Предполагаемое изобретение относится к области разработки лазеропрочных полимерных материалов и может быть использовано для изготовления элементов силовой оптики мощных лазеров, таких как, например, линзы, призмы, пластинки и др.
Известные оптические прозрачные полимеры: полистирол, полиметилметакрилат, поликарбонат и др., широко применяемые для изготовления различных элементов обычной оптики, оказались непригодными для изготовления элементов силовой оптики мощных лазеров из-за своей низкой многократной лазерной прочности [J. Appl. Phys., 1969, v. 40, р. 3954].
Известен оптически прозрачный полимерный материал с повышенной лазерной прочностью на основе алкилпроизводных ω-оксикарбонилоксиэтиленметакрилата общей формулы
,
где R=C1-C4, 
(ПМОК).
[См. авт. св. СССР №1840103, МКИ-2, C 08 F].
Такой полимерный материал характеризуется высокой многократной лазерной прочностью: при интенсивности излучения J=0,8 Jd (Jd - лазерная прочность при однократном воздействии) многократная лазерная прочность N≥200 импульсов излучения.
В то же время этому полимерному материалу присущ существенный недостаток - низкая стабильность геометрических характеристик элементов на его основе в диапазоне температур от -50 до +50°С (см. таблицу), что связано с низкой температурой размягчения полимерного материала. Этот недостаток в сильной степени ограничивает возможности использования ПМОК для изготовления элементов силовой оптики (к которым предъявляются жесткие требования по стабильности геометрических характеристик при резком перепаде температур).
Целью предлагаемого изобретения является создание полимерного материала для элементов силовой оптики лазеров, обеспечивающего стабильность геометрических характеристик элементов в диапазоне температур от +50 до -50°С при сохранении требуемой многократной лазерной прочности.
Эта цель достигается тем, что в качестве полимерного материала используют полиметилметакрилат, модифицированный добавкой, выбранной из классов алкилзамещенных фосфатов, фосфитов, дифосфатов, дифосфонатов, фосфонатов общих формул
где R1=H, CH3÷C5H11
R2=CH3÷C5H11, n=2÷6
R3=CH3÷C5H11,
при следующем соотношении компонентов, об.%:
Использование предлагаемого состава позволяет существенно повысить стабильность геометрических характеристик элементов на его основе в диапазоне температур -50 - +50°С при обеспечении высокой многократной лазерной прочности (см. таблицу).
Заявляемый состав полимерного материала может быть получен блочной радикальной полимеризацией смеси, состоящей из метилметакрилата (ММА), модифицирующей добавки и инициатора, например перекиси бензоила (0,1 вес.%), при температуре 50-100°С в течение 5-12 час.
Для лучшего понимания сущности предлагаемого изобретения приводятся следующие примеры получения заявляемого состава, изготовления на его основе элементов силовой оптики, геометрические характеристики этих элементов и их лазерная прочность Рd(N).
Пример 1. В стеклянную ампулу объемом 100 мл заливают полимеризационную смесь, состоящую из 80 мл ММА (80 об.%), 20 мл (20 об.%) триэтилфосфата (R1=R2=R3=C2H5) и 0,1 вес.% перекиси бензоила. Ампулу дегазируют, запаивают. Полимеризацию проводят при 50°С в течение 12 час. После завершения полимеризации извлекают из ампулы полученный полимерный материал и изготавливают из него методом шлифовки и полировки линзу со следующими характеристиками: диаметр 30 мм, фокусное расстояние F=100 см. В диапазоне температур +50 и -50°С линза имела характеристики, представленные в таблице. Многократная лазерная прочность полученного полимерного материала Pd(N) оценивалась по плотности энергии излучения, приводящей к образованию макроразрушений размером >100 мкм за 200 импульсов облучения.
Примеры 2-32. Методика получения полимерного материала аналогична описанной в примере 1. Данные о составе, геометрических характеристиках элементов при различных температурах и многократной лазерной прочности приведены в таблице.
оксиэтилен-α-метакрилат
** F - фокусное расстояние линзы (см)
α - угол клиновидной пластины (град)
θ - непараллельность рабочих поверхностей (угл. мин)
N - неплоскостность рабочих поверхностей.
Как следует из данных, приведенных в таблице, применение заявляемого состава для изготовления элементов силовой оптики лазеров обеспечивает неизменность геометрических характеристик элементов в диапазоне температур от -50 до +50°С в отличие от прототипа, для которого геометрические характеристики существенно изменяются (N - в 100 раз, θ - в 2 раза). В то же время заявляемый состав обладает требуемой многократной лазерной прочностью. Все это делает весьма перспективным применение заявляемого состава полимерного материала для изготовления элементов силовой оптики мощных лазеров.
Базовый объект совпадает с прототипом изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ | 1983 |
|
SU1840106A1 |
| ПОЛИ-ω-ОКСИКАРБОНИЛОКСИЭТИЛЕН-α-МЕТИЛМЕТАКРИЛАТЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СТЕКОЛ С ВЫСОКОЙ ЛАЗЕРНОЙ ПРОЧНОСТЬЮ | 1980 |
|
SU1840103A1 |
| МОНОЗАМЕЩЕННЫЕ ω-ОКСИКАРБОНИЛОКСИЭТИЛЕН-α-МЕТАКРИЛАТЫ - МОНОМЕРЫ ДЛЯ СИНТЕЗА ОПТИЧЕСКИХ ПРОЗРАЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ С ПОВЫШЕННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ПРОЧНОСТЬЮ | 1980 |
|
SU1840295A1 |
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2214590C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРМИРОВАННОЙ ПОЛИАМИДНОЙ КОМПОЗИЦИИ | 1999 |
|
RU2152411C1 |
| ОПТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ ОРИЕНТИРОВАННЫХ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ, МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ ПРИ НИВЕЛИРОВАНИИ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД: ТВЕРДАЯ ПОДЛОЖКА-ПОКРЫТИЕ | 2008 |
|
RU2405177C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2013 |
|
RU2533262C1 |
| ОПТИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И НАНОЭЛЕКТРОНИКИ | 2007 |
|
RU2355001C2 |
| СПОСОБ ОБЪЕМНОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 1994 |
|
RU2110404C1 |
| СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ МАРКИРОВКИ НА АЛМАЗЕ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВКЛАДЫША ПРЕСС-ФОРМЫ, СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БРИЛЛИАНТОВ, ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ВОЛОКОН, ПРОВОЛОК, НИТЕЙ И ПОДОБНЫХ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ МАРКИРОВКИ НА ЖЕМЧУГЕ, ДРАГОЦЕННОМ ИЛИ ПОЛУДРАГОЦЕННОМ КАМНЕ | 1991 |
|
RU2102231C1 |
Изобретение относится к области разработки лазеропрочных полимерных материалов и может быть использовано для изготовления элементов силовой оптики мощных лазеров, таких как линзы, призмы, пластинки и др. Полимерная композиция имеет следующий состав, об.%:
Достигается неизменность геометрических характеристик элементов в диапазоне от -50 до 50°С при сохранении многократной лазерной прочности. 1 табл.
Полимерная композиция для элементов силовой оптики лазеров на основе оптически прозрачного полимера метакрилатного ряда, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения неизменности геометрических характеристик элементов в диапазоне от -50 до +50°С при сохранении многократной лазерной прочности, она содержит в качестве полимера полиметилметакрилат, а также дополнительно содержит модифицирующую добавку, выбранную из группы, содержащей алкилзамещенные фосфаты, фосфиты, фосфонаты, дифосфонаты при следующем соотношении компонентов, об.%:
