Hướng dẫn mài gương cho kính thiên văn phản xạ/Tráng bạc
Tráng gương là một công đoạn khá phức tạp, cần nhiều hoá chất và dụng cụ. Bạn nên cân nhắc kỹ trước khi thực hiện. Thường thì phải thất bại khá nhiều lần mới có được một tấm gương như ý. PP giới thiệu dưới đây tôi lược dịch theo cuốn How to make a telescope, và đã áp dụng thành công. Lớp bạc bám khá chắc và sáng đều dù tôi vẫn dùng Nitrat bạc tái chế.
Một điều khá lạ là TL này khẳng định bạc PX ánh sáng đến 98% . Trong khi theo cuốn Từ điển Thiên văn học của VN là khoảng 65%.
Phủ lớp phản xạ ánh sáng lên mặt gương
Có 2 pp thường dùng là tráng bạc bằng pp hoá học và phủ nhôm hay bạc trong chân không.
PP cổ điển nhất là khử muối bạc bằng đường, cho lớp bạc mỏng khoảng 1/10 micron trên mặt thuỷ tinh.PP này còn được dùng tới ngày nay vì độ PX ánh sáng của bạc rất cao trong vùng ánh sáng khả kiến và hồng ngoại , lên đến 98%. Thực hiện dễ dàng, có thể tự làm.
Khuyết điểm :
- Sai lệch quang học do độ dày lớp bạc không đều. Do độ dày chỉ khoảng 1/10 micron nên độ sai lệch không quá ¼ bước sóng , nhưng do cấu trúc phức tạp nó có ảnh hưởng nhiều đến mặt sóng.
- Lớp bạc bị mờ nhanh chóng khi có khí hydrogen sulfide ( từ nhà bếp chẳng hạn) làm giàm độ PX đặc biệt là ánh sáng lam và tử ngoại. Gương cần được đánh bóng 2 lần mỗi tháng và tráng bạc lại mỗi 6 tháng để giữ chất lượng tốt nhất. Nếu giữ gương tránh được khí sulfure và độ ẩm không quá cao, lớp bạc vẫn dùng tốt trong vài năm. ( Một TG khác cho biết gương của ông vẫn tốt sau nhiều năm sử dụng mà không cần đánh bóng lại)
- Khi đánh bóng dễ tạo thành những vết xước li ti không thể tránh được.
Phủ nhôm trong chân không tạo lớp phủ đều hơn. Tuy độ PX kém hơn bạc, khoảng 88%, nhưng lại bền hơn nhiều. Lớp oxid nhôm hình thành tự nhiên trên bề mặt có tác dụng bảo vệ hoá học ngay cả trong không khí ẩm.Và Khi bám bụi có thể rửa được. Tuy nhiên nó đòi hỏi thiết bị công nghệ quá đắt so với dân nghiệp dư nên không đề cập ở đây.Tráng bạc bằng pp hoá học PP formaldehyde : tạo tủa bạc rất chậm, không phù hợp để tạo lớp phủ chắn sáng đủ dày. PP Martin giới thiệu dưới đây dùng muối amoni nitrat thay cho dd amoniac (rất khó định lượng chính xác)
Dụng cụ cần dùng :
- Một chậu hơi rộng hơn gương một chút,
- một chậu lớn sạch để rửa gương
- 1 cốc thuỷ tinh 1l , 1 cốc 250ml có vạch độ, đũa khuấy thuỷ tinh, bông thấm nước và găng tay
- Khoảng 5l nước cất để pha dung dịch và rửa gương. Axit nitric đậm đặc để rửa gương.
- Chậu rửa phải thật sạch đến mất cả các vết tay. Mang găng cao su bảo vệ tay chống hoá chất và bảo vệ gương không dính mồ hôi tay.
Chuẩn bị 4 loại dung dịch sau :
A. Nitrat bạc tinh thể 60g , thêm nước cho đủ 1000ml cho vào chai thuỷ tinh đậy kín. Không để dính vào da
B. Ammoni nitrat tinh thể 90g, thêm nước cho đủ 1000ml cho vào chai thuỷ tinh đậy kín.
C. Potassium hydroxid 150gr hay Natri hydroxid 105g, thêm nước cho đủ 1000ml cho vào chai nhựa đậy kín.
D. Đường trắng 100g, acid tartaric 5g, cồn 90% 150ml, thêm nước cho đủ 1000ml.
Hoà tan đường và acid tartaric với một ít nước trong cốc thuỷ tinh thật sạch. Nấu nhẹ gần sôi trong 10-10 phút để chuyển hoá đường. Cho một ít nước vào để làm nguội . Cho cồn vào (để bảo quản). Thêm nước cho đủ 1000ml.
Dung dịch B và C phải dùng ngay,( tuy nhiên điều này cũng không chắc lắm.)
Rửa gương : Độ bám và bền của lớp bạc tuỳ thuộc rất lớn vào công đoạn này.
Lau gương bằng dầu khoáng hay dầu thông để tẩy các hạt dầu hắc mài bóng.
Bột oxid sắt dính trên gương kháng hoá chất, phải tẩy bằng pp cơ học. Dùng cục tẩy và xà phòng tẩy bề mặt, mặt sau và cạnh gương. Góc bo cạnh biên gương tẩy sau cùng, cẩn thận không để cục tẩy trượt lên bể mặt gương đã sạch. Rửa lại cho sạch các hạt cao su tẩy.
Dùng cục bông lớn, tẩm acid nitric đậm đặc, bốc khói, rửa bề mặt gương. Nếu gương đã được tráng bạc trước đó, lớp bạc sẽ bị tẩy ngay lập tức. Nếu gương đã tráng nhôm, tẩy nhôm bằng một ít acid clohydric hay dung dịch C trước khi rửa bằng acid nitric.
