1 Definizione è cause di danni sottu à a superficia
U danni sub-superficiali di cumpunenti ottici (SSD, danni sub-superficiali) sò generalmente citati in applicazioni ottiche d'alta precisione cum'è sistemi laser intensi è macchine di litografia, è a so esistenza restringe l'accuratezza di trasfurmazioni finali di cumpunenti ottichi è affetta ancu l'imaghjini. prestazioni di sistemi ottici, cusì ci vole à esse pagatu abbastanza attente. I danni di a subsuperficia sò generalmente carattarizati da crepe in a superficia di l'elementu è strati di stress internu, chì sò causati da una frammentazione residuale è deformazione di a cumpusizioni di materiale in a superficia vicinu. U mudellu di dannu subsurface hè mostratu cum'è seguitu: a capa superiore hè a strata di sedimentu lucidatu, è dopu a strata di difetti di crack è a strata di deformazione di stress sò a strata di fondu, è a strata di materiale senza danni hè a strata più interna. Frà elli, a strata di difetti di crack è a strata di deformazione di stress sò danni sottu à a superficia.
Mudellu di danni subterrane di materiali ottici
I cumpunenti ottici di u materiale sò generalmente vetru, ceramica è altri materiali duri è fragili, in a prima fase di trasfurmazioni di i cumpunenti, anu bisognu di passà per u molding di fresatura, sgrossatura fine è processi di lucidatura ruvida, in questi prucessi, esistinu reazzione meccanica è reazzione chimica. è ghjucà un rolu. L'attrezzi abrasivi o abrasivi in cuntattu cù a superficia di l'elementu hà e caratteristiche di una dimensione di particella irregolare, è a forza di ogni puntu di cuntattu nantu à a superficia di l'elementu ùn hè micca uniforme, cusì a strata cunvexa è cuncava è a strata di crack interna sarà esse pruduciutu nantu à a superficia di vetru. U materiale prisenti in a strata crackata hè u cumpunente chì hà rottu durante u prucessu di macinazione, ma ùn hè micca cascatu da a superficia, cusì u danni sub-superficie seranu furmatu. Ch'ella sia una macinazione abrasiva di particelle sciolte o una macinazione CNC, stu fenomenu serà furmatu nantu à a superficia di u materiale. L'effettu propiu di i danni sottu à a superficia hè mostratu in a figura seguente:
Rendu di dannu sottu à a superficia
2 Metudi di misurazione di danni subterranei
Siccomu i danni sub-superficiali ùn ponu esse ignorati, deve esse cuntrullati in modu efficace da i pruduttori di cumpunenti ottici. Per pudè cuntrullà in modu efficace, hè necessariu identificà è detectà accuratamente a dimensione di i danni subterrani nantu à a superficia di u cumpunente, dapoi a prima parte di u seculu passatu, a ghjente hà sviluppatu una varietà di metudi per misurà è valutà a dimensione. di u dannu subsurface di u cumpunente, secondu u modu di u gradu di influenza nantu à u cumpunente otticu, pò esse divisu in dui categurie: misurazione distruttiva è misurazione non distruttiva (test non distruttivi).
U metudu di misurazione distruttiva, cum'è u nome suggerisce, hè a necessità di cambià a struttura di a superficia di l'elementu otticu, in modu chì i danni sub-superficiali chì ùn sò micca faciuli d'osservà ponu esse revelati, è dopu aduprà un microscopiu è altri strumenti per osservà u metudu di misurazione, stu mètudu hè di solitu tempu-cunsumu, ma i so risultati di misurazione sò affidabili è precisa. I metudi di misurazione non distruttivi, chì ùn causanu micca danni supplementari à a superficia di i cumpunenti, utilizanu luce, sonu, o altre onde elettromagnetiche per detectà a strata di danni subsuperficiali, è utilizate a quantità di cambiamenti di pruprietà chì si trovanu in u stratu per valutà a dimensione di l'SSD, tali metudi sò relativamente convenienti è veloci, ma di solitu una osservazione qualitativa. Sicondu sta classificazione, i metudi di rilevazione attuale di danni sub-superficiali sò mostrati in a figura sottu:
Classificazione è riassuntu di i metudi di rilevazione di danni subterrani
Una breve descrizzione di sti metudi di misurazione seguita:
A. Metudi distruttivi
a) Metudu di lucidatura
Nanzu à l 'apparizione di lucidatura magnetorheological, i travagliadori otticu di solitu usatu Taper polishing à analizà u dannu sottu-superficie di cumpunenti otticu, chì hè, taglià a superficia otticu longu un Angle oblique à furmà una superficia internu oblique, è poi polishing la superficia oblique. Hè generalmente cridutu chì a lucidatura ùn aggravarà micca i danni originali sottu à a superficia. I cracke di a capa SSD seranu più evidenti per via di a corrosione d'immersione cù reagenti chimichi. A prufundità, a lunghezza è l'altri infurmazioni di a strata di danni sub-superficie pò esse misurata da l'osservazione otticu di a superficia inclinata dopu l'immersione. In seguitu, i scientisti hà inventatu u metudu Ball dimpling (Ball dimpling), chì hè di utilizà un strumentu di pulitura sferica per pulizziari a superficia dopu à grinding, scaccià una fossa fora, a prufundità di a fossa deve esse u più prufonda pussibule, perchè l'analisi. di u latu di a fossa pò ottene l'infurmazioni di danni subterrani di a superficia originale.
