Регистрация / Вход
Прислать материал

14.576.21.0054

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.576.21.0054
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет"
Название доклада
Разработка технологии получения новых оптических материалов для приборов и устройств лазерной и/или радиационной техники
Докладчик
Лисицкий Игорь Серафимович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
получение оптического материала с повышенным, не менее чем на 5%, коэффициентом спектрального пропускания, прозрачного в широком диапазоне спектра (от 0,4 до 40 мкм) для инфракрасных приборов различного назначения и сниженным коэффициентом поглощения лазерного излучения, не менее чем в 10 раз, при создании материалов для лазерной техники.
Актуальность и новизна исследования
Новшествами являются новые направления исследований, ориентированные на создание на базе разработанных соединений:
- материалов для лазерной техники и ИК оптики среднего инфракрасного диапазона (от 4-5 до 25-30 мкм);
- основы для создания активных элементов перестраиваемых лазерных систем и. др.
Должны быть достигнуты:
- оптимизация составов синтезированных соединений тяжелых редких металлов для различных применений, металлургических технологий получения, очистки и выращивания кристаллов, оценка максимальных и предельных возможностей, эффективности использования;
- оптимизация технологий получения кристаллов и изделий на их основе, обладающих спектральным пропусканием не менее 68% в видимом и среднем ИК-диапазоне длин волн от 0,4 до 50 мкм с полосами поглощения не более 0,1% в области пропускания.
Описание исследования
  1. Выполнены теоретические исследования процессов получения оптических материалов, пригодных для использования в инфракрасном и лазерном приборостроении. Установлено, что кристаллы КРС-5 и КРС-6 отвечают основным требованиям, т.е. обладают высоким спектральным пропусканием в широком диапазоне длин волн, низкими коэффициентами светорассеяния и поглощения лазерного излучения. Термодинамические расчеты подтвердили возможность создания технологии получения этих материалов, обладающих нужным качеством.
  2. Проведены экспериментальные исследования получения партий солей галогенидов таллия с использованием при проведении очистки способов ректификации, зонной плавки, направленной кристаллизации и вакуумной дистилляции. Установлено, что ректификация обеспечивает очень глубокую очистку солей, но не может быть использована при очистке комплексных составов TlCl-TlBr и TlBr-TlI из-за разгонки компонентов. Процесс зонной плавки нестабилен из-за разрушения лодочки и встречно-возвратного переноса примесей, обладающих высокой упругостью пара. Процессы вакуумной дистилляции и направленной кристаллизации обеспечивают глубокую очистку, но, в каждом случае, только от каких-то определенных примесей. Поэтому их необходимо использовать комплексно.
  3. Разработаны ЭКД и изготовлены:

- Установка прямого синтеза галогенидов таллия и

- Установка многостадийной очистки галоегнидов.

  1. Проведена наработка и исследование партий солей, показывающая, что на новом оборудовании можно получать соли нужного качества в полупромышленных количествах.
  2. Выполненные исследования примесного состава получаемого оптического материала показали необходимость удаления третьего примесного компонента (кроме анионов и катионов) – продуктов разложения основы – галогенидов таллия. Эта примесь удаляется и воссоздается на каждом этапе очистки, при хранении и выращивании кристаллов. При выполнении работы предложен прием, минимизирующий процесс образования продуктов разложения. Он заключается в выполнении процесса роста в галогенирующей атмосфере.
  3. На основании проведенных исследований разработана «Методика наработки оптических материалов для приборов и устройств лазерной техники на основе кристаллов галогенидов таллия».
  4. На основе разработанной методики выполнена наработка и проведены исследования оптических материалов на основе кристаллов галогенидов таллия TlCl, TlBr, КРС – 5 и КРС – 6 для приборов и устройств лазерной техники. Определены основные лазерные характеристики кристаллов КРС-5 и КРС-6 – светорассеяние, поглощение лазерного излучения, поверхностная и объемная лучевая прочность.
  5. Подана заявка на патент «Способ получения кристаллов на основе бромида таллия для детекторов ионизирующего излучения» №114112040020 от 13.07.2016, которая содержит новизну, т.к. отличительные признаки не известны и является промышленно применимой, т.к. может быть использована в промышленности для получения кристаллов галогенидов таллия, и может быть признана изобретением.
  6. Исследования оптических свойств, проведенные методами атомно-силовой микроскопии и субволновой спектроскопии комбинированного рассеяния, показали возможность использования кристаллов галогенидов таллия в приборах и устройствах лазерной техники. Оптимальной для выращивания КРС-5 определена атмосфера с содержанием 0,03 масс. % йода, для КРС-6 аргон с добавлением 0,08 г. SiCl4.

на завершающей стадии – 5 этапе:

1. Изготовлены экспериментальные образцы оптических материалов, разработаны Программы и Методики исследований экспериментальных образцов.

2.Разработаны методические рекомендации по использованию разработанных оптических материалов в составе приборов и устройств инфракрасной и лазерной техники.

3. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики

4. Разработан проект ТЗ на ОТР.

Результаты исследования

Основными результатами работы являются: создание оборудования для синтеза и многостадийной очистки. Выполнена наработка материла для выращивания кристаллов. Установлен характер влияния разных видов примесей на оптические характеристики и устойчивость к воздействию внешней среды. Основными характеристиками ожидаемых результатов являются прозрачность в широком диапазоне длин волн (60% в видимой области ; от 0,4 мкм – 60%; в Ик части спектра до 40 мкм – 68-70%), лучевая, радиационная, температурная и прочностная устойчивость.

Практическая значимость исследования
Конечным продуктом являются окна, линзы, призмы Ик приборов, в том числе для космической разведки и военного назначения, окна и оптические элементы СО2 лазеров, радиаторы Черенковских счетчиков и детекторы излучения.
Созданы установки синтеза (заявка на патент) и многостадийной очистки, разработаны технологии получения уникального оптического материала.
Полученный оптический материал превосходит кристаллы щелочно-галоидных кристаллов, т.к. он малорастворим, и может работать без защиты в атмосферных условиях; превосходит кристаллы Ge и Si , т.к. он прозрачен в видимой, ближней и длиной ИК области спектра; превосходит кристаллы Zn-Se, который прозрачен до 20 мкм, в отличии от галогенидов таллия – до 50 мкм. По качеству кристаллы превосходят зарубежные аналоги.