Işığa duyarlı cam - Photosensitive glass

Işığa duyarlı cam vazo

Işığa duyarlı camfotoğrafla yapılandırılabilir cam (PSG) veya foto işlenebilir cam olarak da bilinen kristal berraklığında bardak maske görüntüsünün bulunduğu lityum silikat gözlük ailesine aittir.[açıklama gerekli ] ultraviyole ışık gibi kısa dalga radyasyonlarına maruz kaldığında camdaki mikroskobik metalik parçacıklar tarafından yakalanabilir.[1] Işığa duyarlı cam ilk olarak S. Donald Stookey 1937'de.[2][3][4]

Tarih

Işığa duyarlı cam, Kasım 1937'de Dr. Donald Stookey of Corning Glass İşleri.[2][3] On yıl sonra 1 Haziran 1947'de kamuya açıklandı.[2][3] 1950 yılında Stookey tarafından ABD Patenti alınmıştır. 2,515,937 ve ABD Pat. Altın mikroskobik parçacıklarla No. 2,515,943[2] ve PhotoCor® ticari adı altında pazarlanmaktadır.

Pozlama süreci

Cam 280–320 nm dalga boyu aralığında UV ışığına maruz kaldığında, gizli görüntü oluşturulmuş. Bu aşamada cam şeffaf kalır, ancak spektrumun uv aralığında absorpsiyonu artar. Bu artan absorpsiyon, yalnızca uv transmisyon spektroskopisi kullanılarak tespit edilebilir.[5]Bunun arkasındaki nedenin bir oksidasyon indirgeme reaksiyonu camın içinde seryum iyonlarının daha stabil bir duruma oksitlendiği ve gümüş iyonlarının gümüşe indirgendiği pozlama sırasında meydana gelir.[5]

Maruz kalma sonrası ısıl işlem

Cam 550–560 ° C aralığındaki sıcaklıklara ısıtıldığında[6] Birkaç saat boyunca gizli görüntü, foto heyecan yoluyla görünür bir görüntüye dönüştürülür.[2][4] Fotoğraf negatifleri aracılığıyla pozlama, üç boyutlu renkli görüntülerin ve fotoğrafların geliştirilmesine izin verir.[2][4] Bu ısıl işlem iki aşamada gerçekleştirilir: sıcaklık, oksidasyon-indirgeme reaksiyonunun tamamlanmasına ve gümüş nanokümelerin oluşumuna izin vermek için ilk olarak yaklaşık 500 ° C'ye yükseltilir. Sonraki aşamada, sıcaklık 550-560 ° C'ye yükseltildiğinde, formül (Li) ile yeni bir malzeme (lityum metasilikat)2SiO3) gümüş nanoklüzörler üzerinde oluşur, bu malzeme kristal fazda oluşur.[6]

HF kimyasal aşındırma

Camın açıkta kalan bölgelerinde oluşan lityum metasilikat, güçlü bir şekilde dağılma özelliğine sahiptir. hidroflorik asit (HF). Bu nedenle, maskenin üç boyutlu bir görüntüsünün üretilmesine izin vererek, ortaya çıkan cam mikro yapıların 5 μm aralığında bir yüzey pürüzlülüğü vardır.[1] 0,7 μm'ye kadar.[6]

X ışınına duyarlı gözlükler

Yukarıda belirtildiği gibi radyasyon, camlarda bazı doğrudan ve dolaylı ölçülebilir değişiklikler üretir. Bazı durumlarda, etki, ışınlamadan hemen sonra kolaylıkla gözlemlenebilir. Diğer durumlarda, gözlemlenen değişiklikleri meydana getirmek için ısıl işlem gerekir. Genel olarak, bahsedilen reaksiyonların sonucu, ışınlanmış camın ısıl işlem sonrası işlemi sırasında lityum-meta-silikatın çökeltilmesi için çekirdek görevi gören atomik gümüşler ve / veya gümüş kümeleri olacaktır ve diğer cam-seramik sistemlerine benzer, daha fazlası çekirdekleşme yerleri, kristalleşme sıcaklığında daha fazla düşüşe ve daha ince kristal boyutuna yol açar. Bu nedenle, yukarıda bahsedilen durumu elde etmek için, bugüne kadar farklı ışığa duyarlı camlar için UV ve lazer ışını ve x γ ve proton ve radyasyonlar gibi çeşitli enerjik radyasyon kullanılmıştır.Imanieh et al.[7] X-ışını ışınlamasının seryum, antimon, kalay ve gümüş elementleri içeren ışığa duyarlı lityum silikat esaslı camların solarizasyonuna etkisini araştırdı. Işığa duyarlı gözlüklerde X-ışını kullanma olasılığı olduğunu gösterdiler. Bu, yakın gelecekte camların nano işlenmesi için yeni kapılar açacaktır.

