Photoempfindliches Glas

Photoempfindliche Glasvase

Photoempfindliches Glas, auch bekannt als Potierverhandlungsglas (PSG) oder Photomachinierbares Glas, ist ein Kristallklar Glas Das gehört zur Lithium-Silict-Familie der Brillen, in der ein Bild einer Maske[Klarstellung erforderlich] Kann durch mikroskopische metallische Partikel im Glas erfasst werden, wenn es kurzen Wellenstrahlungen wie ultraviolettem Licht ausgesetzt ist.[1] Photoempfindliches Glas wurde zuerst von entdeckt von S. Donald Stookey 1937.[2][3][4]

Geschichte

Photoempfindliches Glas wurde im November 1937 von erfunden Dr. Donald Stookey des Corning Glass funktioniert.[2][3] Es wurde öffentlich zehn Jahre später am 1. Juni 1947 angekündigt.[2][3] Es wurde 1950 von Stookey als US -Pat patentiert. Nr. 2,515,937 und US Pat. Nr. 2,515.943 mit Goldmikroskopiepartikeln[2] und unter dem Handelsnamen -Fotokor vermarktet.

Expositionsprozess

Wenn das Glas UV -Licht im Wellenlängenbereich 280–320 nm ausgesetzt ist, a latentes Bild gebildet. Das Glas bleibt in diesem Stadium transparent, aber seine Absorption im UV -Bereich des Spektrums steigt. Diese erhöhte Absorption kann nur unter Verwendung der UV -Transmissionsspektroskopie nachweisbar sind.[5] Der Grund dafür wird vermutet Oxidationsreduktionsreaktion Dies tritt während der Exposition im Glas auf, bei denen Ceriumionen zu einem stabileren Zustand oxidiert werden und Silberionen auf Silber reduziert werden.[5]

Hitzebehandlung nach der Exposition

Wenn das Glas auf Temperaturen im Bereich von 550–560 ° C erhitzt wird[6] Für mehrere Stunden wird das latente Bild durch Photoanreize in ein sichtbares Bild konvertiert.[2][4] Die Belichtung durch fotografische Negative ermöglicht die Entwicklung dreidimensionaler Farbbilder und -Fotografien.[2][4] Diese Wärmebehandlung erfolgt in zwei Stufen: Die Temperatur wird zuerst auf etwa 500 ° C angehoben, um die Fertigstellung der Oxidationsreduktionsreaktion und die Bildung von Silbernanoklustern zu ermöglichen. In der folgenden Stufe, wenn die Temperatur auf 550–560 ° C angehoben wird, ist ein neues Material (Lithium -Metasilikat) mit der Formel (Li2Siio3) Formen auf den Silbernanoklustern bildet dieses Material in der kristallinen Phase.[6]

HF Chemische Ätzen

Das Lithium -Metasilikat, das sich in den exponierten Regionen des Glas bildet Hydrofluorsäure (HF). Daher ermöglichen die resultierenden Glasmikrostrukturen ein dreidimensionales Bild der Maske, die eine Oberflächenrauheit im Bereich von 5 μm haben[1] bis 0,7 μm.[6]

Röntgen-empfindliche Brille

Wie oben angegeben, erzeugt die Strahlung einige direkte und indirekte messbare Veränderungen in der Brille. In einigen Fällen ist der Effekt sofort nach der Bestrahlung leicht zu beobachten. In anderen Fällen ist eine thermische Behandlung erforderlich, um die beobachteten Veränderungen herbeizuführen. Insgesamt werden das Ergebnis der genannten Reaktionen atomare Silber und/oder Silbercluster sein, die als Kern für die Ausfällung von Lithium-meta-Silikat während der Hitzebehandlung von bestrahltem Glas und ähnlichem Glasceramiksystemen dienen, desto mehr Keimbildungsstellen führen zu einer stärkeren Verringerung der Kristallisationstemperatur und einer feineren Kristallgröße. Um den oben genannten Zustand zu erreichen, wurden bisher verschiedene energetische Strahlung wie UVAND-Laserstrahl sowie X γ und Protonen sowie Strahlungen verwendet.[7] untersuchte die Wirkung der Röntgenbestrahlung auf die Solarisierung von photosensitiven Brillen auf Lithiumsilikatbasis, die Cerium-, Antimon-, Zinn- und Silberelemente enthalten. Sie haben gezeigt, dass es die Möglichkeit gibt, Röntgen in photosensitiver Brillen zu verwenden. Dies wird in naher Zukunft neue Türen für die Nanobearbeitung von Brillen öffnen.

