Уникальную технологию получения шарообразных заготовок из халькогенидных стекол для инфракрасной оптики создали в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Разработка необходима отечественным предприятиям, которые производят тепловизионные устройства – прежде всего, приборы ночного видения. Ученые получили и испытали серийный прототип изделия, а также разработали оборудование для производства. Проект поддержан грантом «Приоритет-2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
В серийном производстве оптики для фотокамер в настоящее время используется технология прецизионного прессования: для получения линзы нужной геометрии стеклянную шарообразную заготовку нагревают и спрессовывают в специальной форме. Так, например, производят оптические линзы для фотокамеры в смартфонах. Такой способ производства позволяет обходиться без механической обработки (например, обтачивания) линз, что экономит время и материал. В самом общем виде по такой же технологии производят и специализированную оптику для тепловизионных устройств, например, приборов ночного видения. Вместо обычного стекла там используется халькогенидное: в нем атомы кислорода заменены на атомы серы, селена или теллура. Из-за отсутствия кислорода в структуре халькогенидные стекла обладают широкой прозрачностью в инфракрасном диапазоне, высоким показателем преломления и низкой температурой размягчения. В настоящее время отечественный рынок производства оптики из халькогенидных стекол находится на стадии формирования.
Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали и испытали технологию получения заготовок из халькогенидных стекол в форме шара, предназначенных для последующего прецизионного горячего прессования оптических элементов. Целью проекта была разработка промышленного метода, который позволит выпускать линзы для тепловизионных устройств без трудоемкой стадии механической обработки.
«Команда исследователей провела полный цикл работы, начиная от анализа качества исходного сырья и разработки методов очистки до измерения шероховатости поверхности готовых шаров и опытного прессования оптических изделий из халькогенидного стекла. Мы испытали более десяти различных подходов к получению заготовок в форме шара, из которого методом прессования получили первую экспериментальную линзу для прибора ночного видения. Главная ценность нашей работы в создании масштабируемой технологической цепочки для серийного выпуска линз: мы разработали не только способ производства, но и спроектировали и изготовили оборудование», – отметил директор Научно-образовательного центра «Нанотехнологии и покрытия» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Александр Семенча.
Прессованием халькогенидных стекол за рубежом занимаются уже более десяти лет, отмечают исследовали, однако российская разработка имеет важное преимущество. За счет оригинальных методов очистки исходного сырья авторам удалось расширить спектральную прозрачность стекол, что превосходит возможности существующих в мире аналогов. Проектом уже заинтересовались несколько крупных российских предприятий. Ближайшие задачи научного коллектива включают масштабирование процессов, разработку новых составов стекол с расширенным функционалом, а также отработку принципиально иного подхода к формированию заготовок.
Работа ведется при поддержке гранта «Приоритет-2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и НПО «Орион».
Информация предоставлена Управлением по связям с общественностью СПбПУ
Источник фото: ru.123rf.com