Başvurular

Işığa duyarlı cam
Spinfex ışığa duyarlı cam

Işığa duyarlı cam, baskı ve çoğaltma işlemlerinde kullanılır.[8] Işığa duyarlı cam, kamera filminin görünür ışığa tepki verdiği ultraviyole (UV) ışığa tepki vermesi dışında geleneksel kamera filmi gibidir.[4][9] Pozlama için kullanılacak ideal dalga boyu, 320 nm optimum olmak üzere 300 ile 350 nm arasında olmalıdır.[8]

Işığa duyarlı cam, mikroskobik metalik parçacıklar içerir.[9] Bu mikroskobik metalik iyon nanopartiküller, kırılma indisi değişikliğinden sorumlu olan altın veya gümüşten yapılmıştır.[9] Işığa duyarlı cam, fotoğraf filmine benzer. Fotoğraf filminde kimyasallar kullanılırken, ışığa duyarlı camlar malzemede ışığın hareketine tepki verecek şekilde altın veya gümüş iyonları kullanır.[8] Süreç, ultraviyole dalga boyundaki ışığı cam üzerindeki bir negatiften geçirmektir.[9] Ters negatif olarak yapışkan polyesterle fotoğraf çözünürlüğü elde edilebilir, ancak UV ışığına dirençli herhangi bir şey "negatif" olarak işlev görebilir.[8]

Cam, ışığa duyarlıdır ve bir maskeden geçtiğinde, görüntüyü kalıcı olarak "sabitleyen" bir ısı işlemi ile sonuçta kalıcı bir resme dönüştürebilir.[4][8][9] Gümüş cam "gizli görüntüler" 886–976 ° F'de 3–4 saat içinde gelişecektir.[8]Altın cam "gizli görüntüler", 968–1058 ° F arasında daha yüksek bir sıcaklık ve benzer bir süre sonra pişirme sonrası gerektirir.[8] Sonradan pişirme, negatifin gölgeli alanlarıyla partiküllerin oluşumunu hızlandırarak, vurgulanan alanlara göre cama daha derin nüfuz etmesini sağlar.[8][9] Bu, resme üç boyut ve renk verir.[8][9]

Fotoğraf, ışığa duyarlı camın pozlamadan birkaç saat sonra yaklaşık 1000 ° F ısıtılmasıyla geliştirilmiştir.[9] Camın kendisi ışığa duyarlıdır ve üç boyutlu bir görüntü oluşturur.[2] Çıplak gözle görülemeyen parçacıklar (yani altın veya gümüş) camın içindedir. Bu mikroskobik parçacıklar, fotoğrafik görüntünün kendisini oluşturmak için ısıtıldıklarında hareket eder ve büyür.[2] Süreç kamera filmine benzer, ancak ışığa duyarlı camın üstüne bir "negatif" yerleştirilir ve ardından "ultraviyole" ışığına maruz bırakılır. Tabii ki kamera filmi sıradan görünür ışığa maruz kalacaktı. Ardından, ışığa duyarlı cam için özel bir işlem vardır. Cam daha sonra yeniden ısıtılır. fırın ve birkaç saat sonradan pişirildi. Görüntü daha sonra özel açık camın içinde sihir gibi "belirir". Isıtılmış ışığa duyarlı cam parçası daha sonra soğumaya bırakılır ve işlem yapılır. Işığa duyarlı cam içinde üretilen pozitif görüntüler çeşitli renklerde gelir.

