Способ обработки стекла и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК C03C21/00 

Изобретение относится к способам обработки стекла и предназначено для получения художественно-декоративных стеклянных изделий.

Целью изобретения является получение сложных цветных изображений в стекле.

На фиг.1 представлена упрощенная эквивалентная электрическая схема системы электронный луч - стекло - расплав соли металла; на фиг.2 - блок-схема устройства для осуществления способа.

На фиг,1 представлены:

EI - источник напряжения;

Е2 - эквивалентный источнику тока (луча) источник напряжения с внутренним сопротивлением Р,

Ял сопротивление электронного луча, эквивалентное обратной проводимости электронного луча;

Rc - сопротивление стекла;

Rp - сопротивление расплава соли металла;

С - эквивалентная емкость стекла.

Условие протекания равновесного процесса при последовательном сканировании (кадровой развертке) луча:

Ј

lo U + In + Ip,

0)

где )о установившееся значение тока через расплав:

1з - ток заряда стеклянной мишени,

In - постоянный ток,

IP - ток разряда стеклянной мишени

1з(Е1+Е2)/(Нл+Яр)1- - (Нл+ВР)/(Вя- -Рс+Яр)е-1/ Гз ;(2)

ln (Ei+E2)/(Rfl+Rc+RP);(3)

IP - (Ei+E2)/RcHl-(tV-Rp)/(Rn+Rc+Rp)e4/ т Р

(4) где t - период кадровой развертки;

т з время заряда стеклянной мишени (образца),

00

ю о о

0

CJ

т р - время разряда стеклянной мишени во время обратного хода луча,

73 (Ял+Рр).Вс.Сс}/(Рл+Нс+Яр): (5)

г Р RC Сс.

Таким образом, ионы металла внедряются в стекло под действием сил электрического поля, восстанавливаются на поверхности стекла, обращенной к электронному лучу, и создают замкнутый контур с тоном массопереноса, пропорциональным величине напряженности поля, созданным источником напряжения EI, наличие тока источника напряжения Еа и обратно пропорциональными сопротивлению сред: расплав - стекло - электронный луч.

Концентрация ионов (насыщенность изображения) задается временем восстановительной реакции и/или температурой стекла, контактирующего с расплавом соли металла, и/или величиной тока электронного луча и/или величиной напряжения между источником электронного луча и расплавом соли, поскольку каждый из этих факторов влияет на величину ионного тока.

Синтез полихромного изображения осуществляется введением в стекло ионов, сообщающих ему различную окраску, причем фоновой окраской является окраска обрабатываемого стекла. Для этого полихромное изображение разделяют ео времени последовательно на монохромные фрагменты проецируют эти фрагменты один за другим на стекло с помощью сканирующего электронного луча, формирующего потенциальный рельеф, соответствующий данному монохромному фрагменту. При этом при переходе от получения изображения одного фрагмента к дополняющему изображению другого фрагмента заменяют расплав соли металла на другой, вводят коррекцию в пространственное распределение интенсивности сканирующего электронного луча, изменяют параметры протекания процесса: время экспозиции процесса и/или температурный режим стекла и расплава соли металла.

Сканирование электронным лучом поверхности стекла - кадровая развертка изображения может быть осуществлена tto телевизионным стандартам или стандартам компьютерных мониторов, поскольку постоянные развертки - время развертки строки и кадра намного меньше времени протекания электродиффузионных процессов в стекле,

Устройство для осуществления способа содержит (фиг.2) установленную в печи 1 с нагревателем 2 ванну 3 с солью металла или металлическим расплавом, размещенную в

5 ней раму 4, контактирующую через уплотнитель 5 со стеклом 6, вакуумную камеру 7, контактирующую через уплотнитель 8 с рамой 4, расположенные в вакуумной камере 7 электронную пушку с катодом 9, модулято 0 ром 10 и ускоряющим 11 и фокусирующим 12 электродами, отклоняющую систему 13, установленную на камере 7, вакуумный пост 14 откачки соединенной посредством вывода 15 с вакуумной камерой 7, датчик 16тем15 пературы, расположенный в ванне 3 и подключенный через регулятор 17 к нагревателю 2, блок 18 задания программы изображения и систему управления электронным лучом, выполненным в виде

20 источника 19 анодного напряжения, селектора 20 каналов, блока 21 канала изображения, блока 22 цветности, переключателя 23 каналов цветоразностных сигналов и блока 24 развертки. Вход системы управления

25 электронным лучом соединен с выходом блока 18 задания программы изображения. Стеклянный образец 6, подлежащий электронно-ионной обработке, является одновременно элементом конструкции, замы30 коющим вакуумируемый объем вакуумной камеры 7. Одна его поверхность соприкасается с расплавом соли, а другая состыкована с вакуумной камерой 7 посредством вакуумных уплотнителей 5, 8 и рамы 4. Ванна 3

35 соединена с положительным выводом источника 19 анодного напряжения, отрицательный вывод которого соединен параллельно с катодом 9 электронной пушки 8 и первым входом блока 21 канала изо40 Сражения, второй вход которого соединен с выходом селектора 20, а выход с входом блока 22 цветности. Выходы блока 22 цветности через переключатель 23 каналов цветоразностных сигналов подключены к

45 модулятору 10 электронной пушки 8. Ускоряющий электрод 11 и фокусирующий электрод подключены к первому и второму входу блока 24 развертки, третий выход которого подключен к отклоняющей системе 13. Вход

50 селектора 20 соединен с выходом блока 18 задания программы.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно создают программу

55 фиксированного изображения рисунка, вводят ее в блок 18, который принимает, обрабатывает, хранит и транслирует это изображение в систему управления электронным лучом.

