Другие новости Лыткарино и Московской области на этот час
Актуальные новости сегодня от ValueImpression.com


Опубликовать свою новость бесплатно - сейчас


Посмотрите, как делают стекла для самых больших телескопов

www.techinsider

В 2018 году «TechInsider» побывала на Лыткаринском заводе оптического стекла, где делают зеркала для самых больших мировых телескопов.
Посмотрите, как делают стекла для самых больших телескопов

Неподалеку от Москвы, чуть в стороне от небольшого городка Лыткарино, над подмосковным лесом возвышается массивная 72-метровая башня, на стене которой изображен символ, очень напоминающий знаменитое «Всевидящее око». Но, конечно же, мистика к этому не имеет никакого отношения — это логотип Лыткаринского завода оптического стекла. Хотя и «Всевидящее око» было бы здесь весьма уместно: ведь именно на ЛЗОС, входящем сейчас в состав холдинга «Швабе», изготавливают зеркала для самых больших телескопов мира, с помощью которых человечество заглядывает на миллиарды световых лет в глубины нашей Вселенной. Впрочем, на ЛЗОС делают не только зеркала и не только для телескопов: ассортимент оптических материалов, элементов и приборов насчитывает не одну сотню позиций.

Все начинается с горшка

Путь любого оптического элемента начинается со стекловаренного сосуда (горшка). Это большой керамический тигель объемом 500 либо 700 л, который предварительно высушивают и обжигают в специальной печи («каленнице») при температуре около 1000 °C. После такого обжига сосуд переносят в газовую горшковую печь, разогревают до определенной температуры, а затем загружают стеклобой (остатки стекла того же сорта от предыдущих варок). Это стекло расплавляется и растекается по стенкам горшка, обес­печивая дополнительную защиту при варке. Затем в стекловаренный сосуд загружают шихту — порошкообразную смесь оксида кремния (кварцевого песка), оксида свинца, борной кислоты, оксида (или гидроксида) алюминия и других ингредиентов (точная рецептура зависит от сорта стекла), после чего начинается процесс варки, продолжающийся обычно несколько суток. Температура варки для различных сортов стекла различна: флинты (стекла с высоким показателем преломления, содержащие оксиды свинца) низкотемпературные, они варятся при 1400 °C, а кроны (натриево-силикатные стекла с низким показателем преломления) требуют более высоких температур, достигающих 1570 °C. В процессе варки расплавленное стекло непрерывно перемешивают с помощью специальной керамической мешалки, чтобы стекло получилось гомогенным по химическому составу.

После обжига внутренние стенки горшка «обмазывают» стеклобоем – остатками от предыдущих варок того же сорта стекла. Это обеспечивает дополнительную защиту стенок горшка от агрессивной среды во время варки. Горшок обычно используется многократно – в нем можно варить стекло того же состава до 12 раз. А вот при варке высокотемпературных стекол горшка хватает всего на один раз.

Ничего лишнего

«Оптическое стекло должно содержать очень мало включений, буквально единицы на килограмм, — говорит начальник бюро стекловарения ЛЗОС Михаил Гулюкин. — Но при варке в стек­ломассе образуется множество пузырьков. Крупные пузыри всплывают, а вот мелкие нужно удалить. Для этого в конце варки на этапе так называемого осветления расплавленную стекломассу размешивают деревянной чуркой, вымоченной в воде, или, как делали это наши деды, сырой картофелиной. Вода закипает, образуется много водяного пара и других газов, расплав бурлит, крупные пузыри поднимаются вверх, захватывая мелкие пузырьки и другие включения, — происходит, выражаясь техническим языком, процесс барботирования. Это бурление перемешивает расплав, помогая его гомогенизировать, то есть сделать однородным по составу и по температуре».

Когда процесс варки закончен, шаржирный кран вынимает горшок с расплавленным стеклом из печи и переносит его к месту литья в форму.