Sıcak cam stüdyosu sanatçısı için bir malzeme olarak, ışığa duyarlı cam kullanarak bir nesnede görüntü üretmenin ek bir yöntemi, ilk önce tipik şekilde tavlanan son derece ince bir rondel (kasalı veya başka türlü) üflemektir. Bu rondel daha sonra bir negatif altında maruz kalan bölümlere kesilir. Daha sonra, bu bölümler (gizli görüntüyü içeren) ısıtılır ve üfleme borusu üzerindeki bir sıcak cam kümesinin yüzeyine uygulanır. Nesne birkaç fırın yeniden ısıtılmasında tamamlandığında, nesne oluşturulurken ısı görüntüyü geliştirir. Bu yöntem, özellikle, önemli ölçüde fırın zamanı, enerji tüketen ve sıcaklığa giderken parçalanma veya daha da önemlisi çökme nedeniyle kayıp veya hasar riskini tüketen geliştirme için bir fırında nesnenin yeniden ısıtılması ihtiyacını ortadan kaldırır. sıcaklıkta tutuldu. Cam üfleyicinin zamanlaması, son geliştirme derecesini belirler ve basit biçim seçimleri, görüntüdeki bozulmayı en aza indirir.

Görüntü içeride ve aslında camın kendisinin bir parçası olduğu için ışığa duyarlı cam bilinen en dayanıklı fotoğraf ortamıdır.[2][9] Işığa duyarlı cam içerisindeki bir fotoğraf görüntüsünün, fotoğrafın en dayanıklı şekli olduğu ve camın kendisi kadar dayanacağı iddia ediliyor.[2][3][9] Fotoğrafik görüntü değil cam yüzeyinde, ancak dahili olarak.[2]

Floresan ışığa duyarlı cam, floresan fotoğraflar ve floresan holografi yapmayı mümkün kılar.[10]

Işığa duyarlı cam farklıdır fotokromatik cam.[4] Fotokromatik cam, parlak gün ışığına maruz kaldığında koyulaşan kendi kendine kararan güneş gözlüklerinde kullanılır.[4] Daha sonra güçlü gün ışığı ortadan kalktığında şeffaf şeffaflığa geri döner ve daha sonra iç mekanlarda normal gözlükler olarak kullanılabilir.[4]

Patentinden bu yana ürünü geliştirmek için çok az şey yapıldı.[2] Emek yoğun ve maliyeti yüksektir.[2] Sadece büyük ticari cam fabrikaları bunu üretir.[2] 1980'lerde ışığa duyarlı cam, "sıcak cam" işinde kullanılmak üzere küçük bir dereceye kadar yaratıldı.[2] Daha sonra bireysel sanatçılar daha küçük stüdyolara sahip oldu ve üfleme camdan eserler yarattı ve ışığa duyarlı camla denemeye başladı.[2] Yirmi Birinci Yüzyıla girerken, sadece birkaç cam sanatçısı ışığa duyarlı camla iyi sonuçlar elde etme tekniğini biliyor.[2]Günümüzde üretilen tek ışığa duyarlı gözlük PhotoCor (R), Foturan ve APEX. PhotoCor mucit Corning, Inc. tarafından üretilmiştir. Foturan tarafından üretilir SCHOTT Corporation ve Life Bioscience tarafından APEX.[5] Işığa duyarlı cam, yüksek güçlü lazer uygulamaları için kırınımlı optik elemanları kaydetmek için holografik bir malzeme olarak kullanılmıştır.[11]

Askeri uygulamalar

Işığa duyarlı camın icadı ile yaklaşık on yıl sonra kamuya duyurulması arasındaki gecikmenin nedenlerinden biri, askeri uygulamalardaki potansiyel kullanımıydı.[8] Işığa duyarlı camda saklanan görüntüleri ve kelimeleri yüksek sıcaklıkta ısıtılıncaya kadar yakmak mümkündür.[2] Ordu bu gerçeği 2. Dünya Savaşı sırasında müttefik birliklere "sıradan cam" gibi görünen parçalar halinde gizli mesajlar göndermek için kullandı.[2] Diğer tarafta, "sıradan cam" ı alan kişinin gizli mesajı okuyabilmesi için camı ısıtması gerekiyordu.[2] Bu uygulama nedeniyle ışığa duyarlı cam, 2. Dünya Savaşı'nın sonuna kadar gizli tutuldu.[2][9]

Bina uygulamaları

Birleşmiş Milletler Binası yüzlerce metrekare ışığa duyarlı camla karşı karşıya [12] baskılı desenli geleneksel camla değiştirildiği 2007 tadilatına kadar [13]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Dietrich, T.R; Ehrfeld, W; Lacher, M; Krämer, M; Speit, B (1996). "Işıkla yırtılabilir cam kullanan mikrosistemler için üretim teknolojileri". Mikroelektronik Mühendisliği. 30 (1–4): 497–504. doi:10.1016/0167-9317(95)00295-2.
  2. ^ a b c d e f g h ben j k l m n Ö p q r s t sen Paul, s. 333
  3. ^ a b c d Encyclopædia Britannica, s. 194–209
  4. ^ a b c d e f g h Maluf, s. 62–63
  5. ^ a b c "Fotoğrafta Tanımlanabilen Cam İşleme - khalidtantawi". sites.google.com.
  6. ^ a b c "Khalid H Tantawi, Janeczka Oates, Reza Kamali, Nathan Bergquist ve John D Williams, Journal of Micromech. & Microeng. 21 (2011) tarafından pürüzsüz ve şeffaf yan duvarlara sahip ışığa duyarlı APEX cam yapıların işlenmesi".
  7. ^ Imanieh, M.H .; Eftekhari Yekta, B .; Marghussian, V .; Aghaei, A. (Ağustos 2008). "X-ışını ışınlamasının Ce, Sb, Sn ve Ag içeren ışığa duyarlı camların solarizasyon ve kristalleşmesi üzerindeki etkisi". Kristal Olmayan Katıların Dergisi. 354 (31): 3752–3755. Bibcode:2008JNCS..354.3752I. doi:10.1016 / j.jnoncrysol.2008.04.007.
  8. ^ a b c d e f g h ben j "Işığa Duyarlı Gözlükler". Arşivlenen orijinal 2008-08-28 tarihinde. Alındı 2008-08-15.
  9. ^ a b c d e f g h ben j k Parker, 2003
  10. ^ Pavel, E; Tugulea, L (1997). "Floresan Işığa Duyarlı Cam - Optik Bellek ve Floresan Holografisi için Yeni Bir Malzeme". Katı Hal Kimyası Dergisi. 134 (2): 362–363. Bibcode:1997JSSCh.134..362P. doi:10.1006 / jssc.1997.7580.
  11. ^ Glebov, Leonid B. (Haziran 2007). "Işığa duyarlı holografik cam - yüksek güçlü lazerlerin oluşturulmasına yeni yaklaşım". Gözlük Fiziği ve Kimyası: Avrupa Cam Bilimi ve Teknolojisi Dergisi Bölüm B. 48: 123–128.
  12. ^ Bryan, Ford Richardson (1995). Henry's Attic By Ford Richardson Bryan ve diğerleri, s. 344. ISBN  978-0814326428. Alındı 2008-08-19.
  13. ^ Heintges & Associates (27 Nisan 2017). "Birleşmiş Milletler Merkez Kampüsü Cephelerin Renovasyonu". Docomomo ABD. Alındı 23 Ekim 2019. orijinal kuzey cephesi, Corning Glass tarafından geliştirilmiş özel bir ışığa duyarlı ürün olan dikey mermer şeritleri ve tek cam desenli camı değiştiriyor. Tarihi belgelerde "Cam Seramik Fotoform" olarak anılan bu benzersiz ürün, kopyalanamadı. Heintges & Associates, orijinal ürünün yüzey dokusunu kopyalamak için mikro desenli bir cam (genellikle fotovoltaik endüstrisi için üretilmiştir) geliştirmek için çalıştı.

Kaynakça

  • Encyclopædia Britannica, Yeni Britannica Ansiklopedisi, v.8 Macropaedia Ge-Hu, Encyclopædia Britannica, 1974, ISBN  0-85229-290-2
  • Parker, Sybil P., Bilimsel ve Teknik Terimler Sözlüğü. McGraw-Hill Companies, Inc., (2003) - "ışığa duyarlı cam" ISBN  0-07-042313-X,
  • Maluf, Nadim ve diğerleri, Mikroelektromekanik Sistem Mühendisliğine GirişArtech Evi, 2004, ISBN  1-58053-590-9
  • Paul, Amal, Gözlük KimyasıSpringer, 1990, ISBN  0-412-27820-0
  • Stookey, S. Donald, Kristal Kürenin Merkezine Yolculuk: Bir Otobiyografi, Amerikan Seramik Derneği (1985), ISBN  0-916094-69-3
  • Stookey, S. Donald, Camda Keşifler: Bir OtobiyografiWiley-Blackwell (2000), ISBN  1-57498-124-2

Dış bağlantılar