1 Maa-aluse kahjustuse mõiste ja põhjused
Optiliste komponentide pinnaaluseid kahjustusi (SSD, pinnaaluseid kahjustusi) mainitakse tavaliselt suure täpsusega optilistes rakendustes, nagu intensiivsed lasersüsteemid ja litograafiamasinad, ning selle olemasolu piirab optiliste komponentide lõplikku töötlemise täpsust ja mõjutab veelgi pildistamist. optiliste süsteemide jõudlus, seega tuleb sellele piisavalt tähelepanu pöörata. Aluspinna kahjustusi iseloomustavad tavaliselt praod elemendi pinna sees ja sisemised pingekihid, mis on põhjustatud materjali koostise mõningasest jääkkillustumisest ja deformatsioonist lähipinnal. Maa-aluse kahjustuse mudel on näidatud järgmiselt: pealmine kiht on poleeritud settekiht ja seejärel pragude defekti kiht ja pingede deformatsioonikiht on alumine kiht ning kahjustusteta materjalikiht on sisemine kiht. Nende hulgas on pragude defektikiht ja pingedeformatsioonikiht maapinna kahjustused.
Optiliste materjalide pinnakahjustuste mudel
Materjali optilised komponendid on tavaliselt klaas, keraamika ja muud kõvad ja rabedad materjalid, komponentide varases töötlemisetapis peavad need läbima freesimise, vormimise, peenlihvimise ja töötlemata poleerimise protsessid, nendes protsessides esineb mehaaniline lihvimine ja keemilised reaktsioonid. ja mängida rolli. Elemendi pinnaga kokkupuutuval abrasiivsel või abrasiivsel tööriistal on ebaühtlase osakese suuruse omadused ja iga kontaktpunkti jõud elemendi pinnal ei ole ühtlane, nii et kumer ja nõgus kiht ning sisemine pragude kiht toodetakse klaasi pinnale. Pragunenud kihis olev materjal on see komponent, mis on lihvimisprotsessis purunenud, kuid ei ole pinnalt maha pudenenud, mistõttu tekivad aluspinna kahjustused. Olenemata sellest, kas tegemist on lahtiste osakeste abrasiivse lihvimisega või CNC-lihvimisega, tekib see nähtus materjali pinnale. Maa-aluse kahjustuse tegelik mõju on näidatud järgmisel joonisel:
Maapinna kahjustuste renderdamine
2 Maapinna kahjustuste mõõtmise meetodid
Kuna maa-aluseid kahjustusi ei saa ignoreerida, peavad optiliste komponentide tootjad neid tõhusalt kontrollima. Selle tõhusaks kontrollimiseks on vaja täpselt kindlaks teha ja tuvastada maa-aluse kahjustuse suurus komponendi pinnal, kuna eelmise sajandi algusest on inimesed välja töötanud mitmesuguseid meetodeid suuruse mõõtmiseks ja hindamiseks. komponendi maa-alustest kahjustustest võib vastavalt optilisele komponendile avalduva mõju astme režiimile jagada kahte kategooriasse: destruktiivsed mõõtmised ja mittepurustavad mõõtmised (mittepurustavad katsed).
Destruktiivne mõõtmismeetod, nagu nimigi viitab, on vajadus muuta optilise elemendi pinnastruktuuri, et saaks avastada pinnaaluseid kahjustusi, mida ei ole lihtne jälgida, ning seejärel kasutada mikroskoopi ja muid instrumente. mõõtmismeetodi puhul on see meetod tavaliselt aeganõudev, kuid selle mõõtmistulemused on usaldusväärsed ja täpsed. Mittepurustavad mõõtmismeetodid, mis ei põhjusta komponendi pinnale täiendavaid kahjustusi, kasutavad maa-aluse kahjustuskihi tuvastamiseks valgust, heli või muid elektromagnetlaineid ning kihis toimuvate omaduste muutuste suurust, et hinnata kihi suurust. SSD-le on sellised meetodid suhteliselt mugavad ja kiired, kuid tavaliselt on tegemist kvalitatiivse vaatlusega. Selle klassifikatsiooni kohaselt on praegused maa-aluste kahjustuste tuvastamise meetodid näidatud alloleval joonisel:
Maa-aluse kahjustuse tuvastamise meetodite klassifikatsioon ja kokkuvõte
Nende mõõtmismeetodite lühikirjeldus on järgmine:
A. Destruktiivsed meetodid
a) Poleerimismeetod
Enne magnetorheoloogilise poleerimise ilmnemist kasutasid optilised töötajad tavaliselt optiliste komponentide pinnaaluse kahjustuse analüüsimiseks koonuspoleerimist, st optilise pinna lõikamist mööda kaldus nurka, et moodustada kaldus sisepind, ja seejärel poleerida kaldpinda. Üldiselt arvatakse, et poleerimine ei süvenda esialgset aluspinna kahjustust. SSD-kihi praod tulevad ilmsemalt esile keemiliste reagentide sukelduskorrosiooni kaudu. Pinnaaluse kahjustuskihi sügavust, pikkust ja muud teavet saab mõõta kaldpinna optilise vaatluse teel pärast sukeldumist. Hiljem leiutasid teadlased Ball dimpling meetodi (Ball dimpling), milleks on sfäärilise poleerimisvahendiga pinna poleerimine pärast lihvimist, kaevu väljaviskamine, süvendi sügavus peab olema võimalikult sügav, et analüüs süvendi küljelt saab teavet algse pinna aluspinna kahjustuste kohta.