В процессе варки несколько раз берутся пробы стек­ломассы, которые контролируются на наличие включений. «Когда масса разогрета и светится, включения могут быть видны даже невооруженным глазом, — объясняет Михаил Гулюкин. — Но в любом случае после остывания образцы проверяют в лаборатории на специальном приборе — нефелометре, который измеряет рассеяние света на включениях в составе стекла». В процессе же самой варки в газовых горшковых печах автоматически контролируется более 20 параметров. Не менее строгий контроль и на других печах завода — с электрическим индукционным нагревом и небольших ванных.

Даже во время заполнения литейной формы важно не допускать неравномерного охлаждения различных областей, иначе в стекле появятся свили – оптические неоднородности, области с различными показателями преломления.

Медленно остыть

Когда варка заканчивается (на ЛЗОС говорят «закрывается»), к печи подъезжает шаржирный кран, предназначенный для загрузки и выгрузки горшков, и с помощью манипулятора вынимает горшок из печи. Горшок «отряхивают» от прилипшего к его дну песка (на подушке из которого он стоит в печи), а также удаляют «стяжку» — слегка остывшую верхнюю «корочку», в которой скапливается большинство включений, захваченных всплывающими пузырями. После этого расплавленное стекло выливают в форму.

Отжиг, то есть контролируемое охлаждение стеклянной отливки, – очень медленный процесс. Заготовки для крупных деталей, таких как зеркала из астроситалла диаметром 2–4 м, могут остывать в специальной печи по заданной программе на протяжении одного-двух лет.

«Включения не единственные дефекты оптического стекла, — говорит Михаил Гулюкин. — Если стекломассу плохо перемешать, то из-за неравномерности химического состава в стеклянной отливке образуются свили — области с другим показателем преломления. Оптические неоднородности в стекле могут возникнуть и по причине неравномерного охлаждения. Более того, при быстром охлаждении в стекле возникают значительные механические напряжения, которые могут просто разрушить стеклянную отливку». Поэтому сразу после отлива форму с горячим полужидким стеклом помещают в специальную печь, где начинается грубый отжиг — так называется процесс очень медленного (буквально несколько градусов в сутки) контролируемого равномерного охлаждения отливки. Он занимает недели, порой месяцы, но затраты времени оправданны: при таком процессе внутренние напряжения минимизируются, так что по окончании отжига отливка остается целой (внутренние напряжения также влияют на оптическую однородность стекла).

Выборка с задней поверхности с помощью станка с ЧПУ, управляющего алмазной фрезой, позволяет облегчить деталь по сравнению со сплошной на 80%, превратив массив тяжелой стеклокерамики в ажурную, но жесткую конструкцию.

Тонкая наводка

После грубого отжига производится контроль отливки на специальном приборе — поляриметре, позволяющем визуализировать картину внутренних напряжений в поляризованном свете. Из отливки выбирают область с наименьшим количеством дефектов, вырезают ее и приступают к финальной стадии термообработки, тонкому отжигу. Эта операция занимает около месяца, ее задача — придать заготовке равновесную структуру, чтобы температурные колебания как можно меньше влияли на оптические свойства. Для некоторых оптических материалов (в частности, стекол для светофильтров) во время тонкого отжига проводится операция «наводки» — специальная термообработка для создания упорядоченных структур, придающих стеклу нужные спект­ральные характеристики.

Рабочая поверхность зеркала после полировки контролируется с помощью интерферометра. На основе полученной интерферограммы создается программа управления для станка с ЧПУ. Точность обработки зеркал может составлять порядка десятков нанометров.

При охлаждении крупных (более 50 см) заготовок для деталей астрономических инструментов грубый и тонкий отжиг обычно совмещают. Для зеркал телескопов оптическая однородность материала отходит на второй план по сравнению с термомеханическими свойствами. Чтобы температура меньше влияла на форму зеркал, их изготавливают не из стекла, а из астроситалла, прочного стекло­керамического материала с почти нулевым коэффициентом температурного расширения.

Часть зеркал, установленных на стендах в цехе финишной обработки, предназначены не для телескопов – это вспомогательные зеркала систем оптического контроля изготавливаемой оптики.

