Запись видео образования серого олова
|
|
|
|
|
Как я уже писал, на основной страничке посвященной олову, этот металл может образовывать две аллотропные модификации, белое и серое олово.
Хотя процесс превращения белого олова в серое и может начинаться самопроизвольно
(в самый неподходящий момент, как показывает историческая практика), в домашних условиях добиться этого не очень просто.
Я пробовал оставлять разные кусочки олова в морозилке при -18°C на длительное время (до полугода) но переходить в альфа модификацию оно не желало.
И только позже, в университете, поместив в низкотемпературный (-35°C) морозильник образец чистого, 99.999% олова, через месяц я обнаружил, что он полностью превратился в серый порошок.
Позже я узнал, что инициировать "оловянныю чуму" можно не только серым оловом, но и другими веществами, имеющими аналогичную структуру (антимонидом индия и теллуридом кадмия).
Как только у меня появилось вешество которое можно использовать в качестве затравки для "оловянной чумы" дела пошли гораздо быстрее.
"Зараженный" затравкой кусочек чистого олова, при температуре -35°C превращается в серую модификацию со скоростью чуть больше полутора миллиметра в час, то есть сатиметровый кусок олова полностью превратится за ночь.
Образование серого олова протекает с максимальной скоростью при -38°C (и замедляется как при более высокой так и при более низкой темпаратуре).
Скорость превращения чистого олова при -30°C составляет 1,6 мм/ч.
Небольшая (пара тысячных процента) примесь алюминия ускоряет превращение до 1,9 мм/ч, а почти все осталтные примеси или замедляют или прекращают образование серого олова.
С использованием затравок мне далось не только получить несколько десятков грамм серого олова но и превратить в него сплав олова содержащий полпроцента германия,
который стабилизирует низкотемпарутурную модификацию и не дает ей преврашаться обратно в белое олово при комнатной температуре.
|
Мне давно хотелось сделать видеоролик с этим превращением, но чтобы записать его, пришлось прибегнуть к некоторым ухищрениям и решить следующие проблемы:
Во-первых, преврашение происходит не очень быстро, дял двухсантиметрового кусочка потребуется полдня, то есть видеокамеру использовать не получится, надо брать фотоаппарат.
Во вторых, процесс происходит при температуре -35°C и надо либо помешать фотоаппарат в холодильник (не самая лучшая идея) либо делать морозильную камеру с прозрачной дверцей.
При съемке любых холодных объектов, мешает образование инея, то есть надо или помещать кусок олова в вакуум либо обдувать сухим газом.
Объект надо изолировать от естественного света, поскольку за сутки освещенность меняется и на готовом видео будет постоянное мелькание.
Темпаратуру желательно поддерживать на уровне оптимальных -35°C - -40°C.
|
В конце концов, из различных деталей (найденных на университетской свалке, купленных на ebay.com, заказанных из Китая и привезенных из России) была собрана "установка", которую можно увидеть на фото.
Она состоит из алюминевого водноохлаждаемого блока, внутри которого закреплен четырехкаскадный модуль пельтье.
На "холодную" сторону модуля, теплопроводным клеем приклеен медный диск, а к нему в свою очередь приклеен миниатютный датчик Pt100 для контроля темпарутуры.
Всем этим добром заправляет контроллер "Термодат 19Е2 (модуль пельтье питается от компьютерного блока питания, через твердотельное реле, которым контроллер управляет в ПИД режиме).
Совсем точно ПИД регулятор настроить не получилось (на экране контроллера можно заметить довольно сильно скачущий график температуры) но температура уваренно держалась в пределах двух градусов.
Сначала, я хотел сделать камеру вакуумируемой, чтобы избежать конденсата, но после проверки на минимальную достижимую температуру оказалось,
что при заполнении камеры аргоном, минимальная температура повышается всего на пять градусов (до -50°C с -55°C при вакуумировании).
Таким образом незначительно потеряв в минимальной температуре (которой и так хватит с запасом) можно избавиться от постоянно работающего вакуумного насоса и толстого стекла окошка камеры.
В качестве осветителя, я взял небольшую люминесцентную лампочку, она дает ровный, немигающий свет.
Что бы защитить образец от естественного света, всю конструкцию на время съемки закрыл большой картонной коробкой.
Для съемки через равные промежутки времени, к фотоаппарату был подключен пульт дистанционного управления с таймером.
Для первого (тестового) ролика, время между кадрами составило 10 минут, в последующих, я уменьшил его до 3 минут.
|
|