1 Вызначэнне і прычыны пашкоджання нетраў
Падпавярхоўныя пашкоджанні аптычных кампанентаў (SSD, падпавярхоўныя пашкоджанні) звычайна згадваюцца ў высокадакладных аптычных прылажэннях, такіх як інтэнсіўныя лазерныя сістэмы і літаграфічныя машыны, і іх існаванне абмяжоўвае канчатковую дакладнасць апрацоўкі аптычных кампанентаў і яшчэ больш уплывае на малюнак прадукцыйнасць аптычных сістэм, таму ёй трэба надаць дастаткова ўвагі. Паверхневыя пашкоджанні звычайна характарызуюцца расколінамі ўнутры паверхні элемента і ўнутранымі напружанымі пластамі, якія выкліканы некаторай рэшткавай фрагментацыяй і дэфармацыяй складу матэрыялу ў вобласці каля паверхні. Мадэль падземных пашкоджанняў паказана наступным чынам: верхні пласт - гэта паліраваны пласт адкладаў, затым пласт дэфектаў расколін і пласт дэфармацыі пад напругай - гэта ніжні пласт, а пласт матэрыялу без пашкоджанняў - самы ўнутраны пласт. Сярод іх пласт дэфекту расколіны і пласт дэфармацыі напружання - гэта падпавярхоўныя пашкоджанні.
Мадэль падземных пашкоджанняў аптычных матэрыялаў
Аптычныя кампаненты матэрыялу - гэта, як правіла, шкло, кераміка і іншыя цвёрдыя і далікатныя матэрыялы, на ранняй стадыі апрацоўкі кампанентаў неабходна прайсці праз працэсы фрэзеравання, тонкага шліфавання і грубай паліроўкі, у гэтых працэсах існуюць механічнае шліфаванне і хімічныя рэакцыі і гуляць ролю. Абразіўны або абразіўны інструмент, які кантактуе з паверхняй элемента, мае характарыстыкі нераўнамернага памеру часціц, і сіла кожнай кропкі кантакту на паверхні элемента нераўнамерная, таму выпуклы і ўвагнуты пласт і ўнутраны пласт расколін будуць вырабляецца на паверхні шкла. Матэрыял, які прысутнічае ў пласце з расколінамі, - гэта кампанент, які зламаўся ў працэсе шліфавання, але не адваліўся ад паверхні, таму будуць утвораны пашкоджанні пад паверхняй. Няхай гэта будзе абразіўнае шліфаванне сыпкіх часціц або шліфаванне з ЧПУ, гэта з'ява будзе ўтварацца на паверхні матэрыялу. Фактычны эфект ад пашкоджання пад паверхняй паказаны на наступным малюнку:
Візуалізацыя пашкоджанняў пад паверхняй
2 Метады вымярэння пашкоджанасці нетраў
Паколькі пашкоджанні пад паверхняй нельга ігнараваць, яны павінны эфектыўна кантралявацца вытворцамі аптычных кампанентаў. Каб эфектыўна кантраляваць гэта, неабходна дакладна вызначыць і выявіць памер падземных пашкоджанняў на паверхні кампанента, з пачатку мінулага стагоддзя людзі распрацавалі розныя метады для вымярэння і ацэнкі памеру. падпавярхоўнага пашкоджання кампанента, у залежнасці ад ступені ўздзеяння на аптычны кампанент, яго можна падзяліць на дзве катэгорыі: разбуральнае вымярэнне і неразбуральнае вымярэнне (неразбуральны кантроль).
Дэструктыўны метад вымярэння, як вынікае з назвы, заключаецца ў неабходнасці змяніць структуру паверхні аптычнага элемента, каб можна было выявіць пашкоджанні пад паверхняй, якія няпроста назіраць, а затым выкарыстоўваць мікраскоп і іншыя інструменты для назірання. метад вымярэння, гэты метад звычайна займае шмат часу, але яго вынікі вымярэнняў надзейныя і дакладныя. Неразбуральныя метады вымярэння, якія не наносяць дадатковых пашкоджанняў паверхні кампанента, выкарыстоўваюць светлавыя, гукавыя або іншыя электрамагнітныя хвалі для выяўлення падпавярхоўнага пласта пашкоджанняў і выкарыстоўваюць колькасць змяненняў уласцівасцяў, якія яны адбываюцца ў пласце, для ацэнкі памеру SSD, такія метады адносна зручныя і хуткія, але, як правіла, якаснае назіранне. У адпаведнасці з гэтай класіфікацыяй сучасныя метады выяўлення пашкоджанняў пад паверхняй паказаны на малюнку ніжэй:
Класіфікацыя і кароткі змест метадаў выяўлення пашкоджанняў нетраў
Кароткае апісанне гэтых метадаў вымярэння наступнае:
А. Дэструктыўныя метады
а) Спосаб паліроўкі
Да з'яўлення магнітарэалагічнай паліроўкі аптычныя спецыялісты звычайна выкарыстоўвалі паліроўку Taper для аналізу пашкоджанняў пад паверхняй аптычных кампанентаў, гэта значыць разразанне аптычнай паверхні пад нахільным вуглом для фарміравання нахільнай унутранай паверхні, а затым паліроўку нахільнай паверхні. Звычайна лічыцца, што паліроўка не пагоршыць першапачатковыя пашкоджанні пад паверхняй. Расколіны пласта SSD будуць больш выразна выяўляцца праз иммерсионную карозію хімічнымі рэагентамі. Глыбіню, даўжыню і іншую інфармацыю аб падпавярхоўным пашкоджаным слоі можна вымераць шляхам аптычнага назірання нахіленай паверхні пасля апускання. Пазней навукоўцы вынайшлі метад паглыблення шара (Ball dimpling), які заключаецца ў выкарыстанні сферычнага паліравальнага інструмента для паліроўкі паверхні пасля шліфоўкі, выкідвання ямкі, глыбіня ямкі павінна быць як мага больш глыбокай, каб аналіз борта ямы можна атрымаць інфармацыю аб пашкоджанні падземных паверхняў першапачатковай паверхні.
Агульныя метады выяўлення падпаверхневых пашкоджанняў аптычных элементаў
Магнітарэалагічная паліроўка (MRF) - гэта метад, які выкарыстоўвае паласу магнітнай вадкасці для паліроўкі аптычных кампанентаў, якая адрозніваецца ад традыцыйнай паліроўкі асфальту/поліўрэтана. Пры традыцыйным метадзе паліроўкі паліравальны інструмент звычайна прыкладае вялікую нармальную сілу да аптычнай паверхні, у той час як Mr Polishing выдаляе аптычную паверхню ў тангенцыяльным кірунку, таму Mr Polishing не змяняе першапачатковыя характарыстыкі пашкоджання падпаверхні аптычнай паверхні. Такім чынам, Mr Polishing можна выкарыстоўваць для паліроўкі канаўкі на аптычнай паверхні. Затым вобласць паліроўкі аналізуецца для ацэнкі памеру падпавярхоўнага пашкоджання зыходнай аптычнай паверхні.
а) Метад склейвання блокаў
Гэты метад таксама выкарыстоўваўся для праверкі пашкоджанняў пад паверхняй. Фактычна, выберыце квадратны ўзор з аднолькавай формай і матэрыялам, адпаліруйце дзве паверхні ўзору, а затым выкарыстоўвайце клей, каб склеіць дзве паліраваныя паверхні ўзору, а затым адшліфуйце бакі двух узораў разам час. Пасля драбнення выкарыстоўваюцца хімічныя рэагенты для падзелу двух квадратных узораў. Памер падпавярхоўнага пашкоджання, выкліканага этапам шліфавання, можна ацаніць, назіраючы за аддзеленай паліраванай паверхняй з дапамогай мікраскопа. Прынцыповая тэхналагічная схема метаду выглядае наступным чынам:
Прынцыповая схема выяўлення грунтавых пашкоджанняў блокавым клеевым метадам
Гэты метад мае пэўныя абмежаванні. З-за таго, што паверхня ліпкая, сітуацыя з ліпкай паверхняй можа не цалкам адлюстроўваць фактычнае пашкоджанне паверхні ўнутры матэрыялу пасля шліфавання, таму вынікі вымярэнняў могуць адлюстроўваць сітуацыю з SSD толькі ў пэўнай ступені.
а) Хімічнае тручэнне
Метад выкарыстоўвае прыдатныя хімічныя рэчывы для размывання пашкоджанага пласта аптычнай паверхні. Пасля завяршэння працэсу эрозіі пашкоджанне грунта ацэньваецца па форме паверхні і шурпатасці паверхні кампанента і змене індэкса хуткасці эрозіі. Звычайна выкарыстоўваюцца хімічныя рэагенты - плавікавая кіслата (HF), фтарыд амонія (NH4HF) і іншыя агрэсіўныя рэчывы.
б) метад сячэння
Узор рассякаюць, і сканіруючы электронны мікраскоп выкарыстоўваецца для непасрэднага назірання памеру падпаверхневага пашкоджання.
в) метад насычэння фарбавальнікам
Паколькі павярхоўны пласт адшліфаванага аптычнага элемента змяшчае вялікую колькасць мікротрэшчын, у матэрыял можна ўціснуць фарбавальнікі, якія могуць утвараць каляровы кантраст з аптычнай падкладкай або кантраст з падкладкай. Калі падкладка складаецца з цёмнага матэрыялу, можна выкарыстоўваць флуоресцентные фарбавальнікі. Затым пашкоджанні пад паверхняй можна лёгка праверыць аптычна або электронна. Паколькі расколіны звычайна вельмі дробныя і ўнутры матэрыялу, калі глыбіня пранікнення фарбавальніка недастатковая, яна можа не адлюстроўваць сапраўдную глыбіню мікратрэшчыны. Каб максімальна дакладна вызначыць глыбіню расколін, быў прапанаваны шэраг метадаў насычэння фарбавальнікаў: механічнае папярэдняе прэсаванне і халоднае ізастатычнае прэсаванне, а таксама выкарыстанне электронна-зондавага мікрааналізу (EPMA) для выяўлення слядоў фарбавальніка ў вельмі нізкіх канцэнтрацыях.