Надежный тыл

Но пока что мы имели дело только с блоком из оптического стекла или стеклокерамики. Чтобы превратить его в деталь оптического инструмента, нужно придать его рабочей поверхности нужную форму (для телескопов обычно вогнутую сферическую или асферическую). «Обработку крупных зеркал начинают с задней поверхности, — рассказывает инженер-конструктор конструкторско-технологического бюро НПК-95 (научно-производственного комплекса) крупно­габаритной оптики ЛЗОС Николай Добриков. — Задача — получить не просто зеркало, а максимально легкое и максимально жесткое зеркало, поэтому мы на станках с ЧПУ с помощью алмазных фрез выбираем лишний материал с тыльной поверхности, создавая вместо сплошного массива ажурную жесткую несущую структуру. Сейчас таким способом мы можем облегчить зеркало на 80% по сравнению со сплошным». Заднюю поверхность шлифуют или полируют — иногда на нее крепят дополнительные датчики или оптические элементы, необходимые для юстировки.

Башня, возвышающаяся над территорией завода на семьдесят с лишним метров, построена вовсе не для красоты. Внутри сооружения расположена вакуумная камера высотой 72 м для измерения различных характеристик крупных длиннофокусных зеркал. Испытания в вакууме позволяют нивелировать влияние потоков воздуха и пыли и тем самым значительно повысить точность измерений.

Свет мой, зеркальце

Обработка поверхности начинается с придания ей первоначальной формы — вогнутой сферической или асферической — в виде небольших ступенек на станках с ЧПУ. Затем ступеньки сошлифовываются, рабочую поверхность постепенно выравнивают, переходя на более мелкий абразив, и полируют. «Отклонение от заданной поверхности для зеркала телескопа должно быть порядка десятков нанометров, — говорит Николай Добриков. — Поэтому после каждого этапа полировки точность обработки контролируется интерферометром, а полученная интерферограмма расшифровывается в карту поверхности, на основании которой составляется программа обработки для станка с ЧПУ».

Полировать зеркала можно не только механически. В соседнем цехе расположена установка ионно-лучевой обработки, которая полирует поверхность пучком ионов аргона и ксенона. А рядом — камера напыления покрытий, где на уже готовую плоскость зеркала с помощью магнетронного распыления в скрещенных электрических и магнитных полях наносят многослойные (сотни слоев толщиной порядка 2 нм каждый) покрытия, которые и будут отражать свет далеких звезд.

Комментарии

Комментарии для сайта Cackle

Читайте на 123ru.net

Другие проекты от 123ru.net



Архангельск

В Архангельске не определили подрядчика на благоустройство двух общественных территорий



Мир

Российский хоккеист Федотов задержан военкоматом, что известно на данный момент, что грозит игроку, что говорят в США




Українські новини

Olkom Group продовжує надавати гуманітарну допомогу



Новости 24 часа

Россияне решили вдохнуть новую жизнь в Ереванский ботанический сад



Game News

В Центре воспроизводства редких видов животных родились детёныши росомах



Лыткарино

Спасатели ГКУ МО «Мособлпожспас» провели патрулирование водоемов Подмосковья



News Every Day

The Untold Story Of Chris Hemsworth



Блоги

Энергетики России совместно с правительством Белгородской области направили гуманитарный конвой с крупной партией энергооборудования в Харьковскую область



Лыткарино

Подъездную дорогу к деревне Богданиха начнут строить в Подмосковье в 2023 году



Анастасия Волочкова

Волочкова выступила с песней "Глоток любви" на Дне села Бужарово



Лыткарино

Назван топ-15 лучших пляжей Подмосковья



Уимблдон

Уимблдон. Онс Жабер победила Элизе Мертенс в 1/8 финала турнира



Москва

Лукашенко призвал РФ приготовиться к зеркальному ответу на агрессию Запада



#123ru.net

PEUGEOT SPORT И MARELLI ОБЪЯВИЛИ О ТЕХНИЧЕСКОМ ПАРТНЕРСТВЕ: В ФОКУСЕ — СОЗДАНИЕ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГИПЕРКАРА 9X8



Симферополь

Ночное ДТП на трассе Симферополь-Ялта: мотоцикл загорелся, водитель сбежал



Москва

Лукашенко призвал РФ приготовиться к зеркальному ответу на агрессию Запада



Москва

Собянин поздравил с днем рождения народную артистку России Наталью Тенякову



Москва

Лукашенко отверг возможность ядерного шантажа со стороны Минска и Москвы



Другие популярные новости дня сегодня


123ru.net — быстрее, чем Я..., самые свежие и актуальные новости Лыткарино — каждый день, каждый час с ежеминутным обновлением! Мгновенная публикация на языке оригинала, без модерации и без купюр в разделе Пользователи сайта 123ru.net.