Levinud meetodid optiliste elementide maa-aluste kahjustuste tuvastamiseks
Magnetorheoloogiline poleerimine (MRF) on tehnika, mis kasutab optiliste komponentide poleerimiseks magnetilist vedelikuriba, mis erineb traditsioonilisest asfaldi/polüuretaani poleerimisest. Traditsioonilise poleerimismeetodi korral avaldab poleerimistööriist optilisele pinnale tavaliselt suurt normaaljõudu, samal ajal kui Mr Polishing eemaldab optilise pinna tangentsiaalses suunas, seega ei muuda Mr Polishing optilise pinna esialgseid aluspinna kahjustuste omadusi. Seetõttu saab Mr Polishingut kasutada optilise pinna soone poleerimiseks. Seejärel analüüsitakse poleerimisala, et hinnata algse optilise pinna pinnaaluse kahjustuse suurust.
a) Plokiliimimise meetod
Seda meetodit on kasutatud ka maa-aluste kahjustuste testimiseks. Tegelikult valige sama kuju ja materjaliga ruudukujuline proov, poleerige proovi kaks pinda ja seejärel liimige proovi kaks poleeritud pinda kokku liimiga ning seejärel lihvige kahe proovi küljed samal ajal kokku. aega. Pärast jahvatamist kasutatakse kahe ruudukujulise proovi eraldamiseks keemilisi reaktiive. Lihvimisetapist põhjustatud maa-aluse kahjustuse suurust saab hinnata eraldunud poleeritud pinda mikroskoobiga jälgides. Meetodi protsessi skemaatiline diagramm on järgmine:
Pinnaaluste kahjustuste tuvastamise skemaatiline diagramm plokkliimi meetodil
Sellel meetodil on teatud piirangud. Kuna pind on kleepuv, ei pruugi kleepuva pinna olukord täielikult kajastada tegelikku aluspinna kahjustust materjali sees pärast lihvimist, seega võivad mõõtmistulemused kajastada SSD olukorda ainult teatud määral.
a) Keemiline söövitus
Meetod kasutab optilise pinna kahjustatud kihi erodeerimiseks sobivaid keemilisi aineid. Pärast erosiooniprotsessi lõppu hinnatakse aluspinna kahjustusi komponendi pinna pinna kuju ja kareduse ning erosioonikiiruse indeksi muutuse järgi. Tavaliselt kasutatavad keemilised reaktiivid on vesinikfluoriidhape (HF), ammooniumvesinikfluoriid (NH4HF) ja muud söövitavad ained.
b) Ristlõike meetod
Proov tükeldatakse ja maa-aluse kahjustuse suuruse otseseks jälgimiseks kasutatakse skaneerivat elektronmikroskoopi.
c) Värvaine immutamise meetod
Kuna jahvatatud optilise elemendi pinnakiht sisaldab suurel hulgal mikropragusid, saab materjali sisse pressida värvaineid, mis võivad moodustada optilise substraadiga värvikontrasti või kontrasti substraadiga. Kui aluspind koosneb tumedast materjalist, võib kasutada fluorestseeruvaid värvaineid. Aluspinna kahjustusi saab seejärel hõlpsasti optiliselt või elektrooniliselt kontrollida. Kuna praod on tavaliselt väga peened ja materjali sees, siis kui värvaine läbitungimissügavus ei ole piisav, ei pruugi see kajastada mikroprao tegelikku sügavust. Selleks, et saada võimalikult täpselt pragude sügavust, on värvainete immutamiseks välja pakutud mitmeid meetodeid: mehaaniline eelpressimine ja külmisostaatiline pressimine ning elektronsondi mikroanalüüsi (EPMA) kasutamine värvaine jälgede tuvastamiseks väga madalatel kontsentratsioonidel.