С помощью вакуумного поста 14 откачки производят откачку объема вакуумной камеры 7, ограниченного поверхностью стеклянного образца 6, до степени разрежения 10 -10 Па. Величина степени вакуума определяется габаритами вакуумной камеры, размерам-и стеклянного образца 6. При больших габаритах вакуумной камеры 7 и, соответственно, больших расстояниях пробега электронов, требуется более высокий вакуум.

Затем на регуляторе 17 температуры устанавливают значение температуры, соответствующее температуре плавления соли металла 3, например NaNOa, и достаточной проводимости стеклянного образца 6, производят нагрев, контролируя температуру с помощью датчика 16 температуры.

Далее включают систему управления электронным лучом. При этом сигнал с выбранного канала блока 22 цветности с помощью переключателя 23 каналов цветоразностных сигналов поступает на модулятор 10 электронной пушки 8. Селектор каналов 20 принимает информацию об изображении от блока 18 и после обработки передает на блок 21 канала изображения, который осуществляет модуляцию сигнала изображения. Блок 24 развертки осуществляет развертку заданного кадра изображения. Таким образом осуществляется сканирование электронного луча, созданного электронной пушкой 8 по поверхности стеклянного образца 6. Производят экспонирование требуемого монохромного изображения выключают систему управления электронным лучом и регулятор 17 температуры, отделяют ванну 3 от состыкованного с вакуумной камерой 7 стеклянного образца 6, очищают его поверхность от остатков соли металла, заменяют соль в ванне 3 (или ванну с солью) на соль, позволяющую получить дополняющий цвет изображения. Переключают выход блока 22 цветности с помощью переключателя 23 каналов цветоразностных сигналов 23, подключая модулятор 10 электронной пушки 8 к выбранному каналу.

Устанавливают значение температуры на регуляторе 17 температуры, соответствующее температуре плавления новой соли металла и новое время экспозиции. Производят экспонирование нового фрагмента изображения на ту же поверхность стекла. Таким образом получают полихромное изображение.

Поскольку при требуемых температурах (250-400° С) теплопередача от нагретой поверхности стекла осуществляется излучением и теплопроводностью, рама должна

иметь коэффициент теплопроводности ниже, чем стеклянного образца и вакуумной камеры.

При выполнении вакуумной камеры 7 из стекла рамы 4 и вакуумное уплотнение 8 могут не устанавливаться.

Предлагаемый способ и устройство не накладывают ограничений на форму стеклянного образца 6 при условии соблюдения

0 вакуумной плотности сочленения его с вакуумной камерой 7.

Способ обработки стекла для получения цветных изображений и устройство для его реализации позволяют создавать сложные

5 полутоновые цветные изображения предметов и сюжеты в стекле, объединяя при этом возможности компьютерной графики и телевизионного мониторинга с возможностями электромеханических методов

0 окрашивания стекла.

Данное техническое решение позволяет получать сложные цветные изображения в стекле и поэтому может найти применение в таких областях художественно-приклзд5 ного искусства как витражное, декоративное, ювелирное.

Формула изобретения 1. Способ обработки стекла путем нагрева и воздействия сканирующим элект0 ронным лучом, отличающийся тем, что, с целью получения сложных цветных изображений в стекле, одновременно с воз5 действием сканирующего электронного луча ведут ионный обмен в ванне соли металла или расплава металла с приложением напряжения между источником электронного

0 луча и ванной ионного обмена, при этом сканирующий электронный луч модулируют по интенсивности насыщенности элементов изображения, формируя потенциальный рельеф,

5 2. Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью получения поли тмного изображения, разлагают изображение на фрагменты, число которых равно требуемому числу окрашивающих слоев в стекле, экс0 попируют поочередно эти фрагменты на стекло сканирующим модулированным по интенсивности электронным лучом, формирующим потенциальный рельеф, соответствующий данному монохромному фрагменту,

5 причем при переходе от получения фрагмента одного цвета к фрагменту другого цвета заменяют расплав соли металла на другой, изменяют длительность экспозиции и/или температурный режим стекла и расплава соли металла.

3. Устройство для обработки стекла, содержащее размещенную в вакуумной камере электронную пушку с катодом,

модулятором и ускоряющим и фокусирующим электродами, отклоняющую систему, вакуумный пост откачки, соединенный с вакуумной камерой, и датчик температуры, подключенный через регулятор к нагревателю стекла, от л и чаю щеес я тем, что, с целью получения сложных цветных изображений в стекле, оно снабжено ванной с солью металла или металлическим расплавом, установленной в ней рамой, контактирующей через уплотнители с одной стороны со стеклом, о другой - с вакуумной камерой, источником анодного напряжения, блоком задания программы изображения, блоком развертки, селектором каналов, блоком канала изображения, блоком цветности, пере- ключателем каналов цветоразностных сигнзлоп, причем положительный вывод источника анодного напряжения соединен с ванной, отрицательный - с катодом электронной пушки и первым входом блока канала изображения, с вторым входом которого

через селектор каналов соединен выход блока задания программы изображения, выходы блока канала изображения подключены соответственно к входам блока развертки и блока цветности, выходы которого через переключатель каналов цветоразностных сигналов подключены к модулятору электронной пушки, ускоряющий и фокусирующий электроды которой подключены к первому и второму

выходам блока развертки, третий выход которой соединен с отклоняющей системой, а датчик температуры размещен в ванне.

Использование: обработка стекла, получение художественно-декоративных стеклянных изделий. Сущность: одновременно с воздействием сканирующего электронного луча на стекло ведут ионный обмен в ванне соли металла или расплава металла с приложением напряжения между источником электронного луча и ванной ионного обмена. При этом сканирующий электронный луч модулируют по интенсивности насыщенности элементов изображения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Е2

Ф и г.

i

// //