1 Definicija i uzroci podzemnih oštećenja
Podpovršinsko oštećenje optičkih komponenti (SSD, podpovršinsko oštećenje) obično se spominje u visoko preciznim optičkim aplikacijama kao što su intenzivni laserski sistemi i litografske mašine, a njegovo postojanje ograničava konačnu tačnost obrade optičkih komponenti i dalje utiče na sliku. performanse optičkih sistema, pa mu treba posvetiti dovoljno pažnje. Podpovršinsko oštećenje obično karakteriziraju pukotine unutar površine elementa i unutarnji slojevi naprezanja, koji su uzrokovani nekom rezidualnom fragmentacijom i deformacijom sastava materijala u blizini površine. Model podzemnog oštećenja prikazan je na sljedeći način: gornji sloj je polirani sloj sedimenta, a zatim sloj pukotina i deformacijski sloj su donji sloj, a sloj materijala bez oštećenja je unutrašnji sloj. Među njima, defektni sloj pukotine i sloj deformacije naprezanja su podzemna oštećenja.
Model podzemnih oštećenja optičkih materijala
Optičke komponente materijala su uglavnom staklo, keramika i drugi tvrdi i lomljivi materijali, u ranoj fazi obrade komponenti, moraju proći kroz procese mljevenja, finog brušenja i grubog poliranja, u tim procesima postoje mehaničko brušenje i hemijske reakcije i igrati ulogu. Brusni ili abrazivni alat u kontaktu sa površinom elementa ima karakteristike neujednačene veličine čestica, a sila svake dodirne tačke na površini elementa nije jednolična, pa će konveksni i konkavni sloj i unutrašnji sloj pukotine se proizvodi na staklenoj površini. Materijal prisutan u napuknutom sloju je komponenta koja se slomila tokom procesa brušenja, ali nije otpala s površine, pa će se formirati podpovršinska oštećenja. Bilo da se radi o abrazivnom mljevenju labavih čestica ili CNC brušenju, ovaj fenomen će se formirati na površini materijala. Stvarni učinak podzemnih oštećenja prikazan je na sljedećoj slici:
Renderovanje podzemnih oštećenja
2 Metode mjerenja podzemnih oštećenja
Budući da se podzemna oštećenja ne mogu zanemariti, proizvođači optičkih komponenti moraju djelotvorno kontrolirati. Da bi se to efikasno kontrolisalo, potrebno je precizno identifikovati i detektovati veličinu podzemnog oštećenja na površini komponente, od početka prošlog veka ljudi su razvili različite metode za merenje i procenu veličine. podzemnih oštećenja komponente, prema načinu stepena uticaja na optičku komponentu, može se podijeliti u dvije kategorije: mjerenje razaranja i mjerenje bez razaranja (bez razaranja).
Destruktivna mjerna metoda, kao što samo ime kaže, je potreba da se promijeni površinska struktura optičkog elementa, kako bi se otkrila podzemna oštećenja koja nije lako uočiti, a zatim se pomoću mikroskopa i drugih instrumenata posmatra metodom mjerenja, ova metoda obično oduzima mnogo vremena, ali rezultati mjerenja su pouzdani i tačni. Metode mjerenja bez razaranja, koje ne uzrokuju dodatna oštećenja na površini komponente, koriste svjetlo, zvuk ili druge elektromagnetne valove za otkrivanje podzemnog oštećenog sloja i koriste količinu promjena svojstava do kojih dolazi u sloju za procjenu veličine SSD, takve metode su relativno zgodne i brze, ali obično kvalitativno promatranje. Prema ovoj klasifikaciji, trenutne metode detekcije podzemnih oštećenja prikazane su na donjoj slici:
Klasifikacija i sažetak metoda detekcije podzemnih oštećenja
Slijedi kratak opis ovih metoda mjerenja:
A. Destruktivne metode
a) Metoda poliranja
Prije pojave magnetorheološkog poliranja, optičari su obično koristili taper poliranje za analizu podzemnih oštećenja optičkih komponenti, odnosno rezanje optičke površine pod kosim kutom kako bi se formirala kosa unutarnja površina, a zatim poliranje kose površine. Općenito se vjeruje da poliranje neće pogoršati prvobitna podzemna oštećenja. Pukotine SSD sloja će se očiglednije otkriti kroz koroziju uranjanja hemijskim reagensima. Dubina, dužina i druge informacije podzemnog sloja oštećenja mogu se izmjeriti optičkim promatranjem nagnute površine nakon potapanja. Kasnije su naučnici izmislili metodu Ball dimpling (Ball dimpling), a to je da se pomoću sfernog alata za poliranje polira površina nakon brušenja, izbacivanja udubljenja, dubina udubljenja treba da bude što dublja, kako bi analiza strane jame može dobiti informacije o podzemnim oštećenjima originalne površine.
