1 Maanalaisten vaurioiden määritelmä ja syyt
Optisten komponenttien pinnanalainen vaurio (SSD, pinnanalainen vaurio) mainitaan yleensä korkean tarkkuuden optisissa sovelluksissa, kuten intensiivisissä laserjärjestelmissä ja litografiakoneissa, ja sen olemassaolo rajoittaa optisten komponenttien lopullista käsittelytarkkuutta ja vaikuttaa edelleen kuvantamiseen. optisten järjestelmien suorituskykyä, joten siihen on kiinnitettävä riittävästi huomiota. Pintavaurioille on tyypillistä yleensä elementin pinnan sisällä olevat halkeamat ja sisäiset jännityskerrokset, jotka aiheutuvat materiaalikoostumuksen jäännösmurtumisesta ja muodonmuutoksesta lähipinnalla. Pintavauriomalli on esitetty seuraavasti: yläkerros on kiillotettu sedimenttikerros ja sitten halkeamavikakerros ja jännitysmuodonmuutoskerros ovat pohjakerros ja vaurioitumaton materiaalikerros on sisin kerros. Niistä halkeamavikakerros ja jännitysmuodonmuutoskerros ovat pinnan alla olevia vaurioita.
Optisten materiaalien pintavauriomalli
Materiaalin optiset komponentit ovat yleensä lasia, keramiikkaa ja muita kovia ja hauraita materiaaleja, komponenttien varhaisessa käsittelyvaiheessa on käytävä läpi jyrsintämuovaus, hienohionta ja karkea kiillotusprosessit, näissä prosesseissa esiintyy mekaanista hiontaa ja kemiallisia reaktioita ja näytellä roolia. Elementin pinnan kanssa kosketuksissa olevalla hioma-aineella tai hiomatyökalulla on epätasaisen hiukkaskoon ominaisuudet, ja kunkin elementin pinnan kosketuspisteen voima ei ole tasainen, joten kupera ja kovera kerros ja sisäinen halkeama kerros valmistetaan lasipinnalle. Halkeilevassa kerroksessa oleva materiaali on se komponentti, joka on katkennut hiontaprosessin aikana, mutta joka ei ole pudonnut pinnalta, joten pintavaurioita muodostuu. Olipa kyseessä irtonaisten hiukkasten hionta tai CNC-hionta, tämä ilmiö muodostuu materiaalin pinnalle. Maanalaisen vaurion todellinen vaikutus näkyy seuraavassa kuvassa:
Pintavaurioiden renderointi
2 Pintavaurioiden mittausmenetelmät
Koska pinnan alla olevia vaurioita ei voida jättää huomiotta, optisten komponenttien valmistajien on valvottava niitä tehokkaasti. Sen tehokkaaksi hallitsemiseksi on välttämätöntä tunnistaa ja havaita tarkasti komponentin pinnan pintavaurion koko, sillä viime vuosisadan alusta lähtien ihmiset ovat kehittäneet erilaisia menetelmiä koon mittaamiseen ja arvioimiseen. komponentin pintavauriosta optiseen komponenttiin kohdistuvan vaikutuksen asteen muodon mukaan se voidaan jakaa kahteen luokkaan: vaurioittava mittaus ja ainetta rikkomaton mittaus (rikkomaton testaus).
Destruktiivinen mittausmenetelmä, kuten nimestä voi päätellä, on tarve muuttaa optisen elementin pintarakennetta siten, että pinnanalainen vaurio, jota ei ole helppo havaita, voidaan paljastaa, ja sitten käyttää mikroskooppia ja muita välineitä tarkkailemaan mittausmenetelmä, tämä menetelmä on yleensä aikaa vievä, mutta sen mittaustulokset ovat luotettavia ja tarkkoja. Tuhoamattomat mittausmenetelmät, jotka eivät aiheuta lisävaurioita komponentin pinnalle, käyttävät valoa, ääntä tai muita sähkömagneettisia aaltoja pinnan vauriokerroksen havaitsemiseen ja niiden ominaisuuksien muutosten määrää kerroksessa arvioimaan SSD:n avulla tällaiset menetelmät ovat suhteellisen käteviä ja nopeita, mutta yleensä laadullinen havainto. Tämän luokituksen mukaan nykyiset maanalaisten vaurioiden havaitsemismenetelmät on esitetty alla olevassa kuvassa:
Maanalaisten vahinkojen havaitsemismenetelmien luokittelu ja yhteenveto
Seuraavassa on lyhyt kuvaus näistä mittausmenetelmistä:
A. Tuhoavat menetelmät
a) Kiillotusmenetelmä
Ennen magnetorheologisen kiillotuksen ilmaantumista optiset työntekijät käyttivät yleensä kartiomaista kiillotusta optisten komponenttien pinnanalaisten vaurioiden analysoimiseen, eli optisen pinnan leikkaamiseen vinokulmaa pitkin vinon sisäpinnan muodostamiseksi ja sitten vinon pinnan kiillottamista. Yleisesti uskotaan, että kiillotus ei pahenna alkuperäistä alustavauriota. SSD-kerroksen halkeamat paljastuvat selvemmin kemiallisten reagenssien upotuskorroosion kautta. Pinnanalaisen vauriokerroksen syvyys, pituus ja muut tiedot voidaan mitata kaltevan pinnan optisella havainnolla upotuksen jälkeen. Myöhemmin tiedemiehet keksivät Ball dimpling -menetelmän (Ball dimpling), jossa käytetään pallomaista kiillotustyökalua pinnan kiillottamiseen hionnan jälkeen, kuopan heittäminen ulos, kuopan syvyyden tulee olla mahdollisimman syvä, jotta analyysi Kaivon kyljestä voi saada alkuperäisen pinnan vauriotiedot.
