Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)

На основі зарядово-розмірних параметрів іонів і з урахуванням іонності зв’язку запропоновано критерій основності неорганічних сполук у конденсованому стані. Встановлено загальні закономірності утворення складних (різнокатіонних та різноаніонних) неорганічних сполук – перспективних матеріалі...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вісник НАН України
Дата:	2013
Автор:	Тімухін, Є.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Теми:	Молоді вчені
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/67643
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.) / Є.В. Тімухін // Вісн. НАН України. — 2013. — № 7. — С. 70-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860248474163871744
author	Тімухін, Є.В.
author_facet	Тімухін, Є.В.
citation_txt	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.) / Є.В. Тімухін // Вісн. НАН України. — 2013. — № 7. — С. 70-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Вісник НАН України
description	На основі зарядово-розмірних параметрів іонів і з урахуванням іонності зв’язку запропоновано критерій основності неорганічних сполук у конденсованому стані. Встановлено загальні закономірності утворення складних (різнокатіонних та різноаніонних) неорганічних сполук – перспективних матеріалів для інтерференційної оптики. Показано, що параметр основності дозволяє прогнозувати напрямок обмінних реакцій, які є основою дії легувальних добавок до фторидних або сульфідних матеріалів у процесах зв’язування (дезактивації) і повного усунення оксигеновмісних домішок. Вибрані добавки дають змогу значно підвищити оптичну прозорість і механічну міцність одержуваних оптичних покриттів. На основе зарядово-размерных параметров ионов и с учетом ионности связи предложен критерий основности неорганических соединений в конденсированном состоянии. Установлены общие закономерности образования сложных (разнокатионных и разноанионных) неорганических соединений — перспективных материалов для интерференционной оптики. Показано, что параметр основности позволяет прогнозировать направление обменных реакций, которые являются основой действия легирующих добавок к фторидным или сульфидным материалам в процессах связывания (дезактивации) и полного устранения кислородсодержащих примесей. Избранные добавки позволяют значительно повысить оптическую прозрачность и механическую прочность получаемых оптических покрытий. On the basis of the charge-size parameters of ions and basing on ionicity of bonds, a new criterion of basicity of inorganic compounds in the condensed state is proposed. The general regularities of the formation of complex (with mixed cation or anion) inorganic compounds — novel materials for interference optics are established. It is shown that this parameter makes possible to anticipate the direction of the exchange reactions, which are the basis of action of the alloying additives to fluoride and sulfide materials of the binding process (deactivation) and complete elimination of oxygen-containing impurities. Selected additives can significantly improve the optical transparency and mechanical durability of obtained optical coatings.
first_indexed	2025-12-07T18:39:55Z
format	Article
fulltext	70 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 7 МОЛОДІ ВЧЕНІ © Є.В. Тімухін, 2013 УДК 546.05 Є.В. ТІМУХІН Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського Національної академії наук України Люстдорфська дорога, 86, Одеса, 65080, Україна СКЛАДНІ ФТОРИДИ ТА СУЛЬФІДИ МЕТАЛІВ ЯК ПЕРСПЕКТИВНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНОЇ ОПТИКИ За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 року На основі зарядово-розмірних параметрів іонів і з урахуванням іонності зв’язку запропоновано кри- терій основності неорганічних сполук у конденсованому стані. Встановлено загальні закономірності утворення складних (різнокатіонних та різноаніонних) неорганічних сполук – перспективних матеріа- лів для інтерференційної оптики. Показано, що параметр основності дозволяє прогнозувати напрямок обмінних реакцій, які є основою дії легувальних добавок