Как добавить свои новости в наши трансляции? Очень просто. Достаточно отправить заявку на наш электронный адрес mail@29ru.net с указанием адреса Вашей ленты новостей в формате RSS или подать заявку на включение Вашего сайта в наш каталог через форму. После модерации заявки в течении 24 часов Ваша лента новостей начнёт транслироваться в разделе Вашего города. Все новости в нашей ленте новостей отсортированы поминутно по времени публикации, которое указано напротив каждой новости справа также как и прямая ссылка на источник информации. Если у Вас есть интересные фото Лыткарино или других населённых пунктов Московской области мы также готовы опубликовать их в разделе Вашего города в нашем каталоге региональных сайтов, который на сегодняшний день является самым большим региональным ресурсом, охватывающим все города не только России и Украины, но ещё и Белоруссии и Абхазии. Прислать фото можно здесь. Оперативно разместить свою новость в Лыткарино можно самостоятельно через форму.



Новости 24/7 Все города России




Загрузка...


Топ 10 новостей последнего часа в Лыткарино и Московской области






Персональные новости

123ru.net — ежедневник главных новостей Лыткарино и Московской области. 123ru.net - новости в деталях, свежий, незамыленный образ событий дня, аналитика минувших событий, прогнозы на будущее и непредвзятый взгляд на настоящее, как всегда, оперативно, честно, без купюр и цензуры каждый час, семь дней в неделю, 24 часа в сутки. Ещё больше местных городских новостей Лыткарино — на порталах News-Life.pro и News24.pro. Полная лента региональных новостей на этот час — здесь. Самые свежие и популярные публикации событий в России и в мире сегодня - в ТОП-100 и на сайте Russia24.pro. С 2017 года проект 123ru.net стал мультиязычным и расширил свою аудиторию в мировом пространстве. Теперь нас читает не только русскоязычная аудитория и жители бывшего СССР, но и весь современный мир. 123ru.net - мир новостей без границ и цензуры в режиме реального времени. Каждую минуту - 123 самые горячие новости из городов и регионов. С нами Вы никогда не пропустите главное. А самым главным во все века остаётся "время" - наше и Ваше (у каждого - оно своё). Время - бесценно! Берегите и цените время. Здесь и сейчас — знакомства на 123ru.net. Отели в Москве — здесь. Разместить свою новость локально в любом городе (и даже, на любом языке мира) можно ежесекундно (совершенно бесплатно) с мгновенной публикацией (без цензуры и модерации) самостоятельно - здесь.



Загрузка...

Загрузка...

Экология в Московской области
Московская область

Незаконные сбросы строительного мусора пресекли в Мытищах и Люберцах





Путин в Московской области
Московская область

С чего начать социальную газификацию? Сотрудники АО «Мособлгаз» расскажут каждому жителю


Лукашенко в Беларуси и мире
Минск

Лукашенко отверг возможность ядерного шантажа со стороны Минска и Москвы




123ru.netмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Ru24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

123ru.net — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.





Зеленский в Украине и мире
Киев

Корбан распекает Зеленского: В Киеве решили, что война кончилась


Навальный в Московской области


Здоровье в Московской области


Частные объявления в Лыткарино, в Московской области и в России






Загрузка...

Загрузка...



Булат Окуджава

Авторская встреча пройдет в Мемориальном музее Булата Окуджавы



Лыткарино

Мострансавто провел более 20 антитеррористических тренировок с начала года

Друзья 123ru.net


Информационные партнёры 123ru.net



Спонсоры 123ru.net