1 Definition og årsager til underjordiske skader
Underjordiske skader af optiske komponenter (SSD, underjordiske skader) nævnes normalt i højpræcisionsoptiske applikationer såsom intense lasersystemer og litografimaskiner, og dens eksistens begrænser den endelige behandlingsnøjagtighed af optiske komponenter og påvirker yderligere billeddannelsen ydeevne af optiske systemer, så det skal være opmærksom nok. Underjordiske skader er sædvanligvis karakteriseret ved revner inde i overfladen af elementet og indre spændingslag, som er forårsaget af en vis resterende fragmentering og deformation af materialesammensætningen i det nære overfladeareal. Undergrundsskademodellen er vist som følger: Det øverste lag er det polerede sedimentlag, og derefter er revnedefektlaget og spændingsdeformationslaget bundlaget, og materialelaget uden skade er det inderste lag. Blandt dem er revnedefektlaget og spændingsdeformationslaget underjordiske skader.
Undergrundsskademodel af optiske materialer
Optiske komponenter i materialet er generelt glas, keramik og andre hårde og skøre materialer, i det tidlige forarbejdningsstadium af komponenterne skal de gennemgå fræsestøbning, finslibning og ru poleringsprocesser, i disse processer eksisterer mekanisk slibning og kemiske reaktioner og spille en rolle. Det slibende eller slibende værktøj i kontakt med overfladen af elementet har karakteristika af ujævn partikelstørrelse, og kraften af hvert kontaktpunkt på overfladen af elementet er ikke ensartet, så det konvekse og konkave lag og det indre revnelag vil fremstilles på glasoverfladen. Materialet til stede i det revnede lag er den komponent, der er gået i stykker under slibningsprocessen, men som ikke er faldet af overfladen, så der vil blive dannet skader under overfladen. Uanset om det er slibende slibning af løse partikler eller CNC slibning, vil dette fænomen blive dannet på overfladen af materialet. Den faktiske effekt af underjordiske skader er vist i følgende figur:
Skader i undergrunden
2 Metoder til måling af underjordiske skader
Da skader under overfladen ikke kan ignoreres, skal de kontrolleres effektivt af producenter af optiske komponenter. For effektivt at kontrollere det, er det nødvendigt nøjagtigt at identificere og detektere størrelsen af underjordiske skader på overfladen af komponenten, siden den tidlige del af forrige århundrede har folk udviklet en række forskellige metoder til at måle og evaluere størrelsen af komponentens underjordiske skader, i henhold til tilstanden af graden af indflydelse på den optiske komponent, kan den opdeles i to kategorier: destruktiv måling og ikke-destruktiv måling (ikke-destruktiv testning).
Destruktiv målemetode er, som navnet antyder, behovet for at ændre overfladestrukturen af det optiske element, så den underjordiske skade, der ikke er let at observere, kan afsløres, og derefter bruge et mikroskop og andre instrumenter til at observere målemetode, er denne metode normalt tidskrævende, men dens måleresultater er pålidelige og nøjagtige. Ikke-destruktive målemetoder, som ikke forårsager yderligere skade på komponentoverfladen, bruger lys, lyd eller andre elektromagnetiske bølger til at detektere det underjordiske skadelag, og bruger mængden af egenskabsændringer, de forekommer i laget til at vurdere størrelsen af SSD, sådanne metoder er relativt bekvemme og hurtige, men normalt en kvalitativ observation. I henhold til denne klassifikation er de aktuelle detektionsmetoder for underjordiske skader vist i nedenstående figur:
Klassificering og opsummering af underjordiske skadedetektionsmetoder
En kort beskrivelse af disse målemetoder følger:
A. Destruktive metoder
a) Poleringsmetode
Før udseendet af magnetoreologisk polering brugte optiske arbejdere normalt Taper-polering til at analysere underjordiske skader af optiske komponenter, det vil sige at skære den optiske overflade langs en skrå vinkel for at danne en skrå indre overflade og derefter polere den skrå overflade. Det antages generelt, at polering ikke vil forværre den oprindelige skade under overfladen. Revnerne i SSD-laget vil blive mere tydeligt afsløret gennem nedsænkningskorrosion med kemiske reagenser. Dybden, længden og andre oplysninger af det underjordiske skadelag kan måles ved optisk observation af den skrå overflade efter nedsænkning. Senere opfandt forskere Ball dimpling metoden (Ball dimpling), som går ud på at bruge et kugleformet poleringsværktøj til at polere overfladen efter slibning, smid en pit ud, dybden af pit skal være så dyb som muligt, så analysen af siden af brønden kan få oplysninger om underjordiske skader på den oprindelige overflade.
