Что такое атермальное стекло: Атермальное стекло — это какое? Преимущества и недостатки

Уравнения ахроматических и атермальных дублетов

Распространенным оптическим элементом является ахроматический дублет, в котором для коррекции цвета используются положительный и отрицательный элементы из разных материалов с равной и противоположной степенью хроматической аберрации.Предполагая, что элемент находится в воздухе, ν-число (обратная дисперсия) для произвольного диапазона волн, определяемого самой длинной, самой короткой и средней длиной волны, дается уравнением 5. Если уравнения 6 и 7 удовлетворяются, результатом является ахроматический дублет. Оптимальное решение — это решение, которое содержит два элемента с наибольшей разностью ν-чисел: Δν.

Чем больше Δν, тем больше фокусное расстояние (меньшая мощность) и меньшие радиусы (уменьшаются аберрации и улучшаются оптические характеристики). Посмотрев на карту стекла, легко визуально выбрать корону и бесцветное стекло, у которых есть большая разница в числах ν.Аналогичным образом, мы можем использовать обратный термооптический коэффициент (уравнение), обычно называемый тепловым числом ν, в наших ахроматических уравнениях для создания атермального дублета (уравнения 8 и 9). Если мы спроектируем дублет, в котором выполняются уравнения ахроматического дублета и атермального дублета (уравнения 6-9), в результате получится ахротермическая система: система, которая одновременно является ахроматической и атермической (уравнение 10).

Построив график зависимости теплового ν-числа (ν _T ) от цветного ν-числа, мы можем визуально идентифицировать два материала, которые можно использовать для разработки ахротермической системы. Учитывая уравнение для прямой (y = mx + b, где m — наклон, а b — точка пересечения по оси Y), мы видим, что если мы установим точку пересечения по оси y равной нулю и выберем материал (ν ₁ , ν _T1 ) наклон m = ν _T1 / ν ₁ . Из уравнения дублетного ахротерма мы знаем, что хотим, чтобы наклон двух разных материалов был одинаковым, чтобы добиться цветокоррекции и атермализации; любые два материала, которые могут быть соединены линией, проходящей через источник, обеспечат ахротермическое решение.Как показано на рисунке 2, IG5 и AMTIR1 обеспечат почти ахротермическое решение в воздухе для LWIR (8–12 мкм). Примечание. График не учитывает расширение какого-либо механического корпуса системы.

Графический метод выбора ахротермного стекла и материалов корпуса

Альтернативой графику зависимости теплового ν-числа (ν _T ) от цветного ν-числа является построение графика зависимости термооптического коэффициента (β) отν-число обратного цвета. ¹ Этот метод не только помогает идентифицировать два доступных оптических материала, но также помогает определить КТР материала корпуса, необходимого для ахротермического раствора в корпусе. Как показано на рисунке 3, точка пересечения по оси y обеспечивает необходимый материал корпуса через линию, которая проходит через два материала и пересекает ось y. В случае отсутствия единого материала корпуса с требуемым КТР требуемый КТР может быть достигнут с использованием биметаллического корпуса или альтернативного решения для механического монтажа.

Важно отметить, что этот метод по-прежнему предполагает, что dn / dT воздуха меньше, чем у оптических материалов; в то время как это верно для инфракрасных систем, dn / dT воздуха необходимо учитывать для систем, работающих в видимом спектре. Для получения более подробной информации об этих и других графических методах атермализации, пожалуйста, обратитесь к указанным источникам.

Список литературы

• Шверц, Кэти, Дэн Диллон и Скотт Спарролд.«Графический выбор оптических компонентов и материала корпуса для цветокоррекции и пассивной атермализации». Труды SPIE, том. 8486: Текущие разработки в области дизайна линз и оптической инженерии XIII , 11 октября 2012 г.
• Шверц, Кэти, Адам Бублиц и Скотт Спарролд. «Преимущества использования специального халькогенидного стекла для пассивно атермализированных систем визуализации LWIR с коррекцией цвета». Труды SPIE, том. 8353: Инфракрасная технология и приложения XXXVIII , 31 мая 2012 г.

Библиография

¹ Тамагава, Ясухиса, Сатоши Вакабаяси, Тору Таджиме и Цутому Хашимото. «Дизайн многолинзовой системы с атермальной диаграммой». Прикладная оптика 34, вып. 33 (1 декабря 1994 г.): 8009-013.

Aschua — Rudolf Uhlen GmbH — Arbeitsschutz — Интернет-магазин

Атермальное превосходство: SiC по сравнению с телескопами из алюминия и стекла для малых спутников — Aperture Optical Sciences

(OTA), выполненные из карбида кремния (SiC), обеспечивают преимущества в производительности для космических приложений, но в основном используются в государственном секторе.Новое поколение легких и термостойких конструкций доступно на рынке, что позволяет распространить применение SiC на небольшие спутники.

