Глава друга. ГОЛОВНЕ ДЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА-рефлектор
§ 34. ПРО алюмініюванням І сріблення дзеркал
Найпростіше алюмінійовані дзеркала в майстернях побутових дзеркал, які є на багатьох меблевих комбінатах. Існують дзеркальні майстерні, де відновлюються старі побутові дзеркала. Вони є в кожному більш-менш великому місті.
Перш за все відмиємо дзеркало від прилиплих шматочків смоли. Великі частинки Сколе дерев'яною паличкою з гострим кінцем. Після цього протремо дзеркало ватою, змоченою гасом або бензином. Правда, велика частина смоли розмаже по склу. Тому промивати потрібно кілька разів.
Після цього дзеркало промиваємо під краном мильною губкою. Мити краще господарським милом. Потрібно бути обережним, щоб не упустити дзеркало, краще все це робити у самого дна раковини. Після цього встановлюємо дзеркало на ребро і промокальним папером знімаємо краплі. Перед алюмініюванням промиємо дзеркало медичним спиртом і поки він не висох, сполосніть дистильованою водою.
У жодному випадків не можна давати полірувати дзеркало перед алюмініюванням, як це роблять з побутовими дзеркалами. Грубе полірування, безпечне для побутового дзеркала, може дорого обійтися у випадку з оптично точним дзеркалом. При першій-ліпшій можливості треба покрити дзеркало алюмінієвим шаром із захисним покриттям, як це роблять в оптичних майстерень для підвищення міцності покриття в десятки разів.
Сріблення має головний недолік - хімічну нестійкість шару срібла, який через півроку, а нерідко і частіше окислюється на повітрі і темніє. Сріблення доводиться повторювати регулярно. Алюмінієвий шар в цьому відношенні дуже стійкий і зберігає свої властивості роки, але він вимагає досить складного обладнання.
Ми опишемо один з трьох процесів сріблення розроблених Брешіром. Ці способи описані в багатьох роботах хоча і з деякими змінами [4, 28].
Цей процес застосовувався в другій половині минулого і на початку нашого століття для сріблення астрономічних дзеркал і в тому числі найбільших.
Насамперед зазначимо, що головна умова успіху - абсолютна чистота у всьому. Реактиви повинні бути хімічно чистими і мати знак "ХЧ". Вода обов'язково дистильована.
Перед початком сріблення попередньо чистять поверхню дзеркала спиртом, а пізніше найскрупульознішим протирають азотною кислотою. Для цього кінець скляної палички обмотують гигроскопической ватою достатньої товщини для того, щоб не подряпати поверхню дзеркала. Кожна ділянка дзеркала повинен бути ретельно очищений. Важливо, щоб жодна частина дзеркала не підсихали. Якщо це сталося, то потрібно обов'язково знову чистити всю поверхню. Протирати потрібно з великим терпінням.
Від азотної кислоти дзеркало промивають спочатку простий, а потім дистильованою водою. Після цього дзеркало занурюють в емальований або скляний миску наповнену водою. У цій посудині дзеркало залишається до самого сріблення. Весь цей час жодна ділянка дзеркала не повинен висихати.
Скільки потрібно реактивів для сріблення? Основний з них - азотнокисле срібло (ляпіс), який можна спробувати купити в аптеці. Кількість ляпісу чисельно дорівнює площі поверхні дзеркала, вираженої в см і поділеній на 30. Наприклад, для сріблення 150-мілі метрового дзеркала знадобиться 6-7 г азотнокіслотного срібла.
За два-три тижні до сріблення потрібно приготувати відновлює розчин наступного складу:
Цукор-рафінад. 90 г
Азотна кислота (щільність 1,22). 4 мл
Чистий етиловий спирт. 175 г
Дистильована вода. до 1 л
Якщо немає можливості приготувати цей розчин заздалегідь, можна прискорити його дозрівання і в скляній або емальованому посуді прокип'ятити розчин цукру і азотної кислоти у воді, а після його охолодження долити невеликими частинами винний спирт.
Срібно розчин (готується перед самим сріблення)
А. Дистильована вода. 300 мл
Азотнокисле срібло. 20 г
Міцний нашатирний спирт
Б. Дистильована вода. 100 мл
Їдке калі. 10 г
В. Дистильована вода. 30 мл
Азотнокисле срібло. 2 г
Розчин А. Після повного розчинення азотнокислого срібла по частинах піпеткою додається нашатирний спирт. Розчин стає темно-коричневого і навіть чорним. Повільно додають нашатирний спирт, поки розчин не стане прозорим. Після цього в розчин А вливають розчин Б. Суміш знову стає темнокоричневой. Знову по частинах додають нашатирний спирт, постійно помішуючи скляною паличкою до тих пір, поки розчин знову не стане прозорим. Його колір світлокоричневий або соломенножелтий.
Далі, постійно помішуючи, поки є розчин В, додають його в майбутню суміш до тих пір, поки вона не перестане темніти. В кінці розчин помутніє. Після цього його фільтрують через гигроскопическую вату.
Коли срібно розчин готовий, в нього вливають з постійним помішуванням відновлює розчин близько 6 мл на кожен грам розчиненого азотнокислого срібла. Відразу ж все це виливають на дзеркало, яке перебуває досі під шаром води завтовшки приблизно 10 мм, яку не потрібно зливати до закінчення сріблення.
Через три-вісім хвилин сріблення закінчиться. Швидкість залежить від температури, яка не повинна перевищувати 18 ° С. Добре попередньо провести весь процес сріблення на невеликому дзеркалі, щоб визначити і час і чистоту реактивів.