Uobičajene metode za otkrivanje podzemnih oštećenja optičkih elemenata
Magnetoreološko poliranje (MRF) je tehnika koja koristi traku magnetnog fluida za poliranje optičkih komponenti, što se razlikuje od tradicionalnog poliranja asfalta/poliuretana. U tradicionalnoj metodi poliranja, alat za poliranje obično vrši veliku normalnu silu na optičku površinu, dok Mr Polishing uklanja optičku površinu u tangencijalnom smjeru, tako da Mr Polishing ne mijenja originalne karakteristike oštećenja ispod površine optičke površine. Stoga se Mr Polishing može koristiti za poliranje žljeba na optičkoj površini. Zatim se analizira područje poliranja kako bi se procijenila veličina podzemnog oštećenja originalne optičke površine.
a) Metoda lijepljenja blokova
Ova metoda je također korištena za ispitivanje podzemnih oštećenja. U stvari, odaberite kvadratni uzorak istog oblika i materijala, polirajte dvije površine uzorka, a zatim koristite ljepilo da zalijepite dvije polirane površine uzorka zajedno, a zatim istovremeno brusite strane dva uzorka vrijeme. Nakon mljevenja, hemijski reagensi se koriste za razdvajanje dva kvadratna uzorka. Veličina podzemnog oštećenja uzrokovanog fazom brušenja može se procijeniti posmatranjem odvojene polirane površine pod mikroskopom. Šematski dijagram procesa ove metode je sljedeći:
Šematski dijagram detekcije podzemnih oštećenja metodom blok ljepila
Ova metoda ima određena ograničenja. Budući da postoji ljepljiva površina, situacija ljepljive površine možda neće u potpunosti odražavati stvarna podzemna oštećenja unutar materijala nakon brušenja, tako da rezultati mjerenja mogu samo u određenoj mjeri odražavati situaciju SSD-a.
a) Hemijsko jetkanje
Metoda koristi odgovarajuća hemijska sredstva za erodiranje oštećenog sloja optičke površine. Nakon što je proces erozije završen, podzemno oštećenje se procjenjuje prema obliku površine i hrapavosti površine komponente i indeksnoj promjeni brzine erozije. Obično korišteni hemijski reagensi su fluorovodonična kiselina (HF), amonijum-hidrogen fluorid (NH4HF) i drugi korozivni agensi.
b) Metoda poprečnog presjeka
Uzorak se secira i koristi se skenirajući elektronski mikroskop za direktno promatranje veličine podzemnog oštećenja.
c) Metoda impregnacije boje
Budući da površinski sloj brušenog optičkog elementa sadrži veliki broj mikropukotina, u materijal se mogu utisnuti boje koje mogu formirati kontrast boje sa optičkom podlogom ili kontrast sa podlogom. Ako se podloga sastoji od tamnog materijala, mogu se koristiti fluorescentne boje. Oštećenja ispod površine mogu se lako provjeriti optički ili elektronski. Budući da su pukotine obično vrlo fine i unutar materijala, kada dubina prodiranja boje nije dovoljna, to možda neće predstavljati pravu dubinu mikropukotine. Kako bi se što preciznije dobila dubina pukotine, predložen je niz metoda za impregniranje boja: mehaničko predprešanje i hladno izostatičko prešanje, te korištenje mikroanalize elektronske sonde (EPMA) za otkrivanje tragova boje pri vrlo niskim koncentracijama.
