Просветление оптики на кухне

[Алибек]

Снова повторил эксперимент. На этот раз линзы лежали в растворе более 40 часов. Опять же никакого результата.  Возможно, я неправильно обрабатываю линзы перед травлением?
Никто не занимался подобным?

[ysdanko]

Снова повторил эксперимент. На этот раз линзы лежали в растворе более 40 часов. Опять же никакого результата.  Возможно, я неправильно обрабатываю линзы перед травлением?
Никто не занимался подобным?

Попробуйте на куске обычного стекла. Возможно уксус не тот    Обычно пишут о разбавленной "ледяной" уксусной кислоте. Ну и предварительно промывают в щелочи, а уже потом ополаскивают дисцилятом

[Дмитрий Маколкин]

Для разных оптических стёкол будут разные режимы, причём не все стёкла поддаются просветлению таким способом - некоторые будут просто медленно растворяться без образования на поверхности плёнки. Увы, неизвестно какие стёкла использованы в Вашем дублете, так что и результат непредсказуем.

[Алибек]

Сорта стекол не знаю. Уксус вроде обычный, без примесей.
Я, кстати, ошибся, раствор был 9%. Сегодня сделал 4-5 %, посмотрим, что из этого выйдет.

Не ясно, также, какая температура оптимальна,  стоит ли ее повысить...  Придется пойти эмпирическим путем.

[Алибек]

Ура! Удалось просветлить линзы. Радовался, как ребенок!   

Пленка образовалась на флинтовой линзе ахроматической склейки, на  одиночной флинтовой линзе, и еще на двух более мелких. На маленьких линзах блики слабо заметны, желтоватого цвета. Склейка и одиночная линза имеют выраженный розоватый оттенок бликов.

Сейчас подумываю просветлить флинтовую линзу объектива МШР...

[SIB]

Ура! Удалось просветлить линзы.

Хм... А разве получение какого-либо оттенка на линзах означает их просветление? Просветляющий слой должен иметь определенную толщину, о чем в Вашем случае можно только гадать.

[Алибек]

 

Хм... А разве получение какого-либо оттенка на линзах означает их просветление?

Да, именно так! Оттенок на линзах свидетельствует о наличии поверхностой пленки.

Просветляющий слой должен иметь определенную толщину, о чем в Вашем случае можно только гадать.

"По мере увеличения толщины поверхностных пленок в соответствии с интерференционными тонами меняется окраска поверхности стекла, видимая в отраженном свете. По мере достижения определенной толщины значительно снижается отражение света, падающего на полированную поверхность.
Контроль за достижением требуемой толщины пленки может осуществляться непосредственно в процессе травления - по изменению интерференционной окраски или по окончании травления - измерением пропускания или отражения света." 

[faddy]

Ура! Удалось просветлить линзы. Радовался, как ребенок!   

Пленка образовалась на флинтовой линзе ахроматической склейки, на  одиночной флинтовой линзе, и еще на двух более мелких. На маленьких линзах блики слабо заметны, желтоватого цвета. Склейка и одиночная линза имеют выраженный розоватый оттенок бликов.

Сейчас подумываю просветлить флинтовую линзу объектива МШР...

Как удалось достичь результата? Опишите процесс пожалуйста.

[SIB]

Оттенок на линзах свидетельствует о наличии поверхностой пленки.

Да, свидетельствует о наличии какой-то пленки - я могу и берлинскую лазурь тонким слоем размазать по линзе, и что?

По мере достижения определенной толщины значительно снижается отражение света, падающего на полированную поверхность.
Контроль за достижением требуемой толщины пленки может осуществляться непосредственно в процессе травления - по изменению интерференционной окраски или по окончании травления - измерением пропускания или отражения света.

Контроль был? Определенная толщина, насколько я в курсе - четверть длины волны или кратная этому для однослойного просветления.
Без измерений всего лишь выдаем желаемое за действительное.

[nolv]

Ура! Удалось просветлить линзы.