Almindelige metoder til at detektere underjordiske skader på optiske elementer
Magnetorheologisk polering (MRF) er en teknik, der bruger en magnetisk væskestrimmel til at polere optiske komponenter, hvilket er forskelligt fra traditionel asfalt/polyurethan polering. I den traditionelle poleringsmetode udøver poleringsværktøjet sædvanligvis en stor normalkraft på den optiske overflade, mens Mr Polishing fjerner den optiske overflade i tangential retning, så Mr Polishing ændrer ikke den optiske overflades oprindelige underjordiske skadeskarakteristika. Derfor kan Mr Polishing bruges til at polere en rille på den optiske overflade. Derefter analyseres poleringsområdet for at vurdere størrelsen af undergrundsskaden af den oprindelige optiske overflade.
a) Bloklimningsmetode
Denne metode er også blevet brugt til at teste skader under overfladen. Faktisk skal du vælge en firkantet prøve med samme form og materiale, polere de to overflader af prøven, og derefter bruge klæbemiddel til at lime de to polerede overflader af prøven sammen, og derefter slibe siderne af de to prøver sammen på samme måde tid. Efter formaling bruges kemiske reagenser til at adskille de to kvadratiske prøver. Størrelsen af den underjordiske skade forårsaget af slibestadiet kan vurderes ved at observere den adskilte polerede overflade med et mikroskop. Processens skematiske diagram af metoden er som følger:
Skematisk diagram af detektering af underjordiske skader ved blokadhæsiv metode
Denne metode har visse begrænsninger. Fordi der er en klæbrig overflade, afspejler situationen for den klæbrige overflade muligvis ikke fuldt ud den faktiske undergrundsskade inde i materialet efter slibning, så måleresultaterne kan kun afspejle SSD-situationen til en vis grad.
a) Kemisk ætsning
Metoden anvender egnede kemiske midler til at erodere det beskadigede lag af den optiske overflade. Efter at erosionsprocessen er afsluttet, evalueres skaden under overfladen af overfladeformen og ruheden af komponentoverfladen og indeksændringen af erosionshastigheden. De almindeligt anvendte kemiske reagenser er flussyre (HF), ammoniumhydrogenfluorid (NH4HF) og andre ætsende midler.
b) Tværsnitsmetode
Prøven dissekeres, og et scanningselektronmikroskop bruges til direkte at observere størrelsen af undergrundsskaden.
c) Farveimprægneringsmetode
Fordi overfladelaget af det jordede optiske element indeholder et stort antal mikrorevner, kan farvestoffer, der kan danne en farvekontrast med det optiske substrat eller kontrast til substratet, presses ind i materialet. Hvis underlaget består af et mørkt materiale, kan fluorescerende farvestoffer anvendes. Skader under overfladen kan så let kontrolleres optisk eller elektronisk. Fordi revnerne sædvanligvis er meget fine og inde i materialet, repræsenterer det muligvis ikke den sande dybde af mikrorevnen, når indtrængningsdybden af farvestofpenetrationen ikke er nok. For at opnå revnedybden så præcist som muligt, er der foreslået en række metoder til imprægnering af farvestoffer: mekanisk præpresning og kold isostatisk presning samt anvendelse af elektronsondemikroanalyse (EPMA) til at påvise spor af farvestof i meget lave koncentrationer.
