Серебрение — это химический процесс покрытия непроводящей подложки, такой как стекло , отражающим веществом для получения зеркала . Хотя металлом часто является серебро , этот термин используется для применения любого отражающего металла.
Большинство бытовых зеркал имеют «посеребренную заднюю поверхность» или «вторую поверхность», что означает, что свет достигает отражающего слоя после прохождения через стекло. Защитный слой краски обычно наносится для защиты задней стороны отражающей поверхности. [1] Такое расположение защищает хрупкий отражающий слой от коррозии, царапин и других повреждений. [2] Однако стеклянный слой может поглощать часть света и вызывать искажения и оптические аберрации из-за преломления на передней поверхности и множественных дополнительных отражений на ней, что приводит к появлению «фантомных изображений» (хотя некоторые оптические зеркала, такие как Mangins , используют это преимущество).
Поэтому прецизионные оптические зеркала обычно «посеребрены спереди» или « первая поверхность », что означает, что отражающий слой находится на поверхности по направлению к входящему свету. Подложка обычно обеспечивает только физическую поддержку и не обязательно должна быть прозрачной. Для предотвращения окисления отражающего слоя и царапания металла может быть нанесено твердое защитное прозрачное покрытие. Зеркала с фронтальным покрытием достигают отражательной способности 90–95%, когда они новые.
В Птолемеевском Египте изготавливали небольшие стеклянные зеркала, покрытые свинцом , оловом или сурьмой . [4] В начале X века персидский ученый ар-Рази описал способы серебрения и золочения в книге по алхимии , [ необходима ссылка ], но это не было сделано с целью изготовления зеркал.
Зеркала с оловянным покрытием впервые были сделаны в Европе в 15 веке. Тонкая оловянная фольга, используемая для серебрения зеркал, была известна как «tain». [5] Когда стеклянные зеркала впервые получили широкое распространение в Европе в 16 веке , большинство из них были посеребрены амальгамой олова и ртути , [ 6 ]
В 1835 году немецкий химик Юстус фон Либих разработал процесс осаждения серебра на заднюю поверхность куска стекла; эта техника получила широкое распространение после того, как Либих усовершенствовал ее в 1856 году. [7] [8] Процесс был дополнительно усовершенствован и упрощен химиком Тони Птижаном (1856). [9] Эта реакция является разновидностью реагента Толленса для альдегидов. Раствор диамминсеребра(I) смешивают с сахаром и распыляют на поверхность стекла. Сахар окисляется серебром(I), которое само восстанавливается до серебра(0), т. е. элементарного серебра , и осаждается на стекле.
В 1856-1857 годах Карл Август фон Штейнгель и Леон Фуко представили процесс нанесения сверхтонкого слоя серебра на переднюю поверхность куска стекла, создав первые стеклянные зеркала с первой поверхностью оптического качества , заменив использование зеркальных металлических зеркал в рефлекторных телескопах . [10] [ нерабочая ссылка ] Эти методы вскоре стали стандартными для технического оборудования.
Процесс вакуумного осаждения алюминия, изобретенный в 1930 году физиком и астрономом из Калифорнийского технологического института Джоном Стронгом , привел к тому, что большинство телескопов-рефлекторов перешли на алюминий. [11] Тем не менее, некоторые современные телескопы используют серебро, например, космический телескоп Кеплера . Серебро зеркала Кеплера было нанесено с помощью ионного испарения . [12] [13]
Серебрение направлено на получение некристаллического покрытия из аморфного металла (металлического стекла) без видимых артефактов от границ зерен. Наиболее распространенными методами в настоящее время являются гальванопокрытие , химическое осаждение "мокрого процесса" и вакуумное осаждение .
Электроосаждение подложки из стекла или другого непроводящего материала требует осаждения тонкого слоя проводящего, но прозрачного материала, такого как углерод. Этот слой имеет тенденцию уменьшать адгезию между металлом и подложкой. [2] (стр. 3 и 107) Химическое осаждение может привести к лучшей адгезии, напрямую или путем предварительной обработки поверхности.
Вакуумное напыление позволяет получить очень однородное покрытие с очень точно контролируемой толщиной. [2]
Отражающий слой на второй поверхности зеркала, например, бытового зеркала, часто представляет собой настоящее серебро. Современный «мокрый» процесс нанесения серебряного покрытия обрабатывает стекло хлоридом олова (II) для улучшения связи между серебром и стеклом. Активатор наносится после осаждения серебра для затвердевания оловянного и серебряного покрытий. Для долговременной прочности может быть добавлен слой меди. [14]
Серебро идеально подходит для зеркал телескопов и других сложных оптических приложений, поскольку оно имеет наилучшую начальную отражательную способность передней поверхности в видимом спектре. Однако оно быстро окисляется и поглощает атмосферную серу , создавая темный, слабоотражающий налет.
«Серебрение» на точных оптических приборах, таких как телескопы, обычно алюминиевое. Хотя алюминий также быстро окисляется, тонкий слой оксида алюминия (сапфира) прозрачен, и поэтому алюминий с высокой отражательной способностью остается видимым.
В современном серебрении алюминия лист стекла помещают в вакуумную камеру с электрически нагреваемыми нихромовыми катушками, которые могут испарять алюминий. В вакууме горячие атомы алюминия движутся по прямым линиям. Когда они ударяются о поверхность зеркала, они охлаждаются и прилипают.
Некоторые производители зеркал напыляют на зеркало слой кварца или бериллия ; другие подвергают его воздействию чистого кислорода или воздуха в печи, в результате чего образуется прочный и прозрачный слой оксида алюминия .
Первые стеклянные зеркала с оловянным покрытием изготавливались путем нанесения на стекло амальгамы олова и ртути и нагревания детали для испарения ртути.
«Серебрение» на инфракрасных приборах обычно выполняется из золота. Оно имеет наилучшую отражательную способность в инфракрасном спектре и обладает высокой устойчивостью к окислению и коррозии. Наоборот, тонкое золотое покрытие используется для создания оптических фильтров, которые блокируют инфракрасное излучение (отражая его обратно к источнику), пропуская видимый свет.
Эпизод 305 снят в Verrerie-Walker.
{{cite AV media}}: Внешняя ссылка в |quote=