Anwendungen

Photoempfindliches Glas
Spinfex Photosensitive Glas

Photoempfindliches Glas wird zum Druck- und Reproduzieren von Prozessen verwendet.[8] Photoempfindliches Glas ist wie herkömmlicher Kamerafilm, außer dass es auf ultraviolettes Licht (UV) reagiert, wo der Kamerafilm auf sichtbares Licht reagiert.[4][9] Die ideale Wellenlänge, die für die Exposition verwendet werden soll, sollte zwischen 300 und 350 nm liegen, wobei 320 nm optimal sind.[8]

Photoempfindliches Glas enthält mikroskopische metallische Partikel.[9] Diese mikroskopischen metallischen Ionen -Nanopartikel bestehen aus Gold oder Silber, das für die Änderung des Brechungsindex verantwortlich ist.[9] Photoempfindliches Glas ähnelt dem fotografischen Film. Fotografischer Film verwendet Chemikalien, während photosensitives Glas Gold- oder Silberionen im Material verwendet, das auf die Lichtwirkung reagiert.[8] Der Prozess besteht darin, das Licht der ultravioletten Wellenlänge durch ein Negativ auf dem Glas zu übertreffen.[9] Die fotografische Auflösung kann mit Klebstoffpolyester als umgekehrtes Negativ erhalten werden, aber alles, was UV -Licht widersteht, kann als "negatives" wirken.[8]

Das Glas ist empfindlich gegenüber Licht, das beim Durchlaufen einer Maske es letztendlich in ein dauerhaftes Bild mit einem Wärmeprozess verwandeln kann, das das Bild dauerhaft repariert.[4][8][9] Silberglas "Latent Images" entwickelt sich in 3–4 Stunden bei 886–976 ° F.[8] Goldglas "latente Bilder" erfordern eine höhere Temperatur von 968–1058 ° F und über einen ähnlichen Zeitraum für die Nachbacken.[8] Postbacken beschleunigt das Auftreten der Partikel mit den Schattenbereichen des Negativen und ermöglicht ein tieferes Eindringen in das Glas als die hervorgehobenen Bereiche.[8][9] Dies gibt dem Bild drei Dimensionen und Farbe.[8][9]

Das Foto wird durch Erhitzen des photosensitiven Glass für mehrere Stunden nach der Exposition um 1000 ° F entwickelt.[9] Das Glas selbst ist photosensitiv und erzeugt ein dreidimensionales Bild.[2] Partikel, die für das bloße Auge (d. H. Gold oder Silber) unsichtbar sind, befinden sich im Glas. Diese mikroskopischen Partikel bewegen sich und wachsen, wenn sie erhitzt werden, um das fotografische Bild selbst zu bilden.[2] Der Prozess ähnelt dem Kamerafilm, ein Negativ wird jedoch auf das photosensitive Glas gelegt und dann Ultraviolettlicht ausgesetzt. Kamerafilm wäre natürlich gewöhnlichem sichtbarem Licht ausgesetzt. Dann gibt es einen speziellen Prozess für das exponierte photosensitive Glas. Das Glas wird dann in a erwärmt Ofen und einige Stunden postbackt. Das Bild erscheint dann innerhalb des speziellen exponierten Glass wie durch Magie. Das beheizte Stück photosensitives Glas darf dann abkühlen und der Vorgang erfolgt. Die in photosensitiven Glas erzeugten positiven Bilder sind in einer Vielzahl von Farben erhältlich.