Одной из основных проблем при проектировании спутниковых телескопов является способность сохранять рабочие характеристики в тепловых условиях низких околоземных орбит (НОО). В этом примечании к применению сравниваются анализы термостойкости двух аналогичных OTA, разработанных AOS, одного из карбида кремния и одного из алюминия со стеклянными зеркалами. Влияние изменений температуры в условиях замачивания на разрешенное расстояние до земли (GRD) исследуется с помощью анализа изображений.

SiC обладает наивысшим сочетанием удельной жесткости (E / ρ) и термической стабильности (k / α) среди всех материалов оптического качества. Эти свойства делают SiC идеальным для поддержания оптических и механических характеристик во время запуска и в динамических тепловых условиях низкой околоземной орбиты (НОО).

Рис. 1. Свойства материала и расчетная удельная жесткость в зависимости от коэффициента термической деформации для широко используемых материалов для зеркал. Свойства POCO Graphite SuperSiC-Si, 6061-T6 Aluminium и Corning HPFS Fused Silica

SiC vs.ТРАДИЦИОННЫЕ ТЕЛЕСКОПЫ AL-GLASS

Небольшие спутниковые OTA обычно требуются для соответствия оптическим характеристикам в диапазоне температур приблизительно от -30 ° C до + 40 ° C для приложений LEO. Проведенный анализ исследует влияние фокуса и GRD в зависимости от температуры. Конструкция телескопа, использованная в анализе, представляет собой двухзеркальную отражающую систему с прозрачной апертурой 125 мм, предназначенную для обеспечения GRD ≤ 7,5 м для длин волн ближнего ИК-диапазона на высоте 500 км.

Рисунок 2 и 3: Вид в разрезе 125-мм телескоп AOS, конструкция

Графики функции рассеяния точки (PSF) показаны при -30, -20, +20 и + 40 ° C для телескопов из карбида кремния и алюминия и стекла.Узкий PSF соответствует меньшему размытию изображения на детекторе. Преобладающим воздействием на телескоп в результате изменения температуры является смещение оптики, которое вызывает расфокусировку (и, следовательно, размытость изображения на детекторе). На рисунке 12 показано сравнительное смещение фокуса в системах SiC и алюминий-стекло. Размытие изображения иллюстрируется PSF в результате различных сдвигов фокусного расстояния (рис. 4-11). Затем рассчитывается влияние на GRD. (Рисунок 13). Эта разница в чувствительности к тепловому поглощению также является показателем относительной чувствительности к температурным градиентам, которые гораздо сложнее исправить на низких околоземных орбитах.

Рис. 13: Зависимость разрешенного расстояния от земли (GRD) от температуры для телескопов из карбида кремния и стекла и алюминия от -30 до + 40 ° C.

ВЫВОДЫ:

• Система SiC поддерживает расчетный GRD в типичном требуемом диапазоне температур (± 35 ° C).

• Характеристики системы алюминий-стекло быстро ухудшаются даже после ± 2 ° C по сравнению с оптимальным значением GRD.

Тепловые свойства SiC позволяют создавать телескопические системы, превосходящие по характеристикам алюминиево-стеклянные телескопы.В условиях выдержки смещение фокуса SiC номинально равно нулю. Кроме того, SiC демонстрирует до 37 раз лучшие характеристики в диапазоне температур для разрешенных расстояний до земли по сравнению с алюминиево-стеклянными телескопами в условиях термической выдержки. Реальные сценарии представляют собой более сложные задачи, которые раскрывают еще более широкие преимущества оптимизированного выбора материалов.

АВТОРЫ:

Дэйв Эйкенс; Savvy Optics Corp., Честер, CT 06412

Кевин Дальберг, Чип Раган, Флемминг Тинкер; Aperture Optical Sciences Inc., Meriden, CT 06450

СПРАВОЧНИК:

1. KJ Kasunic, D Aikens, D. Swabowski, C. Ragan, F. Tinker, «Технические и стоимостные преимущества телескопов из карбида кремния для малых спутниковых изображений», SPIE Optical Engineering and Applications, Сан-Диего, 2017, статья № 10402-11.

2. Тинкер, Ф., Синь, К., «Асферическая отделка стекла и оптики SiC», Изготовление и тестирование оптики, Монтерей, Калифорния, США, 24-28 июня 2012 г., Figuring and Finishing Science (OM4D),

3.«Справочник SAGE по дистанционному зондированию», T. A. Warner, M.D. Nellis, G.M. Foody, (SAGE Publications Ltd., Лондон, 2009 г.), 101-102.

4. F.P. Инкропера, Д. ДеВитт, Т. Бергман, А. Лавин, «Введение в теплопередачу», (Wiley Publishing, Нью-Джерси, 2006), пятое издание.

