Серебрение

Серебрение — это химический процесс покрытия непроводящей подложки, такой как стекло веществом , отражающим для получения зеркала . Хотя металл часто бывает серебром , этот термин используется для обозначения любого отражающего металла.

Процесс

Наиболее распространенные бытовые зеркала имеют «посеребренную тыльную сторону» или «вторую поверхность», что означает, что свет достигает отражающего слоя после прохождения через стекло. защитный слой краски . Для защиты обратной стороны отражающей поверхности обычно наносится ^{[ 1 ]} Такое расположение защищает хрупкий отражающий слой от коррозии, царапин и других повреждений. ^{[ 2 ]} Однако слой стекла может поглощать часть света и вызывать искажения и оптические аберрации из-за преломления на передней поверхности и множественных дополнительных отражений от нее, вызывая «призрачные изображения» (хотя некоторые оптические зеркала, такие как Mangins , используют преимущество этого).

Таким образом, прецизионные оптические зеркала обычно имеют «посеребренную переднюю часть» или « первую поверхность », что означает, что отражающий слой находится на поверхности по направлению к падающему свету. Подложка обычно обеспечивает только физическую поддержку и не обязательно должна быть прозрачной. можно нанести твердое защитное прозрачное покрытие Для предотвращения окисления отражающего слоя и царапин металла . Зеркала с передним покрытием в новом состоянии имеют отражательную способность 90–95%.

История

Птолемеевский Египет производил маленькие стеклянные зеркала на основе свинца , олова или сурьмы . ^{[ 4 ]} В начале X века персидский учёный ар-Рази описал способы серебрения и золочения в книге по алхимии . ^{[ нужна ссылка ]} но делалось это не для изготовления зеркал.

Впервые оловянные зеркала были изготовлены в Европе в 15 веке. Тонкая фольга, используемая для серебряных зеркал, была известна как «тейн». ^{[ 5 ]} Когда стеклянные зеркала впервые получили широкое распространение в Европе в 16 веке посеребрены амальгамой олова ртути и , большинство из них были . ^{[ 6 ]}

В 1835 году немецкий химик Юстус фон Либих разработал процесс нанесения серебра на заднюю поверхность куска стекла; эта техника получила широкое распространение после того, как Либих усовершенствовал ее в 1856 году. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Этот процесс был усовершенствован и упрощен химиком Тони Петижаном (1856 г.). ^{[ 9 ]} Эта реакция представляет собой разновидность реактива Толленса на альдегиды. Раствор диамминсеребра (I) смешивают с сахаром и распыляют на поверхность стекла. Сахар окисляется серебром(I), которое само восстанавливается до серебра(0), т.е. элементарного серебра , и осаждается на стекле.

В 1856-1857 годах Карл Август фон Штайнхайль и Леон Фуко представили процесс нанесения ультратонкого слоя серебра на лицевую поверхность куска стекла, создав первые стеклянные зеркала оптического качества с первой поверхностью , заменив использование зеркального металла. зеркала в телескопах-рефлекторах . ^{[ 10 ]}^{[ мертвая ссылка ]} Эти методы вскоре стали стандартом для технического оборудования.

Процесс вакуумного осаждения алюминия, изобретенный в 1930 году физиком и астрономом Калифорнийского технологического института Джоном Стронгом , привел к тому, что большинство телескопов-рефлекторов перешли на алюминий. ^{[ 11 ]} Тем не менее, некоторые современные телескопы используют серебро, например, космический телескоп «Кеплер» . было Серебро зеркала Кеплера нанесено методом ионного испарения . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Современные процессы серебрения

Общие процессы

Целью серебрения является создание некристаллического покрытия из аморфного металла (металлического стекла) без видимых артефактов на границах зерен. Наиболее распространенными методами, используемыми в настоящее время, являются гальваника , химическое «мокрое» осаждение и вакуумное осаждение .

Гальваническое покрытие подложки из стекла или другого непроводящего материала требует нанесения тонкого слоя проводящего, но прозрачного материала, такого как углерод. Этот слой имеет тенденцию уменьшать адгезию между металлом и подложкой. ^{[ 2 ]}^{(стр. 3 и 107)} Химическое осаждение может привести к лучшей адгезии непосредственно или путем предварительной обработки поверхности.