Als Material für den Hot Glass Studio -Künstler besteht eine zusätzliche Methode zur Herstellung von Bildern in einem Objekt mit photosensitivem Glas darin, zuerst einen extrem dünnen Rondel (gedeckt oder auf andere Weise) zu blasen, der typisch geglüht wird. Dieser Rondel wird dann in Abschnitte geschnitten, die unter einem Negativ ausgesetzt sind. Als nächstes werden diese Abschnitte (mit dem latenten Bild) erwärmt und auf die Oberfläche einer Sammlung heißer Glas auf der Blasrohr aufgetragen. Wenn das Objekt über mehrere Ofen -Wiederaufhitze abgeschlossen ist, entwickelt die Wärme das Bild, sobald das Objekt erstellt wird. Diese Methode beseitigt ausdrücklich die Notwendigkeit des Wiedererwärmens des Objekts in einem Ofen zur Entwicklung, das beträchtliche Ofenzeit, Energie und das Risiko von Verlust oder Schäden aufgrund des Aufenthalts auf dem Weg zur Temperatur oder vor allem beim Sacken während des Seins verbraucht bei Temperatur gehalten. Der Zeitpunkt des Glasblowers bestimmt den endgültigen Entwicklungsgrad und die einfache Auswahl der Form minimiert die Verzerrung im Bild.

Da sich das Bild im Inneren befindet und tatsächlich ein Teil des Glass selbst ist, ist photosensitives Glas das haltbarste fotografische Medium.[2][9] Es wird behauptet, dass ein Fotobild in photosensitives Glas die haltbarste Form der Fotografie ist und so lange dauert wie das Glas selbst.[2][3][9] Das fotografische Bild befindet sich nicht auf der Oberfläche des Glass, sondern intern.[2]

Fluoreszierendes photosensitives Glas ermöglicht es, fluoreszierende Fotografien und Fluoreszenzholographie herzustellen.[10]

Photoempfindliches Glas unterscheidet sich von Photochromatische Glas.[4] Photochromatisches Glas wird in selbstdarken Sonnenbrillen verwendet, die sich verdunkelt, wenn sie einem hellen Tageslicht ausgesetzt werden.[4] Es kehrt dann zur durchsichtigen Transparenz zurück, wenn ein starkes Tageslicht entfernt wird, und kann dann in Innenräumen als reguläre Brille verwendet werden.[4]

Seit seinem Patent wurde wenig getan, um das Produkt zu entwickeln.[2] Es ist arbeitsintensiv und hat hohe Kosten.[2] Nur große kommerzielle Glasfabriken produzieren es.[2] In den 1980er Jahren wurde photosensitives Glas in geringem Maße in "Hot Glass" -Work hergestellt.[2] Dann besaßen einzelne Künstler kleinere Studios und erstellten Werke in geblasenem Glas und experimentierten mit photosensitivem Glas.[2] In das 21. Jahrhundert wissen nur wenige Glaskünstler die Technik, gute Ergebnisse mit photosensitiven Glas zu erzielen.[2] In der gegenwärtigen Zeit sind die einzigen produzierten photosensitiven Brillen Photocor (R). Foturaner und Apex. Photocor wird vom Erfinder Corning, Inc. erzeugt. Foturaner wird produziert von Schott Corporation und Apex von Life Bioscience.[5] Photoempfindliches Glas wurde als holographisches Material verwendet, um diffraktive optische Elemente für Hochleistungslaseranwendungen aufzuzeichnen.[11]

Militäranträge

Einer der Gründe für die Verzögerung zwischen der Erfindung von photosensitiven Glas und der öffentlichen Ankündigung ungefähr zehn Jahre später war die potenzielle Verwendung in militärischen Anwendungen.[8] Es ist möglich, Bilder und Wörter zu verbrennen, die in photosensitiven Glas versteckt sind, bis sie mit hoher Temperatur erhitzt werden.[2] Das Militär nutzte diese Tatsache während des Zweiten Weltkriegs, um geheime Botschaften an verwandte Truppen in Stücken von "gewöhnlichem Glas" zu senden.[2] Am anderen Ende musste die Person, die das "gewöhnliche Glas" erhielt, es nur erhitzen, um die versteckte Nachricht zu lesen.[2] Aufgrund dieser Anwendung wurde das photosensitive Glas bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs geheim gehalten.[2][9]