I metudi cumuni per a deteczione di danni subsuperficiali di elementi ottici
A lucidatura magnetoreologica (MRF) hè una tecnica chì usa una striscia di fluidu magneticu per pulisce i cumpunenti ottici, chì hè sfarente da a lucidatura tradiziunale di asfaltu / poliuretanu. In u metudu di lucidatura tradiziunale, u strumentu di lucidatura di solitu eserciteghja una grande forza nurmale nantu à a superficia otticu, mentre chì u sgiò Polishing sguassate a superficia otticu in a direzzione tangenziale, cusì u sgiò Polishing ùn cambia micca e caratteristiche originali di danni sub-superficie di a superficia otticu. Per quessa, Mr Polishing pò ièssiri usatu a lucidatura un groove nantu à a superficia otticu. Allora l'area di lucidatura hè analizata per evaluà a dimensione di u dannu sottu à a superficia ottica originale.
a) Méthode d'encollage à blocs
Stu metudu hè statu ancu usatu per pruvà danni sub-superficie. In fattu, selezziunate un campione quadratu cù a listessa forma è materiale, pulisce e duie superfici di a mostra, è dopu aduprate l'adesivu per incolla e duie superfici lucidate di u campione, è poi macinate i lati di i dui campioni inseme à u listessu tempu. tempu. Dopu a macinazione, i reagenti chimichi sò usati per separà i dui campioni quadrati. A dimensione di u dannu sottu à a superficia causata da a tappa di macinazione pò esse evaluata osservendu a superficia pulita separata cù un microscopiu. U schema schematicu di u prucessu di u metudu hè u seguente:
Schema schematicu di a rilevazione di danni subsuperficiali per u metudu adesivo di bloccu
Stu metudu hà certe limitazioni. Perchè ci hè una superficia appiccicosa, a situazione di a superficia appiccicosa ùn pò micca riflette cumplettamente u dannu di a subsuperficia attuale in u materiale dopu a macinazione, cusì i risultati di a misurazione ponu riflette solu a situazione SSD in una certa misura.
a) Incisione chimica
U metudu usa l'agenti chimichi adattati per erode a capa dannata di a superficia ottica. Dopu chì u prucessu di l'erosione hè cumpletu, u dannu sottu à a superficia hè evaluatu da a forma di a superficia è a rugosità di a superficia di i cumpunenti è u cambiamentu di l'indice di a rata di l'erosione. I reagenti chimichi cumunimenti usati sò l'acidu fluoruricu (HF), l'ammonium hydrogen fluorure (NH4HF) è altri agenti corrosivi.
b) Metudu di sezione trasversale
A mostra hè disseccata è un microscopiu elettronicu à scanning hè utilizatu per osservà direttamente a dimensione di u dannu sotterraneo.
c) Metudu di impregnazione di tintura
Perchè a superficia di a superficia di l'elementu otticu di terra cuntene un gran numaru di microcracks, i tinti chì ponu formate un cuntrastu di culore cù u sustrato otticu o cuntrastu cù u sustrato pò esse pressatu in u materiale. Se u sustrato hè custituitu da un materiale scuru, i tinti fluoriscenti ponu esse usatu. I danni sub-superficiali ponu esse facilmente verificati otticamente o elettronicamente. Perchè i cracke sò generalmente assai fini è in u materiale, quandu a prufundità di penetrazione di a penetrazione di tintura ùn hè micca abbastanza, ùn pò micca rapprisintà a vera prufundità di u microcrack. Per ottene a prufundità di u crack u più precisamente pussibule, una quantità di metudi sò stati pruposti per impregnating tinture: prepressing meccanicu è pressing isostaticu friddu, è l'usu di microanalisi di sonda elettroni (EPMA) per detect tracce di tintura à cuncentrazioni assai bassu.