Хм... А разве получение какого-либо оттенка на линзах означает их просветление? Просветляющий слой должен иметь определенную толщину, о чем в Вашем случае можно только гадать.

Определенная толщина нужна при оптимизации просветления под определенную длину волны. Если толщина пленки не оптимальна, значит просветление работает не с максимальной эффективностью, но все равно работает.
Отражение в любом случае будет не выше чем от простой границы раздела "стекло-воздух".

[Алибек]

Как удалось достичь результата? Опишите процесс пожалуйста.

     Достичь результата удалось  не сразу,  до того было только разочарование, и желание бросить это дело. Подготовку деталей перед травлением я не делал. Однако лучше не повторять моих ошибок, и подойти к процессу серьезно...
     Линзы были очищены с помощью средства для мытья посуды и дистиллированной воды. Далее погружены в  раствор 4% уксусной кислоты. Посудой послужила алюминиевая кастрюля.  Источником нужной температуры - газовая плита. Температуру раствора старался держать между 60-90гр.
По соображениям безопасности, ночью плита не работала, то есть,  раствор остывал до ~ 20-25гр.  В процессе,  контролировал рост  слоя  пленки на контрольных линзах.
     Деталь промывалась теплой водой и сушилась нагретым воздухом, далее оценивался  цвет интерференционных бликов. К примеру, ахроматическая склейка по началу приобрела голубоватый оттенок, который далее сменился на желтый, оранжевый, а в конце травления розоватый,  светло-пурпурный.  Общее время травления  составило ~ 50-55ч.

Обязательное условие, извлеченную из раствора деталь надо  промывать теплой водой и сушить горячим воздухом.  Замечу, мне практически не удалось достичь появления пленки на кроновых стеклах. Одна из линз (менисковая) покрылась большим количеством мелких царапин, хотя никаким механическим нагрузкам не подвергалась. Скорее виноват химический состава стекла...
Несколько линз стали матовым, будто к ним что-то прикипело. Есть подозрение, что случилось это причине того, что линзы после извлечения из жидкости, не были промыты... или опять же химический состав, а может и то, и другое. Кто знает...   См.фото.

Мои выводы. Этот способ  просветления хорошо подходит для флинтовых стекол, к тому же показывает на этой группе наибольшую эффективность.

Кто рискнет повторить, помните, вы все делаете на свой риск и страх.  Обидно будет испортить линзу, не достигнув цели.

Да, свидетельствует о наличии какой-то пленки - я могу и берлинскую лазурь тонким слоем размазать по линзе, и что?

Более чем странное утверждение. Получается, образования пористого кремнеземистого слоя  в растворе CH3COOH, вы сравниваете с : "берлинскую лазурь тонким слоем размазать по линзе" ?

Контроль был?

Определенная толщина, насколько я в курсе - четверть длины волны или кратная этому для однослойного просветления.
Без измерений всего лишь выдаем желаемое за действительное.

Серьезного контроля не было, разумеется, так как я поначалу вообще не надеялся на успех.
Контроль толщины пленки по интерференционным цветам является простым, но рабочим методом для однослойных пленок.
Полученный мной цвет бликов пленки кремнезема на ахроматической склейке и одиночной линзе - соответствует минимуму отражения 500-520нм (что практически равно пику ночной спектральной чувствительности глаза), область минимального отражения 400-700нм, толщина пленки ~120-130нм.
Данные примерные, что-бы получить реальные цифры отражения по спектру - нужен рефлектометр, которого у меня нет, и вряд ли будет.

Определенная толщина нужна при оптимизации просветления под определенную длину волны. Если толщина пленки не оптимальна, значит просветление работает не с максимальной эффективностью, но все равно работает.
Отражение в любом случае будет не выше чем от простой границы раздела "стекло-воздух".

Абсолютно верно!

[Дмитрий Маколкин]

Одна из линз (менисковая) покрылась большим количеством мелких царапин, хотя никаким механическим нагрузкам не подвергалась. Скорее виноват химический состава стекла...

