Способ обесцвечивания окрашенных природных кристаллов исландского шпата Советский патент 1982 года по МПК C30B33/00 C30B29/22 

Изобретение относится к технологи получения оптически прозрачного исландского шпата из естественно окрашенных кристаллов и может быть испол зовано в производстве элементов оптических приборов в поляризационной оптике и лазерной технике. В современном оптическом приборог строении широко применяются элементы, изготовленные из исландского шпата. Предпочтительным являет ;я использование кристаллов, обладающих максимальной прозрачностью в различных спектрах, так как несобственное поглощение кристаллов увеличивает потери при прохождении светового луча. Большинство природных кристаллов исландского шпата обладает окраской, ограничивающей возможность их применения, чтоделает актуальными поиски способов обесцвечивания. Известен способ обесцвечивания окрашенных природных кристаллов исландского шпата нагреванием до высоких температур в вакууме полем токов в|9|сокой или сверхвысокой частоты Г0 Однако этот способ при изменении температуры различно окрашенных кристаллов не обеспечивает их обес цвечивания . Наиболее близким к изобретению является способ обесцвемиваш я окрашенных природных: жристалжж, заключающийся в ультрафиолетовом облучении на воздухе. Для обесцвечивания наиболее эффёктивно ультрафйопётовое облучение с максимумом энергии излучения в коротковолновой части ультрафиолетовой области спектра. В . частности, при использовании бактерицидных увиолевых ламп, энергия излучения которых в ультрафиолетовой области сконцентрирована в линии нм, процесс обесцвечивания протекает особенно интенсивно. Д гйствительно, для обесцвечивания желтых кристаллов месторождений СибирСКОЙ платформы в ряде случаев этот способ весьма уд (Эбен 2. Однако существующий способ обесцвечивания не позволяет устранить окраску розовых кристаллов исландского шпата. Более того, использова ние этого способа приводит к против положному результату, т.е. к увеличению интенсивности розовой окраски что демонстрируется увеличением оптической плотности кристаллов в вид мой области спектра. Цель изобретения - устранение ро зовой окраски. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обесцвечи вания окрашенных природных кристаллов исландского шпата путем ультрафиолетового облучения кристаллов на воздухе, используют ультрафиолетовое облучение в области длин вол , нм.. На фиг. 1 представлен оптический спектр поглощения (зависимость опти ческой плотности D от длины волны Дрозового кристалла исландского шпата; на фиг. 2 - оптические спектры поглощения кристаллов исландского шпата, где кривая 1 - спектр поглощения розового кристалла в исходном состоянии, кривая 2 - спектр поглощения розового кристалла после ультрафиолетового облучения, рекомендуемого в известном способе, кри вая 3 - спектр поглощения после уль трафиолетового облучения по предлагаемому способу. Пример. Проводят ультрафиолетовое облучение кристаллов излучением со спектральным составом, используемым в известном способе и ультрафиолетовое облучение кристаллов излучением со спектральным составом, рекомендуемым согласно предлагаемому способу. Распределение энергии по спектру излучения для о их случаев приведено на таблице (получено на спектрометре СДЛ-1, данные приведены в процентах от наи более мощной линии в ультрафиолете) При использовании известного спо соба основная энергия излучения сконцентрирована в линии 253,7 нм. При использовании предлагаемого способа ( в данном конкретном примере использованы лампы ДРШ с фильтром} исключены линии с им. В качестве фильтра используют часть оптической системы спектрометра СДЛ Конкретный вид фильтра не важен, главное, чтобы отсекались линии с длиной волны, меньшей 2бО нм. В частности, подобных результатов можно добиться при использовании стандартного фильтра, выделяющего только линию 312,6 нм. Обработке подвергают розовые кристаллы исландского шпата одинаковой толщины (ИО мм), имеющие одинаковый спектр поглощения в исходном состоянии (фиг. 2, кривая 1) и не обладающие такими дефектами, как трещины, посторонние включения и неоднородность окраски по площади образца. Облучение ведут на воздухе в течение нескольких часов, кристаллы находятся на расстоянии 0-50 см от источника, температура кристаллов не превышает . После ультрафиолетового облучения вновь измеряют спектры поглощения. Спектры поглощения в области длин воли 200-800 им измеряют на спектрофотометре Бекман Акта М-1У. Кристаллы, облученные по известному способу, приобретают более интенсивную окраску. Кристаллы, подверг нутые облу ч ен ию по предл а га емому способу, обесцвечиваютс я. Это демонстрируется спектрами поглощения, приведенными на фиг. 2. Кривая 2 относится к кристаллам, подвергнутым ультрафиолетовому облучению по известному способу/Видно, что по сравнению со спектром поглощения в исходном состоянии оптическая плотность увеличивается. Кривая 3 относится к кристаллу, облученному по предлагаемому способу. В этом случае оптическая плотность уменьшается в широком диапазоне длин волн по сравнению с исходным состоянием. Достигнутое уменьшение оптической плотности сохраняется после обработки, если только кристалл не подвергать впоследствии воздействию ультрафуолетового облучения с Л 2бО нм. Таким образом, продемонстрирована эффективность изменения в спектре ультрафиолетового облучения для достижения обесцвечивания кристаллов. Настоящее изменение в спектре ультрафиолетового облучения связано с необходимостью устранения линий ультрафиолетового излучения, попадающих в полосу погло1цения кристалла нм. На спектрах поглощения розовых кристаллов (фиг. О можно выделить узкую интенсивную полосу поглощения в области нм (полуширина 20-30 нм7 и широкую полосу в области 500 нм, захватывающую синюю и зеленую части видимой области спектра, которая и ответственна за розовую скраску. Полоса поглощения нм связана с ионами РЬ( Зд- Р ), замещающими ион кальция в решетке исландского шпата. Широкая полоса в спектре поглощения кристалла в видимой области 500 нм, обуславливающая розовую окраску кристалла, связана с центрами СО Г Образование центров col происходит при частичной ионизации примесных ионов трехвалентного состояния и при захвате избыточных электронов радикалами СО,по следующей схеме