Yleisiä menetelmiä optisten elementtien pintavaurioiden havaitsemiseksi
Magnetorheologinen kiillotus (MRF) on tekniikka, joka käyttää magneettista nestenauhaa optisten komponenttien kiillotukseen, mikä eroaa perinteisestä asfaltin/polyuretaanin kiillotuksesta. Perinteisessä kiillotusmenetelmässä kiillotustyökalu kohdistaa yleensä suuren normaalivoiman optiseen pintaan, kun taas Mr Polishing poistaa optisen pinnan tangentiaalisessa suunnassa, joten Mr Polishing ei muuta optisen pinnan alkuperäisiä pintavaurioominaisuuksia. Siksi Mr Polishingia voidaan käyttää optisen pinnan uran kiillottamiseen. Tämän jälkeen kiillotusalue analysoidaan alkuperäisen optisen pinnan pintavaurion koon arvioimiseksi.
a) Lohkon liimausmenetelmä
Tätä menetelmää on käytetty myös pinnan alla olevien vaurioiden testaamiseen. Itse asiassa valitse neliönmuotoinen näyte, jolla on sama muoto ja materiaali, kiillota näytteen kaksi pintaa ja liimaa sitten näytteen kaksi kiillotettua pintaa liimalla ja hio sitten kahden näytteen sivut yhteen samalla tavalla. aika. Jauhamisen jälkeen kemiallisia reagensseja käytetään erottamaan kaksi neliömäistä näytettä. Hiontavaiheen aiheuttaman pintavaurion suuruutta voidaan arvioida tarkkailemalla erotettua kiillotettua pintaa mikroskoopilla. Menetelmän prosessikaavio on seuraava:
Kaavio maanalaisten vaurioiden havaitsemisesta lohkoliimamenetelmällä
Tällä menetelmällä on tiettyjä rajoituksia. Koska pinnassa on tahmea pinta, tahmean pinnan tilanne ei välttämättä täysin heijasta todellista pintavauriota materiaalin sisällä hionnan jälkeen, joten mittaustulokset voivat kuvastaa SSD-tilannetta vain jossain määrin.
a) Kemiallinen etsaus
Menetelmässä käytetään sopivia kemiallisia aineita optisen pinnan vaurioituneen kerroksen syöpymiseen. Eroosioprosessin päätyttyä pintavauriot arvioidaan komponenttien pinnan pinnan muodon ja karheuden sekä eroosion nopeuden indeksin muutoksen perusteella. Yleisesti käytettyjä kemiallisia reagensseja ovat fluorivetyhappo (HF), ammoniumvetyfluoridi (NH4HF) ja muut syövyttävät aineet.
b) Poikkileikkausmenetelmä
Näyte leikataan ja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla tarkkaillaan suoraan maanalaisen vaurion kokoa.
c) Väriainekyllästysmenetelmä
Koska hiotun optisen elementin pintakerros sisältää suuren määrän mikrohalkeamia, materiaaliin voidaan puristaa väriaineita, jotka voivat muodostaa värikontrastia optiseen alustaan tai kontrastia substraatin kanssa. Jos alusta koostuu tummasta materiaalista, voidaan käyttää fluoresoivia väriaineita. Pintavauriot voidaan sitten helposti tarkistaa optisesti tai elektronisesti. Koska halkeamat ovat yleensä erittäin hienoja ja materiaalin sisällä, kun väriaineen tunkeutumissyvyys ei ole riittävä, se ei välttämättä edusta mikrohalkeaman todellista syvyyttä. Halkeaman syvyyden saamiseksi mahdollisimman tarkasti värien kyllästämiseen on ehdotettu useita menetelmiä: mekaaninen esipuristus ja kylmäisostaattinen puristus sekä elektronin koetinmikroanalyysin (EPMA) käyttö väriainejäämien havaitsemiseksi erittäin pieninä pitoisuuksina.