Произошло растворение стекла без образования плёнки. Растворение по заполированным царапинам шло быстрее, вот они и вскрылись.

Несколько линз стали матовым, будто к ним что-то прикипело. Есть подозрение, что случилось это причине того, что линзы после извлечения из жидкости, не были промыты... или опять же химический состав, а может и то, и другое. Кто знает...   См.фото.

Скорее всего, произошло очень быстрое растворение с образованием рыхлой плёнки.

Кстати, для описания химических свойств оптического стекла имеются соответствующие категории.

Вот цитата с сайта ЛЗОС:

Химическая устойчивость.
Установлены два показателя химической устойчивости стекла:

    устойчивость полированной поверхности детали к воздействию влажной атмосферы без конденсации паров (~ 85 % относительной влажности);
    устойчивость к действию пятнающих агентов: нейтральной воде, слабокислым и щелочным водным растворам.

      По устойчивости к воздействию влажной атмосферы (налетоопасности) силикатные оптические стекла делятся на группы: А - неналетоопасные, Б - промежуточные, В - налетоопасные.
      Большинство оптических стекол относится к группе А.
      Несиликатные стекла делятся на группы: a - устойчивые стекла, у - промежуточные стекла, д - неустойчивые стекла.
      По утойчивости к действию пятнающих агентов оптические стекла делятся на группы: I - непятнающиеся, II - средней пятнаемости, III - пятнающиеся, IV - нестойкие стекла, требующие обязательного применения защитных покрытий.

[Gleb1964]

Определенная толщина нужна при оптимизации просветления под определенную длину волны. Если толщина пленки не оптимальна, значит просветление работает не с максимальной эффективностью, но все равно работает.
Отражение в любом случае будет не выше чем от простой границы раздела "стекло-воздух".

Чтобы получить просветление, нужно чтобы \( 2 n d\ = \frac {\lambda}{2} \), где \( n\) показатель преломления пленки, \(d \) толщина, произведение \( 2 n d \) - величина удвоенного хода в пленке. Но если получиться пленка с такой толщиной, что будет выполняться условие \( 2 n d\ = \lambda \), то будет, наоборот, не просветление, а усиление отражения. Так что, неверно утверждать, что "все равно работает". Вполне может быть даже хуже, чем без пленки.

[nolv]

Чтобы получить просветление, нужно чтобы 2nd =λ2, где n показатель преломления пленки, d толщина, произведение 2nd - величина удвоенного хода в пленке. Но если получиться пленка с такой толщиной, что будет выполняться условие 2nd =λ, то будет, наоборот, не просветление, а усиление отражения. Так что, неверно утверждать, что "все равно работает". Вполне может быть даже хуже, чем без пленки.

Это фазы экстремумов. Амплитуды таковы, что при 2nd =λ/2 - минимум коэффициента отражения (при некоторых условиях = 0), при 2nd =λ - максимум коэффициента отражения, равный коэффициенту отражения от непросветленной границы "стекло-воздух".
Естественно в воздухе и для случая n(покрытия)<n(стекла).

[Gleb1964]

при 2nd =λ - максимум коэффициента отражения, равный коэффициенту отражения от непросветленной границы "стекло-воздух"

Так я и говорю, что это ошибка, Вы забываете про квадрат амплитуды. Я и сам на этом попадался.
Пусть есть две электромагнитных волны одинаковой амплитуды поля \(A\) и с некоторой разностью фаз \( \frac {2 \pi \cdot 2n d}{\lambda} \), обусловленной толщиной пленки. Суммарная волна имеет интенсивность  \( I = 4A^{2}cos^{2}(\frac {2 \pi \cdot 2 n d}{\lambda}) \).
То есть, при сумме двух равных по амплитуде колебаний в противофазе будет нулевая интенсивность, в фазе интенсивность будет в 4 раза сильнее интенсивности каждой отдельной волны, при усреднении по случайной фазе - интенсивность просто удваивается (некогерентный случай).
Например, если смотреть спектр пропускания тонкой стеклянной пластинки, у которой на каждой поверхности отражается примерно 4%, то из-за интерференции (так называемый эталон-эффект) в спектре получается модуляция глубиной от 0 до 16%, которая колеблется относительно средней линии в 8% (сумма потерь на двух отражениях для некогерентного белого света).