B, nedestruktivne metode
a) Metoda procjene
Metoda procjene uglavnom procjenjuje dubinu podzemnog oštećenja prema veličini čestica abrazivnog materijala i veličini hrapavosti površine komponente. Istraživači koriste veliki broj testova kako bi ustanovili odgovarajući odnos između veličine čestica abrazivnog materijala i dubine podzemnog oštećenja, kao i tablicu podudaranja između veličine hrapavosti površine komponente i podloge. površinsko oštećenje. Podpovršinsko oštećenje trenutne površine komponenti može se procijeniti korištenjem njihove korespondencije.
b) Optička koherentna tomografija (OCT)
Optička koherentna tomografija, čiji je osnovni princip Michelsonova interferencija, procjenjuje izmjerene informacije putem interferentnih signala dva snopa svjetlosti. Ova tehnika se obično koristi za posmatranje bioloških tkiva i davanje tomografije poprečnog presjeka podzemne strukture tkiva. Kada se OCT tehnika koristi za promatranje podzemnih oštećenja optičke površine, parametar indeksa prelamanja mjerenog uzorka mora se uzeti u obzir da bi se dobila stvarna dubina pukotine. Metoda navodno može otkriti defekte na dubini od 500 μm s vertikalnom rezolucijom boljom od 20 μm. Međutim, kada se koristi za SSD detekciju optičkih materijala, svjetlost reflektirana od SSD sloja je relativno slaba, pa je teško formirati smetnje. Pored toga, površinsko rasipanje će takođe uticati na rezultate merenja, a tačnost merenja treba da se poboljša.
c) Metoda laserskog raspršivanja
Lasersko zračenje na fotometrijskoj površini, koristeći svojstva raspršenja lasera za procjenu veličine podzemnih oštećenja, također je opširno proučavano. Uobičajene uključuju totalnu unutrašnju refekcionu mikroskopiju (TIRM), konfokalnu lasersku skenirajuću mikroskopiju (CLSM) i konfokalnu mikroskopiju ukrštanja polarizacije (CPCM). unakrsna polarizaciona konfokalna mikroskopija, itd.
d) Skenirajući akustični mikroskop
Skenirajuća akustična mikroskopija (SAM), kao ultrazvučna metoda detekcije, je metoda nedestruktivnog ispitivanja koja se široko koristi za otkrivanje unutrašnjih defekata. Ova metoda se obično koristi za mjerenje uzoraka s glatkim površinama. Kada je površina uzorka vrlo hrapava, točnost mjerenja će biti smanjena zbog utjecaja površinskih raspršenih valova.
3 Metode kontrole podzemnih oštećenja
Naš krajnji cilj je da efikasno kontrolišemo podzemna oštećenja optičkih komponenti i dobijemo komponente koje u potpunosti uklanjaju SSDS. U normalnim okolnostima, dubina podzemnog oštećenja je proporcionalna veličini čestica abraziva, što je manja veličina čestica abraziva, to je pliće podzemno oštećenje, dakle, smanjenjem granularnosti brušenja i potpuno brušenjem, možete efikasno poboljšati stepen oštećenja ispod površine. Dijagram obrade kontrole podzemnih oštećenja u fazama prikazan je na donjoj slici:
Podpovršinska oštećenja se kontroliraju u fazama
Prva faza brušenja će u potpunosti ukloniti podzemno oštećenje na praznoj površini i proizvesti novu podpovršinu u ovoj fazi, a zatim u drugoj fazi brušenja potrebno je ukloniti SSD nastao u prvoj fazi i proizvesti nova podzemna oštećenja opet, obrada naizmjence, i kontrola veličine čestica i čistoće abraziva i konačno dobivanje očekivane optičke površine. Ovo je ujedno i strategija obrade koju je optička proizvodnja pratila stotinama godina.
Osim toga, nakon procesa brušenja, kiseljenje površine komponente može efikasno ukloniti podzemna oštećenja, čime se poboljšava kvalitet površine i poboljšava efikasnost obrade.
Kontakt:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Dodaj: zgrada 1, br. 1558, obavještajni put, qingbaijiang, chengdu, sichuan, kina
Vrijeme objave: Apr-18-2024