до фторидних або сульфідних матеріалів у про- цесах зв’язування (дезактивації) і повного усунення оксигеновмісних домішок. Вибрані добавки дають змогу значно підвищити оптичну прозорість і механічну міцність одержуваних оптичних покриттів. Ключові слова: фториди, сульфіди, оксигеновмісні домішки, кислотність-основність, легувальні добавки, тонкошарові покриття, інтерференційна оптика. Оптичні тонкошарові покриття належать до числа функціональних покриттів і знахо- дять широке застосування в сучасному світі: у виробництві лінз окулярів, різноманітних приладів військового і рятувального спря- мування (прилади нічного бачення, тепло- та ІЧ-візори), енергоощадних, лазерних і космічних технологіях та інших галузях тех- ніки. На сьогодні існує велика кількість хіміч- них і фізичних методів отримання тонкоша- рових покриттів, однак основним залиша- ється метод термічного випаровування у вакуумі. Він має низку переваг (експрес- ність, відносно низька вартість, простота технології тощо), але основним його недо- ліком є високий ступінь зносу елементів ви- парної системи та зниження внаслідок цього якості одержуваного покриття [1]. Враховуючи необхідні властивості по- криттів та методи їх отримання, до вихідних плівкоутворювальних матеріалів (ПУМ) висувають такі вимоги: певний рівень оптич- них характеристик (ширина області прозо- рості матеріалу, показник заломлення та його дисперсія, коефіцієнти розсіювання й поглинання); високі механічні (міцність, ад- гезія до підкладки) та хімічні властивості (низька розчинність у воді, кліматична стій- кість, стійкість до окиснення в умовах екс- плуатації, сумісність з іншими матеріалами); мала токсичність; низька вартість; доступ- ність і деякі інші специфічні влас тивості, наприклад електропровідність. Основні сполуки, що застосовують як ПУМ, — це бінарні оксиди, фториди й халь- 71ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 7 МОЛОДІ ВЧЕНІ когеніди. Для цих сполук характерна загаль- на поведінка в умовах термічного випаро- вування у вакуумі: диспропорціонування з утворенням кисню, фтору і халькогену від- повідно. Їм властива також взаємодія окси- геновмісних домішок з елементами ви парної системи (човники з Mo, Ta), що при зводить до зниження оптичних та екс плуатаційних параметрів покриттів. Тому основним на- прямом у хімії оптичних ПУМ є створен- ня матеріалів, позбавлених вищезазначених не доліків. Для прогнозування властивостей і проце- сів взаємодії у твердофазних системах за- пропоновано використання кислотно-ос нов- них уявлень [2] (див. табл.). За загальноприйнятими уявленнями, хі- мічна сполука є одночасно носієм основних і кислотних властивостей, при цьому кис- лотні властивості пов’язані з катіоном, а основні — з аніоном. Запропоновано розра- ховувати основність сполуки (Осполуки) за формулою, що враховує зарядово-розмірні характеристики іонів, які входять до складу сполуки, а також іонність (обчислену за рів- нянням, запропонованим Полінгом) [2, 3]: Осполуки = I · zA · rK 2 , rA 2 zK де І — іонність зв’язку; zA, zK — заряди аніона, катіона; rA, rK — радіуси аніона, катіона. Значення основності, оцінені за цим спів- відношенням, добре узгоджуються із загаль- ноприйнятими уявленнями. Так, основність зменшується при переході від оксидів до фторидів, сульфідів і, далі, хлоридів мета- лів, а також від сполук лужних металів до сполук лужноземельних, рідкісноземельних і, далі, d- і р-металів. Аналіз матеріалів свідчить, що сполуки, використовувані як ПУМ, мають проміж- ний рівень основності, тобто в цих сполуках найповніше збалансовано кислотно-основні властивості. Збалансованість кислотно-основних ха- рактеристик впливає на більшість фізико- хі мічних властивостей сполук. Найбільш збалансовані за основністю-кислотністю спо- Оптичні та експлуатаційні характеристики запропонованих фторидних і сульфідних матеріалів Матеріал П ок аз ни к за ло м ле нн я Р оз сі ю ва нн я, % М ех ан іч на м іц ні ст ь, об ер ті в Фторидні матеріали з низьким показником заломлення MgF2* 1,38 0,04 2 500 MgF2–ScF3 1,40 0,03 17 000 MgF2–LuF3 1,43 0,05 16 000 MgF2–(CeF3–EuF3) 1,46 0,03 18 000 Сульфідні матеріали з високим