5. Свойства материала SuperSiC [онлайн], POCO Graphite, http://poco.com/MaterialsandServices/tabid/124/Default.aspx [22 июня 2017 г.].

Атермальное флюидирование стекол | Nature Communications

Фотоманипуляция аминоазобензола SAM

Изучаемая азосистема (dMR) является производным красителя метилового красного ¹⁹ , показанного на рис.1а, синтезированы и ковалентно прикреплены к стеклянным подложкам с образованием плотных фотоактивных SAM, как показано на рис. 1b. Освещение азобензолов поляризованным светом приводит к анизотропной ориентации молекул, поскольку молекулы имеют тенденцию выстраиваться в направлении, в котором фото-рандомизация их ориентации минимальна, то есть с моментами фотовозбуждения транс-цис (приблизительно по длинной оси молекулы) по нормали к падающей поляризации ^20,10,11 . Мы изучили фотоориентацию и релаксацию dMR SAM путем временного воздействия на них поляризованного света с длиной волны 514 нм и измерения динамики результирующего двулучепреломления в плоскости на длине волны 632 нм с использованием высокочувствительного поляриметра ²¹ .Два актиничных луча с длиной волны 514 нм, один линейно поляризованный насос (LP, плоская поляризация p ) и один циркулярно поляризованный (CP) насос освещают образец при падении, близком к нормальному, и могут включаться и выключаться с помощью 40 Время отклика -мкс при использовании электрооптических затворов на сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

( a ) Молекулярная структура dMR, синтезированная и связанная со стеклом, демонстрирующая поверхность VDW азохромофорного ядра, молекулярный дипольный момент d (розовый), длинную ось азо-ядра и переход хромофора момент т (синий).Угол между осью сердечника и плоскостью поверхности составляет ψ ≈25 °. ( b ) Эскиз структуры в плоскости с ориентацией в плоскости в результате падающего света, поляризованного вдоль p (зеленая стрелка), показывающий VDW-проекции ядер dMR на плоскость поверхности (желто-зеленый), крепления страховок к поверхности (голубой), ориентация диполя d и его азимутальная ориентация φ . Этот рисунок хорошо отображает экспериментальную среднюю поверхностную плотность.( c – e ) Все фотоиндуцированные изменения в dMR SAM происходят из-за отдельных событий, в которых поглощение одного фотона указанной поляризации возбуждает молекулу (розовая), вызывая изомеризацию и переориентацию. ( d ) Из-за связок соседние молекулы должны проходить друг над другом или протискиваться мимо соседних привязок, что приводит к локально ориентированному стекловидному состоянию, стабилизированному большим барьером U _th ~ k _B ( 7500 К). Изолированное поглощение фотонов производит такие события с квантовой эффективностью QELF ~ 1 (одно событие / поглощенный фотон / молекула), потому что фотоиндуцированная атака барьера происходит при T = 800 K, что превышает стеклование для такой локальной переориентации.

Ядро метилового красного дМР прикреплено к поверхности стекла короткой алкильной единицей из четырех одинарных связей C – C, что дает средний угол между длинной осью ядра и плоскостью поверхности ψ ~ 25 ° , показанный на рис. 1a ^22,19 , и допускает переориентацию и трансляцию ядра на ~ 1 нм. На рисунке 1b схематически показана геометрия локально ориентированного состояния с молекулами, представленными стержнями, имеющими азимутальную ориентацию φ и отношением длины к ширине, соответствующим отпечатку ван-дер-ваальсова (VDW) формы ядра на рис.1а, с привязными ремнями, случайно прикрепленными к поверхности, в местах, обозначенных синими кружками. Измерения оптического поглощения (дополнительное примечание 1) дают площадь поверхности на молекулу S = 0,55 нм ² . Сравнение с площадью отпечатка VDW S _м = 0,45 нм ² на рис. 1b показывает, что монослой плотно упакован, с моментами перехода n-π * π-π *, представленными t , практически параллельно плоскости интерфейса (рис.1а).

Ориентация в плоскости была индуцирована в монослоях освещением LP, так что поляризация зонда и средняя длинная ось молекулы в плоскости, директор n ≡ t ( φ ), были равны + 45 ° и -45 ° от поляризации LP соответственно. В этой геометрии индуцированное двулучепреломление в плоскости Δ n может быть получено из передачи T через анализатор скрещенного зонда с использованием Δ n ( λ / πd ) T ^1/2 , где d = 0.5 нм — это средняя толщина азосердца, принимаемая за толщину пленки SAM (Дополнительные методы, дополнительные рисунки S1 и S2). Сверхнизкая утечка поляриметра при погасании, T _мин = 2,4 × 10 ⁻¹⁰ , позволяет измерять двулучепреломление SAM в плоскости всего лишь Δ n ~ 0,001.