Gebäudetechnik

Das Gebäude der Vereinten Nationen war mit Hunderten von Quadratfuß photosensitives Glas konfrontiert[12] Bis zu seiner Renovierung von 2007, als es durch herkömmliches Glas mit einem gedruckten Muster ersetzt wurde[13]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ a b Dietrich, T.R.; Ehrfeld, W; Lacher, M; Krämer, M; Speit, B (1996). "Herstellungstechnologien für Mikrosysteme mit photoetbarem Glas". Mikroelektronische Technik. 30 (1–4): 497–504. doi:10.1016/0167-9317 (95) 00295-2.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u Paul, p. 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 "Photodefinierbare Glasverarbeitung - Khalidtantawi". Sites.google.com.
  6. ^ a b c "Verarbeitung von photosensitiven Apex -Glasstrukturen mit glatten und transparenten Seitenwänden von Khalid H Tantawi, Janeczka Oates, Reza Kamali, Nathan Bergquist und John D Williams, Journal of Micromech. & Microeng. 21 (2011)".
  7. ^ Imanieh, M.H.; Efekhari Yekta, geb.; Marghussian, V.; Aghaei, A. (August 2008). "Wirkung der Röntgenstrahlung auf die Solarisierung und Kristallisation von photosensitiven Brillen, die CE, SB, SN und AG enthalten". Journal of Nichtkristalline Feststoffe. 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 i j "Photoempfindliche Brille". Archiviert von das Original am 2008-08-28. Abgerufen 2008-08-15.
  9. ^ a b c d e f g h i j k Parker, 2003
  10. ^ Pavel, E; Tugulea, L (1997). "Fluoreszierendes photosensitives Glas - ein neuartiges Material für das optische Gedächtnis und die Fluoreszenzholographie". Journal of Solid State Chemie. 134 (2): 362–363. Bibcode:1997JSsch.134..362p. doi:10.1006/JSSC.1997.7580.
  11. ^ Glebov, Leonid B. (Juni 2007). "Photoempfindliches holographisches Glas - neuer Ansatz zur Schaffung von Hochleistungslasern". Physik und Chemie der Brille: Europäisches Journal of Glass Science and Technology Teil B. 48: 123–128.
  12. ^ Bryan, Ford Richardson (1995). Henrys Dachboden von Ford Richardson Bryan et al., S. 344. ISBN 978-0814326428. Abgerufen 2008-08-19.
  13. ^ Heintges & Associates (27. April 2017). "Hauptquartier der Vereinten Nationen Campus Renovierung von Fassaden". Docomomo uns. Abgerufen 23. Oktober, 2019. Die ursprüngliche Nordfassade wechselt vertikale Bänder aus Marmor- und Einscheibengemusterglas, einem von Corning Glass entwickelten photoempfindlichen Produkt. Dieses einzigartige Produkt, das in historischen Dokumenten als „Glaskeramikfotoform“ bezeichnet wird, konnte nicht repliziert werden. Heintges & Associates hat daran gearbeitet

Literaturverzeichnis

  • Enzyklopædia Britannica, Die neue Enzyklopædia Britannica, V.8 Macropaedia Ge-Hu, Encyclopædia Britannica, 1974, ISBN0-85229-290-2
  • Parker, Sybil P., Wörterbuch der wissenschaftlichen und technischen Begriffe. McGraw -Hill Companies, Inc., (2003) - "Photosensitive Glas", ISBN0-07-042313-x,
  • Maluf, Nadim et al.,, Einführung in die mikroelektromechanische Systemtechnik, Artech House, 2004, ISBN1-58053-590-9
  • Paul, Amal, Chemie der Brille, Springer, 1990, ISBN0-412-27820-0
  • Stookey, S. Donald, Reise in die Mitte der Kristallkugel: Eine Autobiographie, American Ceramic Society (1985), ISBN0-916094-69-3
  • Stookey, S. Donald, Erkundungen in Glas: Eine Autobiographie, Wiley-Blackwell (2000), ISBN1-57498-124-2

Externe Links