показником заломлення ZnS* 2,30 0,19 2 600 ZnS–Gd2S3 2,37 0,05 22 500 Фторидні матеріали для середнього ІЧ-діапазону спектра YF3* 1,49 0,110 3 000 PbHfF6 1,60 0,050 10 000 Ba2MgF6 1,48 0,064 18 000 BaMgF4 1,46 0,078 18 000 * традиційні матеріали наведено для порівняння Рис. 1. Лінзи з германію з нанесеними на них сполуками PbHfF6, Ba2MgF6, BaMgF4 луки мають низьку розчинність у воді, най- вищі температури топлення і кипіння. Утво- рення ж складніших сполук (наприклад, кріоліту Na3AlF6) ще більше вирівнює кис- лотно-основні властивості порівняно з ви- хідними сполуками (фторидами натрію й 72 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 7 МОЛОДІ ВЧЕНІ алюмінію). В результаті цього розчинність кріоліту, одного з найважливіших фторид- них ПУМ, різко знижується, що й уможли- вило його застосування. Такі особливості комплексних сполук відкривають нові шля- хи до створення ПУМ, а саме до викорис- тання як ПУМ складних бінарних сполук. Параметр основності можна застосовува- ти для прогнозування перебігу реакцій утво- рення складних сполук: чим вища різниця між основностями вихідних речовин, тим вища ймовірність утворення складної спо- луки. Враховуючи обмежене число термо- динамічних даних для складних сульфідів і фторидів, це є особливо важливим. Пара- метр основності стане в пригоді також для прогнозування реакцій подвійного іонного обміну, а саме: реакція відбувається в на- прямку зменшення різниці основностей. Це добре узгоджується з термодинамічними да- ними для подібних реакцій обміну. Концепція кислотності-основності знай- шла практичне застосування у двох напря- мах розроблення і створення ПУМ: а) видалення оксигеновмісних домішок із традиційних фторидних і сульфідних ПУМ; б) створення нових матеріалів на основі комплексних сполук. Реалізовано зв’язування в менш активну форму оксигеновмісних домішок із фториду магнію і сульфіду цинку за допомогою фто- ридів і сульфідів рідкісноземельних елемен- тів, у тому числі лантанідів. Це дало можли- вість отримати покриття з рекордно висо- кими експлуатаційними характеристиками (див. табл.) [4]. Запропоновано новий оптичний матеріал для середнього ІЧ-діапазону на основі комп- лексного фториду плюмбуму й гафнію, вза- ємодія в якому відбувається за двома меха- нізмами: а) зв’язування оксигеновмісної домішки, що міститься у фториді плюмбуму, в менш активну форму; б) утворення складного фториду, що іс- тотно знижує розчинність і реакційну здат- ність фториду плюмбуму. Покриття з цього матеріалу за своїми ха- рактеристиками значно перевершують по- криття з традиційного для середнього ІЧ- діапазону спектра матеріалу на основі фто- риду ітрію (табл., рис. 1) [5]. Розроблено новий оптичний матеріал для середнього ІЧ-діапазону на основі комплек- сного фториду барію-магнію (табл., рис. 1). Показано, що матеріал має меншу розчин- ність, а отже, нижчий вміст оксигеновмісних домішок унаслідок зменшення гідратації, гідролізу тощо. Покриття з такого матеріалу істотно перевершують покриття з традицій- ного ПУМ на основі фториду ітрію [6]. Деякі з розроблених матеріалів упрова- джено на КП СПБ «Арсенал» Державного космічного агентства України під час вико- нання проектів, пов’язаних зі створенням оптичних приладів для об’єктів космічного базування (рис. 2). Їх застосування дало змогу значно підвищити роздільну здат- ність, надійність і тривалість експлуатації оптичної апаратури. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Бубис И.Я., Вейденбах В.А., Духопел И.И. и др. Спра- вочник технолога-оптика. — Л.: Машиностроение, 1983. — 414 с. 2. Зинченко В.Ф., Тимухин Е.В., Соболь В.П. и др. Оптимиза- ция состава пленкообразующих материалов и свойств тонкопленочных покрытий интерференционной опти- ки на основе принципа основности-кислотности // Оптический журнал. — 2012. — Т. 79, № 7. — С. 75–83. Рис. 2. Супутник «Січ-2» 73ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 7 МОЛОДІ ВЧЕНІ 3. Зинченко В.Ф., Тимухин Е.В., Павлинчук С.А. и др. Основность-кислотность и растворимость фто- ридов и оксидов металлов в солевых расплавах // Электрохимия. — 2012. — Т. 48, № 10. — С. 1100– 1104. 4. Тимухин Е.В., Зинченко В.