Во время освещения dMR SAM, изначально рандомизированного по ориентации за счет тепловых флуктуаций, пучком накачки LP, начиная с t = 0, двулучепреломление в плоскости Δ n ( t ) Δ n ( t ) = n _|| — n _┴ , где n _{|| (┴)} — это индекс поляризации, параллельной (нормальной) n , увеличивается с увеличением падающей оптической плотности энергии, F (энергия / площадь) от некоторого небольшого начального фонового значения Δ n <~ 0.001, до Δ n ~ 0,14, как показано на рис. 2а и дополнительном рис. S4. Это двойное лучепреломление может быть связано с упорядочением в плоскости изомеров транс , поскольку они имеют большую анизотропию оптической поляризуемости, чем цис ²³ , и, как правило, большую анизотропию в их ориентационном распределении в условиях ориентационного горения дырок (Дополнительные примечания 2 и 3) ^24,25,26 . Двулучепреломление Δ n , которое пропорционально параметру двумерного (2D) ориентационного порядка S = 2 φ —sin ² φ >, указывает на развитие плоскости заказ с S ~ 0.5, на основе сравнения наших измеренных Δ n с величиной нематиков на основе азо ²⁷ . На вставке к рис. 2а показано, что двулучепреломление SAM зависит только от поглощенной плотности энергии (поглощенная энергия / площадь), F _A , и что начальный рост Δ n ( t ) довольно быстрый, с порядком SAM в значительной степени развивается при поглощенном флюенсе F _A ~ 1 фотон, поглощаемый на молекулу (1 Па / моль), как рассчитано на основе измеренного оптического поглощения света 514 нм, падающего на изотропный SAM.Обратите внимание, что F _A = 1 Па / моль при F = 20 мДж см ⁻² (дополнительное примечание 1) ¹⁹ .

Таким образом, Gumbel H _G ( τ ) дает функцию релаксации, которая проста, но обеспечивает высококачественные соответствия наших данных релаксации Δ n ( t ) (пурпурные кривые на рис. 2b и 3b), где мы берем Q _G ( t ) = Δ n ( t ) / Δ n (0). Q _G ( t ) масштабируется на τ _t и при длительном времени, где Q _G ( t ) <1, мы имеем Δ n ( t ) Q _G ( т ) ( т / τ _т ) ^{— η} = ( т / τ _т ) ^— k T _B / U _м = ( t / τ _t ) ^{— T / Tm} , степенной временной спад зависит только от: (i) параметра η , который является экспонентой затухания η = T / T _m , регулируется соотношением энергии тепловой активации k _B T to U _m = k _B T _m , характеристическая энергия масштабирования экспоненциального хвоста записанного barr распределение по высоте; и (ii) частота попыток преодоления барьера 1/ τ _t , которая устанавливает временной масштаб.Затухание в течение длительного времени является степенным, потому что в ходе релаксации, как только барьеры ниже определенной энергии U ( t ) были преодолены, средняя высота оставшихся барьеров всегда составляет U ( t ) + U _м . В Q _G ( t ) время «угла» на графиках log – log в значительной степени определяет τ _t , при этом значения аппроксимации показаны ромбиками на рис. 2, 3, 4. а по данным рис.3c. Большой уклон — т в значительной степени определяет η . Обнаружено, что динамический показатель моды составляет α ~ 0,8, управляя в первую очередь начальной записью, описываемой как Δ n ( t ) 1– Q _G ( t ) (Рис. 2a и Дополнительный Рис. S5). Наши основные результаты вытекают из аппроксимации распада следующим образом.

SAM стеклянная релаксация: два различных процесса преодоления барьеров

Мы идентифицируем локальный процесс, который определяет τ _t , и коллективный процесс, который увеличивает η с увеличением плотности записи.Мы начнем с обсуждения τ _t , отметив, что запись и стирание фотографий происходит посредством серии дискретных случайных событий поглощения фотонов, которые при используемых здесь интенсивностях (<1 кВт / см ⁻² ) широко распространены. разделены в пространстве-времени в результате их короткой продолжительности (~ 10 пс) и небольшого пространственного измерения (~ 1 нм, дополнительное примечание 5), как подробно описано в обсуждении событий изомеризации ниже. Это можно увидеть из рис. 3c, где доля времени, затрачиваемого освещенной молекулой на фото-события, показана в зависимости от интенсивности, в данном случае для стирания CP.Таким образом, при записи изначально случайного состояния при низкой плотности энергии, F _A <1 Па / моль, двулучепреломление, которое растет почти линейно со временем, или F _A (рис. 2a), является средняя мера локальной ориентации изолированных групп из нескольких молекул, каждое событие ориентации вызвано одним фотоном. Термический распад Q _G ( t ) соответствует рис. 2b, где τ _t = τ _th оказывается независимым от плотности записи до F _A <1 Па / моль (рис.2c) в сочетании с данными вставки на рис. 2a, которые показывают, что индуцированная Δ n ( t ) зависит только от плотности энергии даже для самой медленной (низкой интенсивности) записи, указывают на то, что тепловое время жизни изолированных ориентированных кластеров из нескольких молекул в случайном монослое составляет τ _th ~ 2 с в режиме F _A <1 Па / моль. Это ясно показывает, что ограничения, определяющие τ _th и, следовательно, U _th , являются локальными.Оценка локальной ориентационной вязкости γ может быть получена путем предположения, что ориентационная диффузия определяется константой D = k _B T /8 πγa ³ . Принимая 1 / D ~ τ _th ~ 2 с и радиус a ~ 0,5 нм, получаем γ ~ 10 ⁸ пуаз, количественно определяя стеклянную природу ориентации dMR.

