1 Definicija i uzroci oštećenja podzemlja
Oštećenje ispod površine optičkih komponenti (SSD, oštećenje ispod površine) obično se spominje u visokopreciznim optičkim primjenama kao što su intenzivni laserski sustavi i strojevi za litografiju, a njegovo postojanje ograničava konačnu točnost obrade optičkih komponenti i dodatno utječe na slikanje performanse optičkih sustava, pa mu je potrebno posvetiti dovoljno pažnje. Podpovršinska oštećenja obično su karakterizirana pukotinama unutar površine elementa i slojevima unutarnjeg naprezanja, koji su uzrokovani zaostalom fragmentacijom i deformacijom sastava materijala u području blizu površine. Model podpovršinskog oštećenja prikazan je na sljedeći način: gornji sloj je sloj poliranog sedimenta, a zatim sloj defekta pukotine i sloj deformacije naprezanja su donji sloj, a sloj materijala bez oštećenja je najdublji sloj. Među njima, sloj defekta pukotine i sloj deformacije naprezanja su oštećenja ispod površine.
Model podpovršinskog oštećenja optičkih materijala
Optičke komponente materijala općenito su staklo, keramika i drugi tvrdi i lomljivi materijali, u ranoj fazi obrade komponenti moraju proći kroz procese glodanja, finog brušenja i grubog poliranja, u tim procesima postoje mehaničko mljevenje i kemijske reakcije i igrati ulogu. Brusni ili abrazivni alat u dodiru s površinom elementa ima karakteristike nejednake veličine čestica, a sila svake kontaktne točke na površini elementa nije jednolika, tako da će konveksni i konkavni sloj i unutarnji sloj pukotine proizvoditi na staklenoj površini. Materijal prisutan u napuknutom sloju je komponenta koja se slomila tijekom procesa brušenja, ali nije otpala s površine, pa će nastati podpovršinska oštećenja. Bilo da se radi o abrazivnom brušenju labavih čestica ili CNC brušenju, ovaj fenomen će se formirati na površini materijala. Stvarni učinak oštećenja ispod površine prikazan je na sljedećoj slici:
Izrada podzemnih oštećenja
2 Metode mjerenja oštećenja podzemlja
Budući da se oštećenja ispod površine ne mogu zanemariti, moraju ih učinkovito kontrolirati proizvođači optičkih komponenti. Kako bi se učinkovito kontroliralo, potrebno je točno identificirati i detektirati veličinu ispodpovršinskog oštećenja na površini komponente, jer su početkom prošlog stoljeća ljudi razvili razne metode za mjerenje i procjenu veličine podpovršinskog oštećenja komponente, prema načinu stupnja utjecaja na optičku komponentu, može se podijeliti u dvije kategorije: destruktivno mjerenje i nedestruktivno mjerenje (ispitivanje bez razaranja).
Destruktivna metoda mjerenja, kao što naziv sugerira, je potreba za promjenom površinske strukture optičkog elementa, tako da se mogu otkriti podpovršinska oštećenja koja nije lako uočiti, a zatim koristiti mikroskop i druge instrumente za promatranje. metoda mjerenja, ova metoda obično oduzima puno vremena, ali rezultati mjerenja su pouzdani i točni. Metode mjerenja bez razaranja, koje ne uzrokuju dodatna oštećenja na površini komponente, koriste svjetlo, zvuk ili druge elektromagnetske valove za otkrivanje oštećenog sloja ispod površine i koriste količinu promjena svojstava do kojih dolazi u sloju za procjenu veličine SSD, takve metode su relativno prikladne i brze, ali obično kvalitativno promatranje. Prema ovoj klasifikaciji, trenutne metode otkrivanja oštećenja ispod površine prikazane su na donjoj slici:
Klasifikacija i sažetak metoda otkrivanja oštećenja podzemlja
Slijedi kratak opis ovih metoda mjerenja:
A. Destruktivne metode
a) Metoda poliranja
Prije pojave magnetoreološkog poliranja, optički radnici obično su koristili konusno poliranje za analizu oštećenja ispod površine optičkih komponenti, odnosno rezanje optičke površine pod kosim kutom kako bi se formirala kosa unutarnja površina, a zatim poliranje kose površine. Općenito se vjeruje da poliranje neće pogoršati izvorno oštećenje ispod površine. Pukotine sloja SSD-a bit će očiglednije otkrivene imerzijskom korozijom kemijskim reagensima. Dubina, duljina i druge informacije o oštećenom sloju ispod površine mogu se izmjeriti optičkim promatranjem nagnute površine nakon uranjanja. Kasnije su znanstvenici izmislili metodu kuglastog udubljenja (Ball dimpling), a to je korištenje sferičnog alata za poliranje za poliranje površine nakon brušenja, izbacivanja udubljenja, dubina udubljenja mora biti što dublja, tako da analiza strane jame mogu dobiti informacije o oštećenju ispod površine izvorne površine.