Ф., Мозговая О.В., Гор- штейн Б.А. Влияние совместного легирования добавками фторидов EuF3 и CeF3 пленкообразую- щего материала фторида магния на оптические и эксплуатационные свойства покрытий // Перспек- тивные материалы. — 2011. — № 6. — С. 65–69. 5. Тимухин Е.В., Зинченко В.Ф., Мозговая О.В., Соболь В.П. Взаимодействие в системе PbF2(PbO)–HfF4 и ее оптические свойства // Укр. хім. журн. — 2012. — Т. 78, № 1. — С. 13–18. 6. Зінченко В.Ф., Тімухін Є.В., Тарасенко С.О. та ін. Взаємодія в системі BaF2–MgF2 та її оптичні влас- тивості // Укр. хім. журн. — 2012. — Т. 78, № 2. — С. 101–105. Е.В. Тимухин Физико-химический институт им. А.В. Богатского Национальной академии наук Украины Люстдорфская дорога, 86, Одесса, 65080, Украина СЛОЖНЫЕ ФТОРИДЫ И СУЛЬФИДЫ МЕТАЛЛОВ КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ ОПТИКИ На основе зарядово-размерных параметров ионов и с учетом ионности связи предложен критерий основ- ности неорганических соединений в конденсирован- ном состоянии. Установлены общие закономерности образования сложных (разнокатионных и разноани- онных) неорганических соединений — перспективных материалов для интерференционной оптики. Показа- но, что параметр основности позволяет прогнозиро- вать направление обменных реакций, которые явля- ются основой действия легирующих добавок к фто- ридным или сульфидным материалам в процессах связывания (дезактивации) и полного устранения кислородсодержащих примесей. Избранные добавки позволяют значительно повысить оптическую про- зрачность и механическую прочность получаемых оптических покрытий. Ключевые слова: фториды, сульфиды, кислород- содержащие примеси, кислотность-основность, леги- рующие добавки, тонкослойные покрытия, интерфе- ренционная оптика. Ie.V. Timukhin Bogatsky Physicochemical Institute of National Academy of Sciences of Ukraine 86 Lustdorfska Doroga, Odesa, 65080, Ukraine COMPLEX FLUORIDES AND SULFIDES AS NOVEL MATERIALS FOR INTERFERENCE OPTICS On the basis of the charge-size parameters of ions and basing on ionicity of bonds, a new criterion of basicity of inorganic compounds in the condensed state is proposed. The general regularities of the formation of complex (with mixed cation or anion) inorganic compounds — novel materials for interference optics are established. It is shown that this parameter makes possible to anticipate the direction of the exchange reactions, which are the ba- sis of action of the alloying additives to fluoride and sulfide materials of the binding process (deactivation) and complete elimination of oxygen-containing impuri- ties. Selected additives can significantly improve the op- tical transparency and mechanical durability of obtained optical coatings. Keywords: fluorides, sulfides, oxygen-containing im- purities, acidity-basicity, alloying additives, thin-film coat- ings, interference optics. 74 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2013, № 7 МОЛОДІ ВЧЕНІ Кандидат хімічних наук, науковий співробітник Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України. Єгор ТІМУХІН У 2004 р. закінчив з відзнакою хімічний фа- культет Одеського на ціо - нального університету ім. І.І. Мечникова і всту- пив до аспірантури Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України. У 2008 р. за- хистив кандидатську дисертацію на тему «Спо- луки й композиції фторидів і оксидів Eu(III,II) і Mg, Al, Pb, Sc, Hf: взаємодія й оптичні властиво- сті» (науковий керівник — доктор хімічних наук, професор В.Ф. Зінченко). Є співавтором 30 наукових праць та 10 патен- тів України. Лауреат Премії Верховної Ради України най- талановитішим молодим ученим у галузі фун- даментальних і прикладних досліджень та нау- ково-технічних розробок за 2012 р. (разом з кандидатом хімічних наук С.О. Павлінчук та Г.В. Не чипоренко). Коло наукових інтересів — фториди металів, неорганічні сполуки рідкісноземельних елемен- тів, тонкошарові інтерференційні покриття, ви- сокотемпературні сольові розтопи.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-67643
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0372-6436
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:39:55Z