Переходя на η , Q _G ( t ) подходит на рис.2b показывают, что для F _A > 1 Па / моль, где локальные области испытывают множественные события поглощения во время записи, показатель затухания η увеличивается с увеличением F _A . Поскольку термическое стирание происходит при T ≈300 K, поведение η = T / T _м для термических распадов показывает, что T _м ( F _A ) увеличивается с 500 K до 1200 K по мере того, как F _A увеличивается с 0.5–250 Па / моль, что свидетельствует о расширении экспоненциального хвоста f ( U ) до более высоких энергий и, таким образом, об углублении барьеров, определяющих f ( U ). Рис. 2d показывает, что при большом F _A , как T _m ( F _A ), так и записанное двулучепреломление Δ n ( F _A ) из рис. 2a увеличиваются в виде журнала ( F _A ), указывая на то, что постепенно улучшенный порядок записи создает все более глубокие барьеры.Усиление очень глубоких барьеров, ответственных за хвосты степенного закона в течение длительного времени, предполагает коллективный процесс, происходящий из взаимной стабилизации локально-ориентированных доменов нескольких молекул, который усиливается, когда каждая местность испытывает множественные ориентирующие события в расширенном во времени процесс написания. Молекула должна преодолеть свой локальный ориентационный барьер U _th , который не претерпевает значительных изменений с F _A , чтобы провести тест барьеров, задаваемых f ( U ), которые становятся глубже с увеличение F _A .

Переход фотоэразирования к независимому от интенсивности приподнятому локальному T

Если известен T _м ( F _A ), рис. 2b позволяет сравнить термическое затухание и затухание CP для записи с F _A = 0,5, 12 и 60 Па / моль, и, следовательно, определение из η = T _CP ( F _A ) / T _м ( F _A ) эффективной температуры T _CP для кругового поляризованного стирания, в данном случае при интенсивности стирания I _CP = 1000 мВт см ⁻² .Большие наклоны для случая CP показывают, что эффективная температура для атаки барьеров f ( U ) во время стирания CP больше, чем T = 300 K. Расчет T _CP из T _CP ( F _A ) = ηT _м ( F _A ) дает аналогичные эффективные температуры стирания, T _CP = 760 K, 710 K и 770 K для трех значений из письменного F _A , общий для термической и CP-стертой релаксации, соответственно.Это постоянство является доказательством ключевого результата: значения T _м и, следовательно, распределения высоты барьера одинаковы для термического стирания и стирания CP. Взяв T _CP = 750 K, мы можем затем определить барьер T _м ( F _A ) для различных значений F _A , вплоть до T _м ( F _A = 675 Па / моль) = 1670 K, что недоступно термически, потому что термический распад становится чрезвычайно медленным для таких больших F _A .

