1 Definición e causas dos danos subterráneos
O dano subterráneo dos compoñentes ópticos (SSD, danos subsuperficiais) adoita mencionarse en aplicacións ópticas de alta precisión, como sistemas láser intensos e máquinas de litografía, e a súa existencia restrinxe a precisión de procesamento final dos compoñentes ópticos e afecta aínda máis a imaxe. rendemento dos sistemas ópticos, polo que hai que prestarlle a suficiente atención. Os danos subterráneos adoitan caracterizarse por gretas dentro da superficie do elemento e capas de tensión internas, que son causadas por algunha fragmentación residual e deformación da composición do material na superficie próxima. O modelo de danos subterráneos móstrase do seguinte xeito: a capa superior é a capa de sedimento pulida, a capa de defectos de fendas e a capa de deformación por tensión son a capa inferior e a capa de material sen danos é a capa máis interna. Entre elas, a capa de defectos de fisuras e a capa de deformación por tensión son danos subterráneos.
Modelo de danos subterráneos dos materiais ópticos
Os compoñentes ópticos do material son xeralmente vidro, cerámica e outros materiais duros e fráxiles, na fase inicial de procesamento dos compoñentes, necesitan pasar por procesos de moldaxe de moenda, moenda fina e pulido áspero, nestes procesos existen reaccións químicas e moenda mecánica. e desempeñar un papel. A ferramenta abrasiva ou abrasiva en contacto coa superficie do elemento ten as características de tamaño de partícula desigual, e a forza de cada punto de contacto na superficie do elemento non é uniforme, polo que a capa convexa e cóncava e a capa de fendas internas producirse na superficie de vidro. O material presente na capa rachada é o compoñente que se rompeu durante o proceso de moenda, pero non caeu da superficie, polo que se formarán danos subsuperficiais. Tanto se se trata de moenda abrasiva de partículas soltas como de moenda CNC, este fenómeno formarase na superficie do material. O efecto real dos danos subterráneos móstrase na seguinte figura:
Renderización de danos subterráneos
2 Métodos de medición de danos subterráneos
Dado que os danos subterráneos non se poden ignorar, os fabricantes de compoñentes ópticos deben controlarlos de forma eficaz. Para controlala eficazmente, é necesario identificar e detectar con precisión o tamaño do dano subterráneo na superficie do compoñente, desde principios do século pasado, a xente desenvolveu unha variedade de métodos para medir e avaliar o tamaño. do dano subterráneo do compoñente, segundo o modo do grao de influencia sobre o compoñente óptico, pódese dividir en dúas categorías: medición destrutiva e medición non destrutiva (probas non destrutivas).
O método de medición destrutivo, como o nome indica, é a necesidade de cambiar a estrutura da superficie do elemento óptico, para que se poidan revelar os danos subterráneos que non son fáciles de observar, e despois usar un microscopio e outros instrumentos para observar o método de medición, este método adoita levar moito tempo, pero os seus resultados de medición son fiables e precisos. Métodos de medición non destrutivos, que non causan danos adicionais á superficie do compoñente, utilizan luz, son ou outras ondas electromagnéticas para detectar a capa de danos subterráneos e usan a cantidade de cambios de propiedade que se producen na capa para avaliar o tamaño da capa. o SSD, tales métodos son relativamente cómodos e rápidos, pero normalmente unha observación cualitativa. Segundo esta clasificación, os métodos actuais de detección de danos subterráneos móstranse na seguinte figura:
Clasificación e resumo dos métodos de detección de danos subterráneos
A continuación unha breve descrición destes métodos de medición:
A. Métodos destrutivos
a) Método de pulido
Antes da aparición do pulido magnetoreolóxico, os traballadores ópticos adoitaban usar o pulido cónico para analizar o dano subterráneo dos compoñentes ópticos, é dicir, cortando a superficie óptica ao longo dun ángulo oblicuo para formar unha superficie interna oblicua e despois pulir a superficie oblicua. En xeral, crese que o pulido non agravará os danos orixinais do subsolo. As gretas da capa SSD revelaranse de forma máis obvia mediante a corrosión por inmersión con reactivos químicos. A profundidade, lonxitude e outras informacións da capa de danos subsuperficiais pódense medir mediante a observación óptica da superficie inclinada despois da inmersión. Máis tarde, os científicos inventaron o método Ball dimpling (Ball dimpling), que consiste en usar unha ferramenta de pulido esférica para pulir a superficie despois de moer, tirando un pozo fóra, a profundidade do pozo debe ser o máis profunda posible, para que a análise do lado da fosa pode obter a información de danos subterráneos da superficie orixinal.
Métodos comúns para detectar danos subterráneos dos elementos ópticos
O pulido magnetoreolóxico (MRF) é unha técnica que utiliza unha tira de fluído magnético para pulir compoñentes ópticos, que é diferente do pulido tradicional de asfalto/poliuretano. No método de pulido tradicional, a ferramenta de pulido xeralmente exerce unha gran forza normal sobre a superficie óptica, mentres que Mr Polishing elimina a superficie óptica na dirección tanxencial, polo que Mr Polishing non cambia as características orixinais de dano subsuperficial da superficie óptica. Polo tanto, Mr Polishing pódese usar para pulir unha ranura na superficie óptica. Despois analízase a área de pulido para avaliar o tamaño do dano subterráneo da superficie óptica orixinal.