Вакуумное напыление позволяет получить очень однородное покрытие с очень точно контролируемой толщиной. ^{[ 2 ]}

Металлы

Серебро

Отражающий слой на второй поверхности зеркала, такого как домашнее зеркало, часто представляет собой настоящее серебро. Современный «мокрый» процесс нанесения серебряного покрытия предполагает обработку стекла хлоридом олова (II) для улучшения связи между серебром и стеклом. Активатор наносится после нанесения серебра для упрочнения олова и серебряных покрытий. Для долговечности можно добавить слой меди. ^{[ 14 ]}

Серебро было бы идеальным для зеркал телескопов и других требовательных оптических приложений, поскольку оно имеет лучшую начальную отражательную способность передней поверхности в видимом спектре. Однако он быстро окисляется и поглощает серу из атмосферы , создавая темный налет с низкой отражающей способностью.

Алюминий

«Серебрение» прецизионных оптических инструментов, таких как телескопы, обычно делается из алюминия. Хотя алюминий также быстро окисляется, тонкий слой оксида алюминия (сапфира) прозрачен, поэтому алюминий с высокой отражательной способностью остается видимым.

При современном серебрении алюминия лист стекла помещается в вакуумную камеру с электрически нагретыми нихромовыми катушками, которые могут испарять алюминий. В вакууме горячие атомы алюминия движутся по прямым линиям. Когда они попадают на поверхность зеркала, они остывают и прилипают.

слой кварца или бериллия Некоторые производители зеркал напыляют на зеркало ; другие подвергают его воздействию чистого кислорода или воздуха в духовке, чтобы образовался прочный прозрачный слой оксида алюминия .

Полагать

Первые стеклянные зеркала с луженым покрытием были изготовлены путем нанесения на стекло амальгамы олова и ртути и нагревания изделия для испарения ртути.

Золото

«Серебрение» инфракрасных инструментов обычно золотое. Он имеет лучшую отражательную способность в инфракрасном спектре и обладает высокой устойчивостью к окислению и коррозии. И наоборот, тонкое золотое покрытие используется для создания оптических фильтров, которые блокируют инфракрасное излучение (отражая его обратно к источнику), пропуская при этом видимый свет.

См. также

Ссылки

^ Уотсон, Дон Артур (январь 1986 г.). Строительные материалы и процессы . Грегг Дивизион. МакГроу-Хилл. ISBN 9780070684768 – через Google Книги.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Пулкер, Гонконг (29 марта 1999 г.). Покрытия на стекле . Эльзевир Наука . ISBN 9780080525556 .
^ «Ежедневные события и изображения установки Нового солнечного телескопа BBSO» . www.bbso.njit.edu (блог). Солнечная обсерватория Биг-Бэар . Проверено 6 января 2020 г.
^ Фиоратти, Хелен. «Происхождение зеркал и их использование в древнем мире» . L'Antiquaire и знаток . Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 г. Проверено 14 августа 2009 г.
^ «таин». Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета . 1933 год.
^ де Чавес, Кэтлин Пейн (весна 2010 г.). «Исторические зеркала из ртутной амальгамы: история, безопасность и сохранение» (PDF) . Уильямстаун Арт . Проверено 11 марта 2014 г.
^ Либих, Юстус (1835). «О продуктах окисления спиртов» . Анналы химии (на немецком языке). 14 (2): 133–167. Бибкод : 1835АнП...112..275Л . дои : 10.1002/jlac.18350140202 .
^ Либих, Юстус (1856). «Ueber Versilverierung und Gilding von Glas» [О серебрении и золочении стекла]. Анналы химии и фармации (на немецком языке). 98 (1): 132–139. дои : 10.1002/jlac.18560980112 .
^ Патент Великобритании 1681 , Петижан, Тони, «Серебрение, золочение и платинирование стекла», выдан 12 января 1856 г.
^ «Эра огромных отражателей, стр. 2» . Научный институт космического телескопа (stsci.edu) . Удивительный космос. Балтимор, Мэриленд.
^ Дестефани, Джим (март 2008 г.). «Зеркало, зеркало: сохранение оптической резкости телескопа Хейла» . отделки изделий Журнал . Статья в журнале PF 030805. Архивировано из оригинала 11 октября 2009 г.
^ «Ball Aerospace завершает этапы сборки главного зеркала и детекторной матрицы для миссии Кеплер» . spaceref.com . Ball Aerospace and Technologies Corp., 25 сентября 2007 г. Проверено 6 апреля 2013 г.
^ Фултон, Л. Майкл; Даммер, Ричард С. (2011). «Передовая технология осаждения на большие площади для астрономических и космических приложений» . Технология вакуума и нанесения покрытий . 2011 (декабрь): 43–47. Архивировано из оригинала 12 мая 2013 года . Проверено 6 апреля 2013 г.
^ Эпизод 305 . Как это сделано . Анжу, Квебек , Канада. Эпизод 305 снят в Веррери-Уокер . {{cite AV media}}: Внешняя ссылка в |quote= ( помощь )