B, ikke-destruktive metoder
a) Estimationsmetode
Estimationsmetoden estimerer hovedsageligt dybden af underjordiske skader i henhold til størrelsen af partikelstørrelsen af det slibende materiale og størrelsen af komponentens overfladeruhed. Forskere bruger et stort antal tests til at fastslå det tilsvarende forhold mellem partikelstørrelsen af slibematerialet og dybden af undergrundsskaden, samt matchningstabellen mellem størrelsen af overfladeruheden af komponenten og undergrunden. overfladeskader. Skaderne under overfladen af den aktuelle komponentoverflade kan estimeres ved at bruge deres korrespondance.
b) Optisk kohærenstomografi (OCT)
Optisk kohærenstomografi, hvis grundprincip er Michelson-interferens, evaluerer den målte information gennem interferenssignalerne fra to lysstråler. Denne teknik bruges almindeligvis til at observere biologiske væv og give tværsnitstomografi af vævets underjordiske struktur. Når OCT-teknik bruges til at observere underjordiske skader på optisk overflade, skal brydningsindeksparameteren for den målte prøve tages i betragtning for at opnå den faktiske revnedybde. Metoden kan angiveligt detektere defekter i en dybde på 500μm med en vertikal opløsning på bedre end 20μm. Men når det bruges til SSD-detektion af optiske materialer, er lyset, der reflekteres fra SSD-laget, relativt svagt, så det er svært at danne interferens. Derudover vil overfladespredning også påvirke måleresultaterne, og målenøjagtigheden skal forbedres.
c) Laserspredningsmetode
Laserbestråling på den fotometriske overflade, ved hjælp af laserens spredningsegenskaber til at vurdere størrelsen af underjordiske skader, er også blevet grundigt undersøgt. Almindelige inkluderer total intern refektionsmikroskopi (TIRM), konfokal laserscanningsmikroskopi (CLSM) og intersecting polarization confocal microscopy (CPCM). krydspolarisering konfokal mikroskopi mv.
d) Scanning akustisk mikroskop
Scanning akustisk mikroskopi (SAM), som en ultralydsdetektionsmetode, er en ikke-destruktiv testmetode, der er meget brugt til at opdage interne defekter. Denne metode bruges normalt til at måle prøver med glatte overflader. Når overfladen af prøven er meget ru, vil målenøjagtigheden blive reduceret på grund af påvirkningen af overfladespredte bølger.
3 Underjordiske skadekontrolmetoder
Det er vores ultimative mål effektivt at kontrollere underjordiske skader af optiske komponenter og opnå komponenter, der fuldstændigt fjerner SSDS. Under normale omstændigheder er dybden af undergrundsskader proportional med størrelsen af slibemidlets partikelstørrelse, jo mindre partikelstørrelsen af slibemidlet er, jo mere lavvandet er skaden under overfladen, derfor ved at reducere slibningens granularitet og fuldt ud slibning, kan du effektivt forbedre graden af underjordiske skader. Behandlingsdiagrammet for underjordiske skadeskontrol i etaper er vist i figuren nedenfor:
Skader under overfladen kontrolleres i etaper
Det første slibningstrin vil fjerne undergrundsskaden på den tomme overflade fuldstændigt og producere en ny undergrund i dette trin, og derefter i anden slibningsfase er det nødvendigt at fjerne SSD'en, der blev genereret i første trin og producere ny undergrundsskade igen, forarbejdning på skift, og kontroller partikelstørrelsen og renheden af slibemidlet, og endelig opnå den forventede optiske overflade. Dette er også den behandlingsstrategi, som optisk fremstilling har fulgt i hundreder af år.
Derudover kan bejdsning af komponentens overflade efter slibningsprocessen effektivt fjerne skaderne under overfladen og derved forbedre overfladekvaliteten og forbedre forarbejdningseffektiviteten.
Kontakte:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Tilføj: Bygning 1, nr. 1558, efterretningsvej, qingbaijiang, chengdu, sichuan, Kina
Indlægstid: 18-apr-2024