a) Método de encolado de bloques
Este método tamén se utilizou para probar danos subterráneos. De feito, seleccione unha mostra cadrada coa mesma forma e material, pule as dúas superficies da mostra e, a continuación, use adhesivo para pegar as dúas superficies pulidas da mostra e despois tritura os lados das dúas mostras ao mesmo tempo. tempo. Despois da moenda, utilízanse reactivos químicos para separar as dúas mostras cadradas. O tamaño do dano subterráneo causado pola etapa de moenda pódese avaliar observando a superficie pulida separada cun microscopio. O diagrama esquemático do proceso do método é o seguinte:
Diagrama esquemático da detección de danos subterráneos polo método de adhesivo en bloque
Este método ten certas limitacións. Debido a que hai unha superficie pegajosa, a situación da superficie pegajosa pode non reflectir completamente o dano real do subsolo dentro do material despois da moenda, polo que os resultados da medición só poden reflectir a situación do SSD ata certo punto.
a) Gravado químico
O método utiliza axentes químicos axeitados para erosionar a capa danada da superficie óptica. Despois de completar o proceso de erosión, o dano subterráneo avalíase pola forma da superficie e a rugosidade da superficie do compoñente e o cambio de índice da taxa de erosión. Os reactivos químicos de uso común son o ácido fluorhídrico (HF), o fluoruro de hidróxeno amónico (NH4HF) e outros axentes corrosivos.
b) Método da sección transversal
A mostra é disecada e utilízase un microscopio electrónico de varrido para observar directamente o tamaño do dano subterráneo.
c) Método de impregnación de colorantes
Debido a que a capa superficial do elemento óptico chan contén un gran número de microfisuras, os colorantes que poden formar un contraste de cor co substrato óptico ou contrastar co substrato pódense presionar no material. Se o substrato consiste nun material escuro, pódense usar colorantes fluorescentes. Os danos subterráneos pódense comprobar facilmente ópticamente ou electrónicamente. Debido a que as gretas adoitan ser moi finas e dentro do material, cando a profundidade de penetración da penetración do colorante non é suficiente, pode que non represente a verdadeira profundidade da microcrack. Co fin de obter a profundidade da greta coa maior precisión posible, propuxéronse unha serie de métodos para impregnar colorantes: preimpresión mecánica e prensado isostático en frío, e o uso da microanálise con sonda electrónica (EPMA) para detectar restos de colorante en concentracións moi baixas.
B, métodos non destrutivos
a) Método de estimación
O método de estimación estima principalmente a profundidade do dano subterráneo segundo o tamaño da partícula do material abrasivo e o tamaño da rugosidade superficial do compoñente. Os investigadores utilizan un gran número de probas para establecer a relación correspondente entre o tamaño das partículas do material abrasivo e a profundidade do dano subterráneo, así como a táboa de correspondencia entre o tamaño da rugosidade superficial do compoñente e a sub-superficie. danos na superficie. O dano subterráneo da superficie do compoñente actual pódese estimar mediante a súa correspondencia.
b) Tomografía de coherencia óptica (OCT)
A tomografía de coherencia óptica, cuxo principio básico é a interferencia de Michelson, avalía a información medida a través dos sinais de interferencia de dous feixes de luz. Esta técnica utilízase habitualmente para observar tecidos biolóxicos e realizar unha tomografía transversal da estrutura subsuperficial do tecido. Cando se usa a técnica OCT para observar o dano subterráneo da superficie óptica, débese considerar o parámetro do índice de refracción da mostra medida para obter a profundidade real da fenda. O método pode detectar defectos a unha profundidade de 500 μm cunha resolución vertical superior a 20 μm. Non obstante, cando se usa para detectar materiais ópticos SSD, a luz reflectida pola capa SSD é relativamente débil, polo que é difícil formar interferencias. Ademais, a dispersión da superficie tamén afectará os resultados da medición e é preciso mellorar a precisión da medición.
c) Método de dispersión láser
Tamén se estudou amplamente a irradiación con láser na superficie fotométrica, utilizando as propiedades de dispersión do láser para avaliar o tamaño do dano subterráneo. Os comúns inclúen a microscopía de reflexión interna total (TIRM), a microscopía de varrido con láser confocal (CLSM) e a microscopía confocal de polarización de intersección (CPCM). microscopía confocal de polarización cruzada, etc.
d) Microscopio acústico de barrido
A microscopía acústica de varrido (SAM), como método de detección por ultrasóns, é un método de proba non destrutivo que se usa amplamente para detectar defectos internos. Este método adoita utilizarse para medir mostras con superficies lisas. Cando a superficie da mostra é moi rugosa, a precisión da medición reducirase debido á influencia das ondas dispersas na superficie.
3 Métodos de control de danos subterráneos
O noso obxectivo final é controlar eficazmente o dano subterráneo dos compoñentes ópticos e obter compoñentes que eliminen completamente o SSDS. En circunstancias normais, a profundidade do dano subterráneo é proporcional ao tamaño do tamaño da partícula abrasiva, canto menor sexa o tamaño da partícula do abrasivo, menor será o dano subterráneo, polo tanto, reducindo a granularidade da moenda e totalmente. moenda, pode mellorar eficazmente o grao de dano subterráneo. O diagrama de procesamento do control de danos subterráneos por etapas móstrase na seguinte figura:
Os danos subterráneos son controlados por etapas
A primeira etapa de moenda eliminará completamente o dano subterráneo na superficie en branco e producirá un novo subsuperficie nesta fase e, a continuación, na segunda etapa de moenda, é necesario eliminar o SSD xerado na primeira etapa e producir novos danos subterráneos. de novo, procesando á súa vez, e controlar o tamaño das partículas e pureza do abrasivo, e, finalmente, obter a superficie óptica esperada. Esta é tamén a estratexia de procesamento que a fabricación óptica seguiu durante centos de anos.
Ademais, despois do proceso de moenda, o decapado da superficie do compoñente pode eliminar eficazmente o dano subterráneo, mellorando así a calidade da superficie e mellorando a eficiencia do procesamento.
Contacto:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Teléfono/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Engadir:Edificio 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Hora de publicación: 18-Abr-2024