На рис. 3a и b показаны серии релаксационных кривых dMR SAM, ориентированно записанных с фиксированной поляризованной плотностью записи F _A = 1,25 Па / моль и стертых либо термически, либо с возрастающей интенсивностью I _CP CP свет. Для термического стирания ( I _CP = 0, T = 300 K) мы измеряем η = T / T _м = 0,51, что соответствует средней высоте ориентационного барьера T _м = 590 K наведено F _A = 1.25 па / моль при письме. Подгонка этих данных к уравнению 2 дает время испытания, τ _t , показанное ромбами для каждой кривой на фиг. 2b и 3a. Также показано время, в течение которого поглощенная плотность энергии во время стирания составляет один фотон на молекулу ( F _A = 1 Па / моль). Для термического стирания τ _th ≡ τ _t ( I _CP = 0) составляет порядка нескольких секунд. τ _т ( I _CP ), показанный на рис.3c, начинает уменьшаться с увеличением I _CP в режиме кроссовера, где скорость испытаний с фотоусилителем становится сопоставимой с термической: τ _t ( I _CP ) ~ τ _th . Для I _CP > ~ 100 мВт / см ⁻² , где τ _t ( I _CP ) << τ _th , мы обозначаем фотонно-управляемую асимптотическую вариацию τ _т ( I _CP ) как τ _ф. ( I _CP ) на рисунках 3a – c и 4d.В переходном режиме τ _t ( I _CP ) ~ τ _th ( I _CP ~ 10 мВт / см ⁻² ) распады соответствуют бимодальному модели (сплошные голубые кривые на рис. 3b), с температурным наклоном на короткое время и наклоном фото-события на долгом времени (дополнительное примечание 6). При высоком I _CP , где τ _t ( I _CP ) < τ _th , η насыщается при I _CP — независимом асимптотическом значении, η _CP = 1.50. Это соответствует эффективной температуре T _CP = η _CP T _m = 890 K, которая, согласно нашей модели энергетического ландшафта, является температурой локальной структуры, как она делает пробные попытки преодолеть свои ориентационные барьеры. Это несколько больше, чем T _CP = 740 K для SAM на рис. 2a, что типично для варианта SAM-to-SAM для T _CP , которое в наших данных в среднем составляет T _CP. = 800 ± 100 К.Тот факт, что температура T _CP становится независимой от I _CP , когда она достаточно велика, чтобы испытания были преимущественно генерированными фотонами, показывает, что T _CP не связано со средним потоком энергии. Скорее T _CP можно понимать как эффективную локальную температуру, особенность локальных переходных процессов, которые являются полностью изолированными пространственно-временными событиями даже при самых высоких интенсивностях, используемых здесь. На рисунке 3c показано изменение τ _t с I _CP , и мы видим, что в режиме высокого I _CP τ _ph ( I _CP ) изменяется как 1/ I _CP (черная пунктирная линия) и очень близко к τ _t = (1 Па / моль) / I _ACP (сплошная оранжевая линия), время, необходимое для F _A , чтобы вырасти до F _A = 1 Па / моль (дополнительное уравнение S2).Это почти равенство указывает на то, что процесс стирания CP имеет квантовую эффективность, QELF ~ 1: для каждого поглощенного фотона генерируется одна попытка преодоления барьера на молекулу.

Возвращаясь к нашей модели релаксации как локальной ориентационной диффузии, ограниченной вязкостью γ , и отмечая также, что γ τ _t , мы сразу видим, что гораздо более быстрые распады, вызванные CP-светом (рис. 2b и 3а) за счет уменьшения τ _ph ( I _CP ) при увеличении I _CP , является проявлением ориентационного флюидизации.Поэтому на рис. 3c мы также изображаем это поведение как фотоиндуцированное снижение относительной вязкости γ ( I _CP ) / γ (0), со снижением вязкости в ~ 10 ^{−5 раз.} , обнаруженный уже при относительно небольшой интенсивности лазера 1 кВт / см ⁻² . На рисунке 3c затем прямо показано, что ключевым признаком этой флюидизации является переход с увеличением I _CP до вязкости, которая обратно пропорциональна интенсивности света.Из-за низкой плотности событий в пространстве-времени (верхняя ось) освещение не производит заметного среднего нагрева, то есть псевдоожижение является «атермальным».

События фотоабсорбции / изомеризации

Поглощение фотона на длине волны 514 нм выделяет энергию hν = 2,4 эВ в азоядро dMR, достаточную для возбуждения одной гармонической степени свободы до = 29000 К. Появляется некоторая часть этой энергии. в форме, которая локально проверяет распределение молекулярного ориентационного барьера при эффективной температуре T _CP ~ 800 K.Быстрая спектроскопия ^45,46,47 , квантово-молекулярное динамическое моделирование ^18,48 и молекулярно-динамическое моделирование ¹⁷ дают полуколичественную картину этого процесса, указывая на то, что он в основном механический, с энергией фотонов, отображаемой как когерентная сила, временно действующая на окружающую среду поглощающей молекулы ^49,50 , следующим образом. После поглощения фотонов и электронного возбуждения азо-ядро возвращается в основной электронный коллектор в конфигурации переходного состояния, из которой когерентное изменение внутримолекулярной конфигурации происходит по одному из нескольких возможных путей, например, от транс до цис или от транс до транс , все из которых уменьшают внутреннюю потенциальную энергию на ~ 2 эВ (45 ккал на моль), что составляет почти всю поглощенную энергию фотонов ^18,48 .Например, преобразование ядра из транс в цис осуществляется за счет изменения двугранного угла CNNC на 180 °. В вакууме это преобразование представляет собой плавное скольжение по поверхности потенциальной энергии основного состояния в виде квазиэкспоненциальной затухающей релаксации (характерное время = 0,4 пс) ¹⁸ . В этом процессе колебательные моды молекулы термализуются, при этом энергия сводится в основном к полностью возбужденным низкочастотным колебаниям, и молекула достигает внутренней температуры ~ 1100 К ⁴⁵ .Однако в растворе почти вся энергия такого когерентного изменения формы молекулы высвобождается в виде ориентационной и трансляционной работы, совершаемой над соседними молекулами ^18,47,48 . В частности, детальное моделирование Tiberio et al. ¹⁸ показывают, что для азобензола в растворителе изменениям молекулярной формы преимущественно противодействуют межмолекулярные вязкие силы, а не внутримолекулярная диссипация, что приводит к затухающей релаксации в гораздо более длительном масштабе времени (~> 10 пс), чем в вакууме, a ожидаемая динамика (дополнительное примечание 7) и подтвержденная экспериментом ⁴⁶ .В этом случае распад становится слишком медленным, чтобы возбуждать молекулярные колебания, и потенциальная энергия азо идет главным образом на создание когерентного движения растворителя, а также на вращение и поступательное движение азо-ядра. Выделенная энергия 2 эВ соответствует ~ 30 гармоническим степеням свободы при 800 К, с помощью которых можно атаковать ориентационные барьеры молекулы. Тот факт, что квантовая эффективность для барьерных испытаний, QE ~ 1, больше, чем для транс — цис изомеризации (0.3 < QE _{транс-цис} <0,7) ⁹ является показателем того, что поглощенная энергия фотона передается соседям возбужденной молекулы, независимо от того, дойдет ли она до цис или вернется к транс ¹⁸ . МД моделирования Teboul et al. ^17,51 также показывают локализованное временное увеличение среднего квадрата молекулярного смещения и динамическую неоднородность в кластерах, окружающих изомеризующиеся молекулы.Однако это моделирование трудно использовать напрямую, потому что суммарная вложенная энергия не указывается.