B, tuhoamattomat menetelmät
a) Arviointimenetelmä
Estimointimenetelmällä arvioidaan pääosin pinnanalaisen vaurion syvyyttä hiomamateriaalin hiukkaskoon ja komponentin pinnan karheuden koon mukaan. Tutkijat käyttävät lukuisia testejä määrittääkseen vastaavan suhteen hiomamateriaalin hiukkaskoon ja pinnan alla olevan vaurion syvyyden välillä sekä vastaavan taulukon komponentin pinnan karheuden koon ja alustan välillä. pintavaurioita. Nykyisen komponentin pinnan pintavauriot voidaan arvioida käyttämällä niiden vastaavuutta.
b) Optinen koherenssitomografia (OCT)
Optinen koherenssitomografia, jonka perusperiaate on Michelsonin häiriö, arvioi mitatun tiedon kahden valonsäteen häiriösignaalien kautta. Tätä tekniikkaa käytetään yleisesti biologisten kudosten tarkkailuun ja kudoksen pinnanalaisen rakenteen poikkileikkaustomografiaan. Käytettäessä OCT-tekniikkaa optisen pinnan pintavaurion tarkkailuun, mitatun näytteen taitekerroinparametri on otettava huomioon todellisen halkeaman syvyyden saamiseksi. Menetelmän kerrotaan pystyvän havaitsemaan vikoja 500 μm:n syvyydellä pystysuoralla resoluutiolla, joka on parempi kuin 20 μm. Kuitenkin, kun sitä käytetään optisten materiaalien SSD-tunnistukseen, SSD-kerroksesta heijastuva valo on suhteellisen heikkoa, joten häiriöitä on vaikea muodostaa. Lisäksi pintasironta vaikuttaa mittaustuloksiin ja mittaustarkkuutta on parannettava.
c) Lasersirontamenetelmä
Lasersäteilytystä fotometriselle pinnalle, jossa käytetään laserin sirontaominaisuuksia pintavaurion koon arvioimiseen, on myös tutkittu laajasti. Yleisiä ovat sisäinen kokonaisheijastusmikroskopia (TIRM), konfokaalinen laserpyyhkäisymikroskopia (CLSM) ja risteävä polarisaatiokonfokaalinen mikroskopia (CPCM). ristipolarisaatiokonfokaalimikroskopia jne.
d) Pyyhkäisevä akustinen mikroskooppi
Pyyhkäisyakustinen mikroskopia (SAM) ultraäänitunnistusmenetelmänä on ainetta rikkomaton testausmenetelmä, jota käytetään laajalti sisäisten vikojen havaitsemiseen. Tätä menetelmää käytetään yleensä tasapintaisten näytteiden mittaamiseen. Kun näytteen pinta on erittäin karkea, mittaustarkkuus heikkenee pintasirontaaaltojen vaikutuksesta.
3 Pintavaurioiden torjuntamenetelmät
Perimmäisenä tavoitteemme on hallita tehokkaasti optisten komponenttien pintavaurioita ja saada komponentteja, jotka poistavat kokonaan SSDS:n. Normaaleissa olosuhteissa pinnan alla olevan vaurion syvyys on verrannollinen hioma-aineen hiukkaskoon kokoon, mitä pienempi hioma-aineen hiukkaskoko on, sitä matalampi on pintavaurio, joten hionnan rakeisuutta pienentämällä ja täysin hiomalla voit tehokkaasti parantaa pintavaurioiden astetta. Maanalaisen vaurion hallinnan vaiheittainen käsittelykaavio on esitetty alla olevassa kuvassa:
Pintavaurioita hallitaan vaiheittain
Ensimmäinen hiontavaihe poistaa kokonaan aihion pinnan pinnan vauriot ja tuottaa uuden alustan tässä vaiheessa, ja sitten toisessa hiontavaiheessa on tarpeen poistaa ensimmäisessä vaiheessa syntynyt SSD ja tuottaa uusia pintavaurioita. jälleen prosessoimalla vuorotellen ja kontrolloimalla hioma-aineen hiukkaskokoa ja puhtautta ja lopuksi saada odotettu optinen pinta. Tämä on myös käsittelystrategia, jota optinen valmistus on noudattanut satoja vuosia.
Lisäksi hiontaprosessin jälkeen komponentin pinnan peittaus voi tehokkaasti poistaa pinnan alla olevat vauriot, mikä parantaa pinnan laatua ja parantaa käsittelytehoa.
Ota yhteyttä:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Puhelin/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
netti:www.pliroptics.com
Lisää: Rakennus 1, nro 1558, tiedustelutie, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kiina
Postitusaika: 18.4.2024