Acid nitric là chất oxy hoá mạnh, nó tẩy tất cả chất hữu cơ bám trên gương. Thay 2 -3 lần bông và acid cho đến khi nghe tiếng kin kít của bông cọ lên mặt gương sạch.
Rửa sạch và nhúng gương vào nước cất cho đến khi tráng.
Ăn mòn để tăng độ bám dính và tăng chất lượng màng bạc. Gương sạch được ngâm vào dung dịch clorua thiếc 0.1% trong 5 phút. Ngay trước khi tráng, rửa lại gương bằng nước cất.
Tráng bạc : có 2 cách
- Gương ngửa lên. Kinh tế hơn do đỡ tốn dung dịch bạc, đặc biệt là với gương lớn. Nhưng thường xuất hiện các lỗ li ti trong lớp bạc. Dùng băng giấy parafin bọc quanh cạnh gương và dây cao su buộc lại. Cạnh gương bôi một lớp vaseline mỏng để hạn chế rò rỉ. dung dịch.
- Gương úp xuống. Dùng một chậu tráng men hơi lớn hơn gương một chút làm chậu tráng bạc. Dán 4 que gỗ tráng parafin nhỏ vào đáy chậu thành hình chữ thập để đỡ gương sao cho có thể lắc nhẹ gương được (2 thanh dày hơn một chút) . Không dùng thanh đỡ bằng kim loại.
Tráng gương : Nhiệt độ dung dịch và gương rất quan trọng : tốt nhất là 18-24oC.
Cần xác định chính xác lượng dung dịch cho một lần tráng bằng cách thử nước . Với gương úp xuống, mực dung dịch cao khoảng ½ bề dày gương.
Cần khoảng 50ml dd A cho 15 inche vuông gương. Gương 8” cần 150mldd.
Đong chính xác thể tích dd A cần thiết vào cốc thuỷ tinh 1l.
Rót chậm và luôn khuấy đều 1 thể tích như vậy dd B vào cốc dd A.
Tiếp tục cho 1 thề tích như vậy dd C vào. Theo lý thuyết thì những giọt cuối của dd C sẽ làm dd hơi đục. Soi dưới ánh sáng dd giống như trà loãng vậy.. Nếu dd vẫn trong, cho ngay vài giọt dd C vào. Nếu dd chuyển thành nâu sẫm, dừng cho dd C vì bạc tủa từ dd như vậy sẽ rất nhanh và sáng nhưng lại mỏng. Dung sai của PP Martin khá rộng, nên hiệu chỉnh dung dịch cũng không khó lắm. Châm thêm nước nếu thể tích dd không đủ để ngập ½ gương.Lấy gương ra khỏi nứơc ngâm và đặt vào chậu cho tiếp xúc với dd bạc.
Thêm dd D bằng 1/3 tt dd A và rót vào chậu.
Phản ứng xảy ra tức thì, dd sẫm màu và chuyển sang đen hoàn toàn. Lắc gương nhẹ và ngẫu nhiên để có lớp tủa bạc đều. Ở nhiệt độ 20oC ,sau 2-3 phút mặt gương xuất hiện lớp bạc. Đừng thử lấy gương ra xem. Gương phải ngâm khỏang 10-15 phút lớp bạc mới đủ dày và chắn sáng hoàn toàn. Tủa bạc xem như hoàn tất khi dd trở nên trong và bùn lắng trên bề mặt. Gương úp xuống sẽ không bị bám bùn, những hạt bùn bám có thể tẩy bằng cách lướt nhẹ cục bông gòn qua bề mặt gương lúc nó còn ngâm trong dd.
Lấy gương ra và ngâm vào nước cất để rửa. Bề dày lớp bạc kiểm tra bằng cách soi qua ánh sáng. Lớp bạc đủ dày thì rất khó nhìn thấy mặt trời hay dây tóc đèn điện qua nó. Nhưng ngay khi có thể nhìn thấy bóng các vật thể dưới ánh sáng ban ngày, lớp bạc phủ vẫn dùng được. Nếu nó quá mỏng, hãy chuẩn bị tráng lại ngay.
Gương phải làm khô nhanh. Giữ gương gần như thẳng đứng, rửa nó bằng một ít cồn tuyệt đối. Có thể dùng quạt. Thấm những gịot nước dưới đáy bằng giấy thấm.
Đánh bóng .Màng bạc thường bị phủ một lớp sương trắng. Khi khô, bạc có thể sáng lên nhanh chóng bằng cách đánh bóng với bột mài bóng khô và một miếng da hươu. Lớp phủ quá dày và mờ không thể đánh bóng được phải tẩy đi và tráng lại. Miếng da gói một cục bông thấm nước làm thành một miếng đánh bóng. Da phải còn tốt, tẩy dầu mỡ, chải sạch bằng bàn chải.
Thử trước trên kính phẳng hay tốt nhất trên miếng bạc, để chắc là không gây xước. Tẩy toàn bộ bề mặt gương bằng figure-8 stroke. Nếu bạc dính vào miếng đánh bóng, tẩy sạch bằng bàn chải chà răng. Rắc một lượng rất ít bột đỏ và dùng bàn chải chà răng san đều lên miếng đánh bóng. Thử lại một lần nữa trên kính phẳng rồi mới thử lên gương. Sau vài phút đánh bóng, lớp sương trắng biến mất và lớp bạc sẽ sáng đều. Những vùng khó tẩy, có thể thổi nhẹ lên để tạo độ ẩm dễ tẩy hơn. Nói chung nên hạn chế tẩy ở mức thấp nhất vì nó tạo nên hàng triệu vết sọc li ti gây tán xạ ánh sáng.