B, неразбуральныя метады
а) Метад ацэнкі
Метад ацэнкі ў асноўным ацэньвае глыбіню пашкоджання пад паверхняй у залежнасці ад памеру часціц абразіўнага матэрыялу і памеру шурпатасці паверхні кампанента. Даследчыкі выкарыстоўваюць вялікую колькасць тэстаў, каб усталяваць адпаведную залежнасць паміж памерам часціц абразіўнага матэрыялу і глыбінёй пашкоджання пад паверхняй, а таксама табліцу адпаведнасці паміж памерам шурпатасці паверхні кампанента і суб- пашкоджанне паверхні. Шляхам іх адпаведнасці можна ацаніць глыбінныя пашкоджанні паверхні бягучага кампанента.
б) Аптычная кагерэнтная тамаграфія (АКТ)
Аптычная кагерэнтная тамаграфія, асноўным прынцыпам якой з'яўляецца інтэрферэнцыя Майкельсона, ацэньвае вымераную інфармацыю праз сігналы інтэрферэнцыі двух пучкоў святла. Гэты метад звычайна выкарыстоўваецца для назірання за біялагічнымі тканінамі і правядзення папярочнай тамаграфіі падпавярхоўнай структуры тканіны. Калі тэхніка OCT выкарыстоўваецца для назірання за паверхневым пашкоджаннем аптычнай паверхні, для атрымання фактычнай глыбіні расколіны неабходна ўлічваць параметр паказчыка праламлення вымеранага ўзору. Паведамляецца, што метад можа выяўляць дэфекты на глыбіні 500 мкм з вертыкальным дазволам лепш за 20 мкм. Аднак, калі ён выкарыстоўваецца для выяўлення аптычных матэрыялаў SSD, святло, якое адлюстроўваецца ад пласта SSD, адносна слабое, таму цяжка ствараць перашкоды. Акрамя таго, паверхневае рассейванне таксама паўплывае на вынікі вымярэнняў, і дакладнасць вымярэнняў павінна быць палепшана.
в) Метад лазернага рассейвання
Лазернае апрамяненне фотаметрычнай паверхні з выкарыстаннем рассейвальных уласцівасцей лазера для ацэнкі памеру падпаверхневага пашкоджання таксама шырока вывучалася. Распаўсюджаныя ўключаюць мікраскапію поўнага ўнутранага адлюстравання (TIRM), канфакальную лазерную сканавальную мікраскапію (CLSM) і канфакальную мікраскапію перасякальнай палярызацыі (CPCM). крос-палярызацыйная канфакальная мікраскапія і інш.
г) сканіруючы акустычны мікраскоп
Сканіравальная акустычная мікраскапія (SAM), як ультрагукавы метад выяўлення, з'яўляецца метадам неразбуральнага кантролю, які шырока выкарыстоўваецца для выяўлення ўнутраных дэфектаў. Гэты метад звычайна выкарыстоўваецца для вымярэння ўзораў з гладкімі паверхнямі. Калі паверхня ўзору вельмі шурпатая, дакладнасць вымярэнняў будзе зніжана з-за ўздзеяння паверхневых рассеяных хваль.
3 метады барацьбы з пашкоджаннямі нетраў
Наша канчатковая мэта - эфектыўна кантраляваць паверхневыя пашкоджанні аптычных кампанентаў і атрымаць кампаненты, якія цалкам выдаляюць SSDS. У нармальных умовах глыбіня паверхневага пашкоджання прапарцыянальная памеру часціц абразіва, чым меншы памер часціц абразіва, тым больш дробнае пашкоджанне пад паверхні, такім чынам, за кошт памяншэння зярністасці шліфавання і поўнага драбнення, вы можаце эфектыўна палепшыць ступень пашкоджанні пад паверхняй. Схема апрацоўкі этапаў барацьбы з пашкоджаннямі грунта прадстаўлена на малюнку ніжэй:
Пашкоджанне нетраў кантралюецца паэтапна
Першы этап шліфавання цалкам ліквідуе пашкоджанні нарыхтаванай паверхні і створыць новую паверхню на гэтым этапе, а затым на другім этапе шліфавання неабходна выдаліць цвёрдацельны назапашвальнік, створаны на першым этапе, і вырабіць новыя пашкоджанні на паверхні. зноў, апрацоўка ў сваю чаргу, і кантроль памеру часціц і чысціні абразіва, і, нарэшце, атрымаць чаканую аптычную паверхню. Гэта таксама стратэгія апрацоўкі, якой прытрымлівалася вытворчасць аптыкі на працягу сотняў гадоў.
Акрамя таго, пасля працэсу шліфавання траўленне паверхні кампанента можа эфектыўна ліквідаваць пашкоджанні пад паверхняй, тым самым паляпшаючы якасць паверхні і павышаючы эфектыўнасць апрацоўкі.
Кантакты:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Тэлефон/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
вэб:www.pliroptics.com
Дадаць: будынак 1, № 1558, інтэлект-роўд, Цынбайцзян, Чэнду, Сычуань, Кітай
Час публікацыі: 18 красавіка 2024 г