B, metudi non-distruttivi
a) Metodu di stima
U metudu di stima principarmenti stima a prufundità di i danni sottu à a superficia secondu a dimensione di a particella di u materiale abrasiu è a dimensione di a rugosità di a superficia di u cumpunente. I circadori utilizanu un gran numaru di teste per stabilisce a relazione currispundente trà a dimensione di particella di u materiale abrasiu è a prufundità di i danni sottu à a superficia, è ancu a tavola di currispundenza trà a dimensione di a rugosità di a superficia di u cumpunente è a sub-superficie. danni à a superficia. U dannu sottu à a superficia di u cumpunenti attuale pò esse stimatu usendu a so currispundenza.
b) Tomografia a coerenza ottica (OCT)
A tomografia di coherenza ottica, u principiu di basa di quale hè l'interferenza di Michelson, evalua l'infurmazioni misurate per mezu di i signali di interferenza di dui fasci di luce. Sta tecnica hè comunmente usata per osservà i tessuti biologichi è dà una tomografia transversale di a struttura di a subsuperficie di u tissutu. Quandu a tecnica OCT hè aduprata per osservà i danni di a superficia di a superficia ottica, u paràmetru di l'indice di rifrazione di a mostra misurata deve esse cunsideratu per ottene a prufundità di u crack attuale. U metudu pò esse rilevatu difetti à una prufundità di 500μm cù una risoluzione verticale di megliu cà 20μm. In ogni casu, quandu hè adupratu per a rilevazione SSD di materiali ottici, a luce riflessa da a capa SSD hè relativamente debule, cusì hè difficiule di furmà interferenza. Inoltre, a scattering di a superficia affetterà ancu i risultati di a misurazione, è a precisione di a misura deve esse migliurata.
c) Metudu di scattering laser
L'irradiazione laser nantu à a superficia fotometrica, aduprendu e proprietà di scattering di u laser per valutà a dimensione di u dannu sottu à a superficia, hè ancu studiatu assai. I più cumuni includenu a microscopia di riflessione interna totale (TIRM), a microscopia di scanning laser confocale (CLSM) è a microscopia confocale di polarizazione intersecante (CPCM). microscopia confocale cross-polarization, etc.
d) Microscopiu acusticu à scanning
A microscopia acustica di scanning (SAM), cum'è un metudu di rilevazione ultrasonica, hè un metudu di teste non distruttivu chì hè largamente utilizatu per detectà difetti interni. Stu metudu hè generalmente usatu per misurà campioni cù superfici lisce. Quandu a superficia di a mostra hè assai rugosa, a precisione di a misura serà ridutta per l'influenza di l'onda sparse in a superficia.
3 Metudi di cuntrollu di dannu subsuperficiale
Hè u nostru scopu ultimu di cuntrullà in modu efficace u dannu sottu à i cumpunenti ottici è ottene cumpunenti chì sguassate completamente SSDS. In circustanze normali, a prufundità di u dannu sottu à a superficia hè proporzionale à a dimensione di a dimensione di a particella abrasiva, u più chjuca hè a dimensione di particella di l'abrasiu, u minore hè u dannu sottu à a superficia, per quessa, riducendu a granularità di macinazione, è cumpletamente. grinding, vi ponu effittivamenti migliurà u gradu di danni sub-superficie. U diagramma di trasfurmazioni di u cuntrollu di danni sub-superficiali in tappe hè mostratu in a figura sottu:
I danni di a subsuperficie sò cuntrullati in tappe
A prima tappa di grinding sguasserà cumplettamente i danni di u subsurface nantu à a superficia in biancu è pruduce una nova subsuperficie in questa tappa, è dopu in a seconda tappa di grinding, hè necessariu di caccià u SSD generatu in a prima tappa è pruduce un novu dannu sottu. di novu, trasfurmendu in turnu, è cuntrullà a dimensione di particella è a purità di l'abrasivu, è infine ottene a superficia ottica prevista. Questa hè ancu a strategia di trasfurmazioni chì a fabricazione ottica hà seguitu per centu anni.
In più, dopu à u prucessu di grinding, pickling a superficia di u cumpunente pò effittivamenti caccià u dannu sub-superficie, cusì à migliurà a qualità di a superficia è migliurà l'efficienza di trasfurmazioni.
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