publishDate	2013
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	Тімухін, Є.В. 2014-09-09T17:45:38Z 2014-09-09T17:45:38Z 2013 Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.) / Є.В. Тімухін // Вісн. НАН України. — 2013. — № 7. — С. 70-74. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/67643 546.05 На основі зарядово-розмірних параметрів іонів і з урахуванням іонності зв’язку запропоновано критерій основності неорганічних сполук у конденсованому стані. Встановлено загальні закономірності утворення складних (різнокатіонних та різноаніонних) неорганічних сполук – перспективних матеріалів для інтерференційної оптики. Показано, що параметр основності дозволяє прогнозувати напрямок обмінних реакцій, які є основою дії легувальних добавок до фторидних або сульфідних матеріалів у процесах зв’язування (дезактивації) і повного усунення оксигеновмісних домішок. Вибрані добавки дають змогу значно підвищити оптичну прозорість і механічну міцність одержуваних оптичних покриттів. На основе зарядово-размерных параметров ионов и с учетом ионности связи предложен критерий основности неорганических соединений в конденсированном состоянии. Установлены общие закономерности образования сложных (разнокатионных и разноанионных) неорганических соединений — перспективных материалов для интерференционной оптики. Показано, что параметр основности позволяет прогнозировать направление обменных реакций, которые являются основой действия легирующих добавок к фторидным или сульфидным материалам в процессах связывания (дезактивации) и полного устранения кислородсодержащих примесей. Избранные добавки позволяют значительно повысить оптическую прозрачность и механическую прочность получаемых оптических покрытий. On the basis of the charge-size parameters of ions and basing on ionicity of bonds, a new criterion of basicity of inorganic compounds in the condensed state is proposed. The general regularities of the formation of complex (with mixed cation or anion) inorganic compounds — novel materials for interference optics are established. It is shown that this parameter makes possible to anticipate the direction of the exchange reactions, which are the basis of action of the alloying additives to fluoride and sulfide materials of the binding process (deactivation) and complete elimination of oxygen-containing impurities. Selected additives can significantly improve the optical transparency and mechanical durability of obtained optical coatings. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Молоді вчені Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.) Сложные фториды и сульфиды металлов как перспективные материалы для интерференционной оптики Complex fluorides and sulfides as novel materials for interference optics Article published earlier
spellingShingle	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.) Тімухін, Є.В. Молоді вчені
title	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)
title_alt	Сложные фториды и сульфиды металлов как перспективные материалы для интерференционной оптики Complex fluorides and sulfides as novel materials for interference optics
title_full	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)
title_fullStr	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)
title_full_unstemmed	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)
title_short	Складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 26 грудня 2012 р.)
title_sort	складні фториди та сульфіди металів як перспективні матеріали для інтерференційної оптики (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні президії нан україни 26 грудня 2012 р.)
topic	Молоді вчені
topic_facet	Молоді вчені
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/67643
work_keys_str_mv	AT tímuhínêv skladníftoriditasulʹfídimetalívâkperspektivnímateríalidlâínterferencíinoíoptikizamateríalaminaukovogopovídomlennânazasídanníprezidíínanukraíni26grudnâ2012r AT tímuhínêv složnyeftoridyisulʹfidymetallovkakperspektivnyematerialydlâinterferencionnoioptiki AT tímuhínêv complexfluoridesandsulfidesasnovelmaterialsforinterferenceoptics

Репозитарії

Схожі ресурси