Фотофлюидизация: стеклование локальных барьеров

Этот анализ показывает, что в плотной среде фотонно-индуцированное изменение формы молекулы азоядра происходит в масштабе времени 10 пс, достаточно медленно, чтобы вызвать когерентный переходный процесс силы на соседние молекулы (в отличие от молекулярных колебаний ^49,50 ), вкладывая ~ 2 эВ механической энергии, достаточной для создания ориентационного события с эффективной локальной температурой T = 800 K.Если бы только вращение вокруг коротких молекулярных осей было таким возбужденным (что маловероятно), тогда можно было бы непосредственно задействовать верхнюю оценку ~ 30 молекул. Поскольку, как правило, существуют поступательные, другие вращательные и низколежащие колебательные моды, которые также будут возбуждены, фактическое количество участвующих молекул должно быть меньше, вероятно, ограничено группами ближайших соседей (~ 7 молекул). Как отмечалось выше, начальная запись оставляет такую ​​группу с барьером U _th ~ k _B (7500 K) для переориентации.С этим барьером и температурой фотоиндуцированной атаки T = 800 K, количество событий поглощения фотонов для генерации испытания будет exp [7,500K / 800K], то есть QELF <10 ⁻⁴ , что на порядки меньше наблюдаемого QELF ~ 1. Это сравнение подразумевает, что в процессе локального пересечения барьера должен происходить переход стекла в псевдоожиженное состояние при температурах между 300 и 800 K, что дает гораздо меньший эффективный барьер при температуре атаки T = 800 K, чем при T = 300 К.Эксперименты не дают прямой информации о природе этого перехода, но его существование неудивительно, так как T = 800 K превышает температуру стеклования ( T _g ) большинства органических сред, и данные моделирования свидетельствуют о том, что Об индуцированной динамической неоднородности в системе азо-легированного полимера сообщалось ⁵¹ . T _loc = 800 K локальная, управляемая светом температура испытания, таким образом, расплавляет коллективные локальные структуры, возможно, несколько молекул H- или J-агрегатов, которые сдерживают переориентацию, чтобы дать возможность группе молекул выполнить «испытание». проверить при T _loc = 800 K барьеров, возникающих при взаимодействии с соседними ориентированными молекулами.Небольшая часть времени, в течение которого молекула принимает участие в событии, показанном на рис. 3c для интенсивностей, используемых здесь, гарантирует, что флюидизация производится потоком случайно происходящих, изолированных, дискретных событий фотоориентации. В каждом из этих событий T _loc = 800 K конкурирует с барьером переориентации U , распределенным от участка к участку с f ( U ). Эта конкуренция представляет собой процесс, включающий коллективное поведение молекулы и только ее ближайших соседей, поскольку, как обсуждалось в предыдущем разделе, только несколько молекул могут быть временно нагреты до этой температуры.Такой поток случайных фотоориентационных событий, встречающих экспоненциальное распределение высот барьеров, приводит к наблюдаемым затуханиям степенного закона. В этом случае локальный стеклование, при котором группа из нескольких молекул «плавится», переориентируется и «повторно замерзает», явно является механизмом постоянного макроскопического изменения (формы), обнаруживаемого в системах на основе азо ^17,14 .