. -.

Подобная перезарядка уровней, приводящая к появлению центров окраски, возможна под действием 3 излучения. В дайном случае впервые обнаружено возникновение центров окраски под действием ультрафиолетового излучения, попадающего в полосу поглощения иона Показано также, .что к обесцвечиванию розовых кристаллов приводит более мягкое ультрафиолетовое излучение ( Л 2бО нм), разрушающее центры СО. Очевидно, энергия этого более мягкого излучения недостаточна для осуществления ионизации примесных ионов РЬ и перехода электрона от ионов свинца на уровень центра окраски.

Таким образом, при ультрафиолетовом облучении в области длин волн 200- 00 нм, по-видимому, происходят два конкурирующих процесса: образование центров окраски под действием жесткого ультрафиол.ета, попадающего в полосу поглощения ионов свинца, и разрушение этих центров под действием более мягкого ультрафиолета. Следовательно, изменение спектрального состава ультрафиолетового облучения кристаллов, рекомендуемое согласно изобретению исключает нежелательный процесс окрашивания кристаллов при облучении, что и составляет принципиальное отличие от известного способа.

Использование предлагаемого способа обесцвечивания кристаллов поэво ляет повышать их качество путем понижения оптической плотности розо- вых кристаллов исландского шпата,. что расширяет сырьевую базу производстве изделий из исландскрго шпата.

Формула изобретения

Способ обесцвечивания окрашенных природных кристалллов исландского шпата путем упьтрафиолетового облучения кристаллов на воздухе, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, .с целью устранения розовой окраски кри таллов, их подвергают облучеют в области длин волн 2бО- 00 нм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Г , кл. В 01 J 17/00, 1970.

2.Скропышев А.В., Кукуй А.Л. Исландский шпат. Л., , 1973, с. 139- (прототип).