Після того, як розчин вилитий на дзеркало, сильно перемішують його, щоб утворюється щільний осад не випадав на поверхню дзеркала. Вкрай обережно протирають всю поверхню гигроскопической ватою. Щоб до висихання срібного шару уникнути дії на нього повітря, дзеркало для огляду виймають всього на 1-2 секунди *). Після закінчення процесу розчин зливають і відразу обполіскують свіжий шар срібла спочатку простий, а потім дистильованою водою. Якщо на шарі утворилися плями, під час ополіскування обережно протирають шар ватою.
Після цього ставлять дзеркало вертикально для сушки. Трьома-чотирма шарами промокальним папери промокають шар срібла і прибирають збігають вниз краплі краєм промокашки. Через кілька годин, а краще на наступний день, можливо, доведеться шар срібла полірувати, якщо на ньому є трохи матовий наліт. Полірують без будь-якого натиску круговими рухами за допомогою сухого крокусу або поліріта, нанесеного на тампон з найніжнішою замші, навернути на вату. Полірування припиняють, як тільки дзеркало рівномірно по всій поверхні заблищить рівним дзеркальним блиском.
Після закінчення сріблення потрібно переконатися в тому, що товщина шару срібла достатня. Дивлячись через шар на яскраву електричну лампу, ми повинні ледь бачити синій чи фіолетовий волосок. Занадто світлий волосок говорить про порівняно тонкому шарі і можливих великих втратах світла в телескопі, а невидимий волосок вказує на занадто товстий шар і можливі нерівності в його товщині, що псують точну фігуру дзеркала.
В ході сріблення утворюються вибухонебезпечні сполуки срібла (гримуче срібло), які виділяються на поверхні у вигляді плаваючих чорних лусочок. Тому всі роботи ведуть при температурі не вище 15-18 0. срібно розчин готується тільки перед самим використанням, а після закінчення сріблення негайно виливається, навіть якщо в ньому ще збереглося якусь кількість азотнокислого срібла. Працювати краще в окулярах. У спекотну погоду судини з розчинами краще обкласти льодом.
Спосіб алюмінування дзеркал був розроблений в 30-і роки нашого століття Джоном Стронгом [28]. Він заснований на випаровуванні алюмінію у вакуумі. Вольфрамова спіраль обмотується алюмінієвою фольгою товщиною 0,1 мм. При нагріванні до 600 ° С алюміній розплавляється, але не стікає, а змочуючи вольфрам, залишається на ньому. Коли температура спіралі досягає 1200 ° С, енергія атомів алюмінію в розплаві досягає такої величини, що вони залишають розплав і зриваються про поверхні, рухаючись в різних напрямках.
Розглянемо схему установки для алюмінування невеликих дзеркал. Вольфрамова спіраль для рівномірності покриття згинається по колу трохи меншого діаметру, ніж дзеркало і встановлюється від нього на відстані близько одного радіуса дзеркала.
Товщина дроту приблизно 0,7-0,8 мм і розрахована на напругу 10-20 В при силі струму 30-40 А. В цьому випадку шар алюмінію на дзеркалі товщиною 0,1 мкм утворюється за 10-20 с. Основна частина часу процесу йде на відкачування повітря і повільну розгерметизацію установки.
Процес протікає при високому вакуумі близько 10 -4 -1О -5 мм ртутного стовпа або близько 10 -7 -10 -8 технічної атмосфери. При такому тиску молекул газів повітря так мало, що зриваються з випарника атоми алюмінію перетинають обсяг без зіткнень з молекулами газів повітря, осідаючи на поверхні скла.
Для отримання високого вакууму доведеться користуватися двома насосами: для попереднього відкачування - звичайним роторним, а високий вакуум виходить за допомогою ртутного, молекулярного або масляного дифузного насосів. Особливу увагу потрібно приділити герметизації всієї установки. Для цього всі з'єднання і щілини повинні бути промазати еластичність замазкою "герметик". Витік тим неприємніше. чим вище вакуум. Наприклад, відкачування одного кубічного міліметра повітря при тиску 10 -4 мм рт. стовпа вимагає такої ж роботи, як і при відкачуванні декількох літрів повітря при нормальному тиску.
Перед алюмініюванням поверхню дзеркала миється так само, як і при сріблення. Але навіть в цьому випадку на поверхні скла можуть накопичуватися адсорбовані гази. Щоб усунути цей заважає алюмінювання шар, дзеркало попередньо нагрівають до температури 60-80 ° С.
Розглянемо причини браку при алюмініюванням. Одна з них полягає в тому, що недостатньо чисте дзеркало перед алюмініюванням має спочатку хороший шар, який через одну-дві доби темніє і може навіть "посивіти".
Поверхня алюмінію швидко темніє одразу після того, як дзеркало вийнято з-під ковпака. Це результат недостатнього вакууму. Інша причина - недостатньо чистий алюміній. Втрати світла навіть на злегка потемнілому дзеркалі значні. Єдиний вихід у всіх цих випадках - тільки повторне алюминирование. Шар алюмінію змивається розчином їдкого лугу (NаОН або КОН). яким змочується ватний тампон, навернений на кінець скляної палички. Працювати з розчинами їдких лугів треба обережно, найкраще в гумових рукавичках і захисних окулярах. Рясно змочивши алюмінієвий шар розчином лугу, з помірним тиском протирають поверхню до повного розчинення алюмінію. Після цього дзеркало миється водопровідною водою і заново чиститься.
*) Ще краще паралельно з головним дзеркалом в тому ж посудині тримати один-два шматки скла і контроль за сріблення вести по ним.