B, mittepurustavad meetodid
a) Hindamismeetod
Hindamismeetodiga hinnatakse peamiselt pinnaaluse kahjustuse sügavust vastavalt abrasiivmaterjali osakeste suurusele ja komponendi pinnakareduse suurusele. Teadlased kasutavad suurt hulka teste, et teha kindlaks vastav seos abrasiivse materjali osakeste suuruse ja pinnaaluse kahjustuse sügavuse vahel, samuti komponendi pinnakareduse suuruse ja aluspinna kareduse vahelise vastavustabeli kindlakstegemiseks. pinna kahjustused. Praeguse komponendi pinna maa-aluseid kahjustusi saab hinnata nende vastavust kasutades.
b) Optiline koherentstomograafia (OCT)
Optiline koherentstomograafia, mille põhiprintsiibiks on Michelsoni interferents, hindab mõõdetud informatsiooni kahe valguskiire häiresignaalide kaudu. Seda tehnikat kasutatakse tavaliselt bioloogiliste kudede vaatlemiseks ja koe pinnaaluse struktuuri ristlõike tomograafia tegemiseks. Kui optilise pinna pinnaaluse kahjustuse jälgimiseks kasutatakse OCT-tehnikat, tuleb tegeliku pragude sügavuse saamiseks arvesse võtta mõõdetud proovi murdumisnäitaja parameetrit. Meetod võib väidetavalt tuvastada defekte 500 μm sügavusel vertikaalse eraldusvõimega, mis on parem kui 20 μm. Kui aga seda kasutatakse optiliste materjalide SSD tuvastamiseks, on SSD kihilt peegelduv valgus suhteliselt nõrk, mistõttu on häireid raske tekitada. Lisaks mõjutab mõõtmistulemusi ka pinnahajumine ning mõõtmise täpsust tuleb parandada.
c) Laseri hajutamise meetod
Laialdaselt on uuritud ka laseri kiiritamist fotomeetrilisele pinnale, kasutades laseri hajuvusomadusi maa-aluse kahjustuse suuruse hindamiseks. Levinud on täielik sisemine peegeldusmikroskoopia (TIRM), konfokaalne laserskaneeriv mikroskoopia (CLSM) ja ristuva polarisatsiooni konfokaalne mikroskoopia (CPCM). ristpolarisatsiooni konfokaalne mikroskoopia jne.
d) Skaneeriv akustiline mikroskoop
Skaneeriv akustiline mikroskoopia (SAM) kui ultrahelituvastusmeetod on mittepurustav testimismeetod, mida kasutatakse laialdaselt sisemiste defektide tuvastamiseks. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt sileda pinnaga proovide mõõtmiseks. Kui proovi pind on väga kare, väheneb mõõtmistäpsus pinna hajutatud lainete mõju tõttu.
3 Maapinna kahjustuste kontrollimise meetodid
Meie lõppeesmärk on tõhusalt kontrollida optiliste komponentide pinnaaluseid kahjustusi ja saada komponente, mis eemaldavad täielikult SSDS-i. Tavaolukorras on aluspinna kahjustuse sügavus võrdeline abrasiiviosakeste suurusega, mida väiksem on abrasiivi osakeste suurus, seda madalam on aluspinna kahjustus, seega, vähendades lihvimise granulaarsust, ja täielikult. lihvimine, saate tõhusalt parandada pinnaaluse kahjustuse astet. Pinnaaluste kahjustuste kontrolli etapiviisiline töötlemisskeem on näidatud alloleval joonisel:
Maa-aluseid kahjustusi kontrollitakse etapiviisiliselt
Lihvimise esimene etapp eemaldab täielikult tooriku pinna aluspinna kahjustused ja tekitab selles etapis uue aluspinna ning seejärel lihvimise teises etapis on vaja eemaldada esimeses etapis tekkinud SSD ja tekitada uusi aluspinna kahjustusi. Jällegi töötlemine omakorda ja kontrollib abrasiivi osakeste suurust ja puhtust ning lõpuks saadakse oodatud optiline pind. See on ka töötlemisstrateegia, mida optiline tootmine on järginud sadu aastaid.
Lisaks saab pärast lihvimisprotsessi komponendi pinna peitsimine tõhusalt eemaldada aluspinna kahjustused, parandades seeläbi pinna kvaliteeti ja töötlemise efektiivsust.
Kontakt:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
veeb:www.pliroptics.com
Lisa: hoone 1, nr 1558, luuretee, Qingbaijiang, Chengdu, sichuan, Hiina
Postitusaeg: 18. aprill 2024