Запись в большом количестве F: сопряженное старение порядка и средней высоты барьера

Медленное старение, показанное на рис.2d, с Δ n ( F _A ) и T _m ( F _A ), увеличиваясь как ln F _A с F _A в диапазоне 10 < F _A <10 ⁴ Па / моль, указывает на ограниченный барьером процесс записи. Барьеры, встречающиеся при письме, — это как раз те, которые устанавливаются и должны быть преодолены в обратном порядке во время стирания, то есть характерный масштаб энергии для записи составляет T _m .Затем, принимая пробную частоту, сгенерированную фотографией, ν _w , для записи (для преодоления препятствий для достижения ориентированного состояния), шкала энергии, записанная в момент времени t , задается просто условием «исчерпания», определение δU _м ( t ) как энергетическая граница между низкими барьерами, которые в среднем уже были пересечены в момент времени t ( P ( t )> 1) и еще высокими пересечениеРешение для δT _m ( t ) дает δT _m ( t ) ≈ T ln ( tν _w ) или δT _m ( t ) ≈ T ln ( F _A / F _{A w} ), где F _Aw — плотность потока энергии, необходимая для пробного письма. Из рис. 2d при F _A = 10 ³ Па / моль имеем δT _м / T ≈4.3, что дает F / F _w = 74 и, следовательно, F _w = 14 Па / моль в качестве пробной скорости записи, выраженной как флюенс, поглощаемый изотропным образцом (фактическое поглощение будет примерно половину этого значения из-за индуцированного ориентационного упорядочения). Таким образом, в этом асимптотическом режиме каждая молекула должна пройти через цикл транс — цис — транс ~ 10 раз, чтобы провести испытание, при котором дальнейшее поляризованное освещение может усилить связь между локальными стеклообразными доменами и увеличить T _мкм .В то время как одиночные записывающие фотоны эффективно создают локальные стеклообразно ориентированные домены, требуется много записывающих фотонов, чтобы связать их вместе, чтобы установить как лучший порядок, так и барьерное распределение, имеющее хвост, простирающийся в сторону более высоких энергий. Эта связь порядка и высоты барьера также может быть понята как пример ориентационного деформационного упрочнения (дополнительное примечание 8) ⁵² .

Pape Schweißprodukte GmbH

CR 39®

Среды / приложения

Защитные линзы CR 39® устанавливаются перед сварочным защитным стеклом.Предотвращает горение брызг металла. Он обеспечивает очень долгий срок службы, отсюда и название «1000 песочных часов».

Более подробную информацию можно найти в технических паспортах продукта в области загрузки.

Защитное стекло RD 50®

Среды / приложения

Больничная защита от рентгеновского излучения, сканирование МРТ, смотровые окна, дверное остекление, применение в ядерной медицине, специальный угловой стык и ламинирование с помощью флоат-стекла позволяют увеличивать размеры окон, создавая лучшие условия для наблюдения. Многократные стеклопакеты, обеспечивающие решения для наблюдения за фигурой.Благодаря особому составу RD 50® также отлично подходит для применения в ПЭТ и обеспечивает оптимальный защитный эффект. Поэтому RD 50® можно использовать в комбинации ПЭТ и КТ. Ключевые рынки — аналитический и медицинский.

RD 50®: эквиваленты свинца в мм Pb для качества рентгеновского излучения и максимальных размеров поставки

RD 50®: эквиваленты свинца в мм Pb для радионуклидов

Более подробную информацию можно найти на нашей домашней странице www.pape-strahlenschutz.de

Защитное стекло RD 30®

Среды / приложения

Маммография, защита сотрудников, улучшение наблюдения, успокоение пациентов.
Предназначен для аналоговой и цифровой маммографии.
Обеспечивает защиту в почтовом сканере безопасности.
Также применяется в промышленности, например.грамм. Для неразрушающего контроля материалов

RD 30®: эквиваленты свинца в мм Pb и размер

Более подробную информацию можно найти на нашей домашней странице www.pape-strahlenschutz.de

Borofloat® 33 — боросиликатное плоское стекло

Среды / приложения

Материал с неограниченным потенциалом. Будь то окно дверцы духовки или биочип, используемый в современной медицинской технике, или компонент, используемый в театральных прожекторах, кинопроекторах или водолазных роботах, немногие типы стекла могут претендовать на то, чтобы быть такими же универсальными, как BOROFLOAT® 33.Даже при освоении космоса этот материал стал ключевым компонентом исследовательских телескопов, позволяя ученым открывать захватывающие новые измерения.

Наличие

Более подробную информацию можно найти на нашей домашней странице www.pape-strahlenschutz.de

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

термическое и атермальное изготовление — Университет Маккуори

TY — JOUR

T1 — Сверхбыстрая лазерная маркировка на халькогенидном стекле

T2 — термическое и атермальное изготовление

AU — Гретцингер, Томас

AU — Gross, Simon