[nolv]

Речь не про стеклянную пластинку в воздухе, а о тонкой пленке на подложке.
Я формулы интерфериционной матрицы не помню и вывести с ходу не смогу, но совершенно точно помню где посмотреть:
Путилин „оптические покрытия" или Крылова "интерференционные покрытия"
Эти книги есть в сети. Крылова интереснее - много ссылок на литературу и есть краткие описания технологии нанесения покрытий, в т.ч. травлением в кислотах.

Посмотрел и нашел:

[библиограф]

есть краткие описания технологии нанесения покрытий, в т.ч. травлением в кислотах.

Ну, совсем уж краткие, про травление там полстранички.
 

Так что, неверно утверждать, что "все равно работает". Вполне может быть даже хуже, чем без пленки.

Неверное утверждение! Понятно, что вы сами никогда не будете заниматься такой ерундой, как
просветление стекла на кухне травлением в кислоте - а те, кто будут, сразу увидят, что нужная
толщина пленки легко контролируется по её цвету, надо только предварительно попрактиковаться.
Скорость образования пленки уменьшается с ростом её толщины, так что перетравить невозможно.
Но это только для химически стойких стекол! Может получится и так, что всё просто станет матовым
и помутнеет, всё надо пробовать!
В старой книжке акад. Гребенщикова всё это описано.
http://books.e-heritage.ru/book/10078907

[gar298]

При работе  особо  со старыми линзами иметься налет  сульфата стекла который ОЧЕНЬ трудно смываем  налет еще  сильный бывает  и от влажности  при хранении  отмыть механически можно только  с  двуокисью церия  почти  полировка  НОО  окунание  в  не сильный расствор  акк кислоты  налет  почти проподает НОО  биффокальные  линзы особо  сегмент   не выдерживает  кислоту  и мутнеет  почти мгновенно

[nolv]

А у Вас работает еще установка? Возможно MgF напылить на не известный сорт стекла?

[Gleb1964]

Речь не про стеклянную пластинку в воздухе, а о тонкой пленке на подложке.
Я формулы интерфериционной матрицы не помню и вывести с ходу не смогу, но совершенно точно помню где посмотреть:
Путилин „оптические покрытия" или Крылова "интерференционные покрытия"

Вы, все таки, правы по поводу коэффициента отражения подложки с пленкой, суммарный коэффициент отражения при любой толщине пленки не превысит коэффициент отражения подложки. Я взял формулы и посчитал, надо это было сразу сделать, а не спорить   +
Но нет большой разницы между расчетом пленки и плоскопараллельной пластинки, эффекты одни и те же, просто в пластинке добавляется сдвиг \( \frac {\lambda}{2} \) между отражениями.
Вот, если подложка имеет показатель преломления \( n =1.5 \), то идеальная просветляющая пленка на границе воздух-подложка должна иметь \( n_{AR} = \sqrt{n} = 1.225 \). Отражение на границе воздух-подложка будет \( \frac{(1-n)^2}{(1+n)^2} = 0.04\), а отражения на границах воздух-пленка и пленка-подложка \( \frac{(1-n_{AR})^2}{(1+n_{AR})^2} = \frac{(n_{AR}-n)^2}{(n_{AR}+n)^2} = 0.01\).
То есть, если сделать заведомо очень-очень толстую пленку, так чтобы в белом свете не видеть интерференции, то суммарное отражение будет всего \( 0.01+0.01 =0.02 \). В худшем случае, если пленка тонкая и кратна \( m \cdot \frac {\lambda}{2} \), то для длины волны \( \lambda \) будет отражение \( 0.04 \), как и от подложки.