминесцирующие обессветились. Контроль за опти ческими спектрами поглощения осуществлялся на спектрофотометре Бекман АКТА M-IV (кривые 5,6,7 и 8). Видно, что при обесцвечивании (кривые 5 и 6) происходит уменьшение оптической плотности в широком диап зоне волн, в том чисяе и в фиолетовой части видимой области спектра, что приводит к устранению исходной желтой окраски. Потемиение кристаллов, напротив, обуслор.лено увеличением оптической плотнг-гти в ультра3684фиолетовой и видимой областях длин волн (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 возбузкдения 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 ( нм), т.е. светлеющий при термообработке кристалл люминесцирует только при возбуждении ультрафиолетовым светом с Л 310 нм и нелюминecuJ pyeт при возбуждении видимым светом. Это утверждение иллюстрируется кривыми 3 и 4 (получены на спектрофотометре СДЛ-1). 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 раз.тшчий в спектрах возбуждения и люминесценции связана с различным составом примесей в кристаллах исландского 1шата. Относительно люминесценции темнеющих кристаллов существует точка зрения, что она может быть связана с центрами органического происхождения. Обугливание органики при прогреве, по-видимому, и приводит к почернению кристалла. Предлагаемьй способ позволяет сключить попадание ультрафиолетоого излучения на незащищенные частки кожи, например, при помеении кристалла в пучок возбузвдаюего света, Также исключена возожность попадания отраженного от раней кристалла ультрафиолетовоо света в глаза, поскольку длина олны возбуждающего света находится видимой области. Предлагаемый способ позволяет акже однозначно разделять желтые

кристаллы исландского шпата на две группы,по различному реагируюпще на Tei Moo6pa6oTKy, оставляя неизмененными оптические свойства кристаллов, увеличивающих оптическую плотность при нагреве, и сохраняя их для дальнейшего использования в оптических приборах.

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.

НМ

tQQ УОО 00 500 600

ФигЛ

900

700

JtltM

JIffM

ЪОО . SCO 600 . 0t/rJ

Лнм

300 tfOO 500 600

700 ФибЛ