Газофазные процессы в технологии получения кварцевого стекла и изделий из него

• Автор: Злобин, Петр Андреевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Подготовка природного сырья для получения кварцевого стекла.

1.2 Методы получения кварцевого стекла

1.3 Газофазные методы легирования кварцевого стекла.

1.4 Влияние условий формования изделий из кварцевого стекла на их прочность

1.5 Выводы к главе 1

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОФАЗНЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ КВАРЦЕВОГО СЫРЬЯ

2.1 Сопоставительный анализ эффективности газофазных методов очистки природного кварца от примесей железа.
2.2 Метод получения штабиков из кварцевого стекла.
2.3 Метод получения крупногабаритных заготовок кварцевых световодов.
2.4 Метод получения крупногабаритных заготовок кварцевых анизотропных одномодовых световодов с эллиптической оболочкой.
2.5 Выводы к главе 2
ГЛАВА 3 ПРОЦЕССЫ ЛЕГИРОВАНИЯ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ФТОРОМ
3.1 Внедрение фтора при малых давления фторсодержащих реагентов.
3.2 Внедрение фтора при давлениях фторирующих реагентов более 1 атм
3.3 Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 ЛЕГИРОВАНИЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА ДИОКСИДОМ ГЕРМАНИЯ В МСУВ МЕТОДЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОВОДОВ. . .
4.1 Исследование состава осаждаемых частиц
4.2 Термодинамический анализ МСУО процесса получения германосиликатного стекла.
4.3 Выводы к главе 4
ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ НА ПРОЧНОСТЬ СВЕТОВОДОВ
5.1 Исследование природы микронеоднородностей в кварцевом стекле, влияющих на его прочность
5.2 Влияние окислительновосстановительных условий атмосферы высокотемпературных процессов на физикохимическое состояние примесей и прочность волоконных световодов.
5.3 Выводы к главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Прочность оптического волокна определяется дефектами (микронеоднородностями состава), расположенными на его поверхности [8,9]. В этом случае, очевидно, состав газовой фазы может повлиять на физикохимическое состояние таких дефектов и механические свойства световодов. Таким образом, исследование упомянутых высокотемпературных газофазных процессов представляется актуальным как для технологии получения кварцевого стекла, так и для разработки изделий на его основе. Повышение эффективности процессов получения, очистки и легирования кварцевого стекла, а также его прочности диктует необходимость изучения высокотемпературных гетерогенных и гомогенных процессов в следующих направлениях. Проведение расчетных и экспериментальных исследований по газофазной очистке природного и синтетического сырья, используемого для получения кварцевою стекла. Определение состава осаждаемых в МСУЭ методе частиц, находящихся в равновесии с газовой фазой, при получении германосиликатного стекла сердцевины. Изучение процесса легирования кварцевого стекла фтором при особо малых (менее 0, атм) и повышенных (более 1атм) давлениях фторсодержащих газообразных реагентов. Разработка на основе термодинамического анализа высокотемпературных химических реакций в МСУО процессе аналитической модели для прогноза состава германосиликатного стекла сердцевины кварцевых световодов. Исследование природы микронеоднородностей состава кварцевого стекла и влияния состава газовой среды и других условий в процессе вытягивания световодов на их прочность. Результатами расчетов и экспериментальных исследований показана высокая эффективность очистки в парах хлористого аммония сырья для получения кварцевого стекла и крупногабаритных заготовок ВС. Экспериментальным методом установлено, что осаждаемые в МСУЭ методе частицы при взаимодействии смеси паров вЮЦ и ОеС с кислородом являются чистыми оксидами и Се. Поэтому в аналитической модели для прогноза состава германосиликатного стекла термодинамические активности диоксидов германия и кремния следует принять равными 1. Обнаружено, что при малом содержании фторсодержащих реагентов (менее 2 %) в газе фтор полностью внедряется в кварцевое стекло при температурах более °С. Показано, что многие примеси в кварцевом волокне существуют в виде дисперсной фазы, обусловленной явлениями ликвации или сегрегации. Эти два состояния примесей определяют природу двухмодовой статистики прочности кварцевых световодов. Для увеличения механических свойств ВС необходимо высокотемпературные процессы в технологии их изготовления проводить в окислительных условиях, а для вытяжки и охлаждения волокна использовать сухие газы. Создание на поверхности кварцевого волокна слоя менее вязкого стекла приводит к сжимающим напряжениям и повышению долговечности, однако не исключает необходимость нанесения защитного покрытия: сжимающие напряжения не компенсируют в полной мере растягивающие напряжения, обусловленные присутствием дисперсной фазы. Разработанные газофазные методы очистки сырья из диоксида кремния полезны, как для получения чистого кварцевого стекла, так и для повышения производительности процесса изготовления световодов комбинированным методом МСУТ). Наряду с высокой производительностью этот метод отличается меньшими материальными затратами и более высокими оптическими свойствами световодов. Результаты диссертационной работы позволили создать удобную для инженерной практики аналитическую модель для прогноза состава германосиликатного стекла, получаемого МСУТ) методом. Схлопывание заготовки при малом парциальном давлении фторсодержащего газа внутри трубки привело к снижению оптических потерь световодов. Эти технологические режимы используются в опытном производстве анизотропных одномодовых световодов в ФГУП «НИТИОМ ВНЦ «ГОИ им. С. И. Вавилова». Разработанные процессы легирования кварцевого стекла фтором при высоких давления фторирующих реагентов позволяют реализовать процесс изготовления кварцевых световодов, отказавшись от традиционных легирующих добавок (Се, Р5 и др.