Внешние ссылки

Tions.net , Зеркало своими руками/зеркалирование/серебрение

[Watson-1986-01-1] Уотсон, Дон Артур (январь 1986 г.). Строительные материалы и процессы . Грегг Дивизион. МакГроу-Хилл. ISBN 9780070684768 – через Google Книги.

[Pulker-Pulker-1999-2] Jump up to: ^а ^б ^с Пулкер, Гонконг (29 марта 1999 г.). Покрытия на стекле . Эльзевир Наука . ISBN 9780080525556 .

[BBSO-NJIT-sec4-3] «Ежедневные события и изображения установки Нового солнечного телескопа BBSO» . www.bbso.njit.edu (блог). Солнечная обсерватория Биг-Бэар . Проверено 6 января 2020 г.

[Fioratti-2009-4] Фиоратти, Хелен. «Происхождение зеркал и их использование в древнем мире» . L'Antiquaire и знаток . Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 г. Проверено 14 августа 2009 г.

[5] «таин». Оксфордский словарь английского языка (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета . 1933 год.

[deChavez-2010-spr-6] де Чавес, Кэтлин Пейн (весна 2010 г.). «Исторические зеркала из ртутной амальгамы: история, безопасность и сохранение» (PDF) . Уильямстаун Арт . Проверено 11 марта 2014 г.

[Liebig-1835-7] Либих, Юстус (1835). «О продуктах окисления спиртов» . Анналы химии (на немецком языке). 14 (2): 133–167. Бибкод : 1835АнП...112..275Л . дои : 10.1002/jlac.18350140202 .

[Liebig-1856-8] Либих, Юстус (1856). «Ueber Versilverierung und Gilding von Glas» [О серебрении и золочении стекла]. Анналы химии и фармации (на немецком языке). 98 (1): 132–139. дои : 10.1002/jlac.18560980112 .

[Petitjohn-1856-9] Патент Великобритании 1681 , Петижан, Тони, «Серебрение, золочение и платинирование стекла», выдан 12 января 1856 г.

[STScI-huge-refl-p2-10] «Эра огромных отражателей, стр. 2» . Научный институт космического телескопа (stsci.edu) . Удивительный космос. Балтимор, Мэриленд.

[Destefani-2008-11] Дестефани, Джим (март 2008 г.). «Зеркало, зеркало: сохранение оптической резкости телескопа Хейла» . отделки изделий Журнал . Статья в журнале PF 030805. Архивировано из оригинала 11 октября 2009 г.

[BallAerosp-2007-09-25-12] «Ball Aerospace завершает этапы сборки главного зеркала и детекторной матрицы для миссии Кеплер» . spaceref.com . Ball Aerospace and Technologies Corp., 25 сентября 2007 г. Проверено 6 апреля 2013 г.

[Fulton-Dummer-2011-13] Фултон, Л. Майкл; Даммер, Ричард С. (2011). «Передовая технология осаждения на большие площади для астрономических и космических приложений» . Технология вакуума и нанесения покрытий . 2011 (декабрь): 43–47. Архивировано из оригинала 12 мая 2013 года . Проверено 6 апреля 2013 г.

[HowItsMade-ep305-14] Эпизод 305 . Как это сделано . Анжу, Квебек , Канада. Эпизод 305 снят в Веррери-Уокер . {{cite AV media}}: Внешняя ссылка в |quote= ( помощь )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]