Uobičajene metode za otkrivanje podpovršinskih oštećenja optičkih elemenata
Magnetoreološko poliranje (MRF) je tehnika koja koristi traku s magnetskom tekućinom za poliranje optičkih komponenti, što se razlikuje od tradicionalnog poliranja asfalta/poliuretana. U tradicionalnoj metodi poliranja, alat za poliranje obično djeluje velikom normalnom silom na optičku površinu, dok Mr Polishing uklanja optičku površinu u tangencijalnom smjeru, tako da Mr Polishing ne mijenja izvorne karakteristike oštećenja ispod površine optičke površine. Stoga se Mr Polishing može koristiti za poliranje utora na optičkoj površini. Zatim se područje poliranja analizira kako bi se procijenila veličina oštećenja ispod površine izvorne optičke površine.
a) Metoda blokovskog lijepljenja
Ova se metoda također koristi za ispitivanje oštećenja ispod površine. Zapravo, odaberite kvadratni uzorak istog oblika i materijala, ispolirajte dvije površine uzorka, a zatim upotrijebite ljepilo da zalijepite dvije polirane površine uzorka zajedno, a zatim izbrusite strane dvaju uzoraka zajedno vrijeme. Nakon mljevenja, kemijski reagensi se koriste za odvajanje dva kvadratna uzorka. Veličina oštećenja ispod površine uzrokovana fazom brušenja može se procijeniti promatranjem odvojene polirane površine mikroskopom. Shematski dijagram procesa metode je sljedeći:
Shematski dijagram detekcije podzemnih oštećenja metodom blok ljepila
Ova metoda ima određena ograničenja. Budući da postoji ljepljiva površina, stanje ljepljive površine možda neće u potpunosti odražavati stvarnu površinsku štetu unutar materijala nakon brušenja, tako da rezultati mjerenja mogu odražavati situaciju SSD-a samo do određene mjere.
a) Kemijsko jetkanje
Metoda koristi prikladna kemijska sredstva za erodiranje oštećenog sloja optičke površine. Nakon što je proces erozije završen, oštećenje podzemlja se procjenjuje prema obliku površine i hrapavosti površine komponente te promjeni indeksa brzine erozije. Uobičajeno korišteni kemijski reagensi su fluorovodična kiselina (HF), amonijev hidrogen fluorid (NH4HF) i drugi korozivni agensi.
b) Metoda presjeka
Uzorak se secira i pomoću skenirajućeg elektronskog mikroskopa izravno se promatra veličina oštećenja ispod površine.
c) Metoda impregnacije bojom
Budući da površinski sloj brušenog optičkog elementa sadrži veliki broj mikropukotina, u materijal se mogu utisnuti boje koje mogu stvoriti kontrast boja s optičkim supstratom ili kontrast s supstratom. Ako se podloga sastoji od tamnog materijala, mogu se koristiti fluorescentne boje. Oštećenja ispod površine mogu se lako provjeriti optički ili elektronički. Budući da su pukotine obično vrlo fine i unutar materijala, kada dubina prodiranja boje nije dovoljna, možda neće predstavljati pravu dubinu mikropukotine. Kako bi se što točnije odredila dubina pukotine, predložene su brojne metode za impregnaciju boja: mehaničko predprešanje i hladno izostatičko prešanje te korištenje mikroanalize elektronskom sondom (EPMA) za otkrivanje tragova boje u vrlo niskim koncentracijama.
B, nedestruktivne metode
a) Metoda procjene
Metoda procjene uglavnom procjenjuje dubinu oštećenja ispod površine prema veličini veličine čestica abrazivnog materijala i veličini površinske hrapavosti komponente. Istraživači koriste velik broj testova kako bi utvrdili odgovarajući odnos između veličine čestica abrazivnog materijala i dubine oštećenja ispod površine, kao i tablicu podudaranja između veličine hrapavosti površine komponente i pod-površine. oštećenje površine. Podpovršinsko oštećenje površine trenutne komponente može se procijeniti korištenjem njihove korespondencije.
b) Optička koherentna tomografija (OCT)
Optička koherentna tomografija, čiji je temeljni princip Michelsonova interferencija, procjenjuje izmjerene informacije putem interferencijskih signala dviju zraka svjetlosti. Ova tehnika se obično koristi za promatranje bioloških tkiva i davanje tomografije presjeka ispod površinske strukture tkiva. Kada se koristi OCT tehnika za promatranje ispodpovršinskog oštećenja optičke površine, mora se uzeti u obzir parametar indeksa loma izmjerenog uzorka kako bi se dobila stvarna dubina pukotine. Metoda navodno može detektirati defekte na dubini od 500 μm s vertikalnom rezolucijom boljom od 20 μm. Međutim, kada se koristi za SSD detekciju optičkih materijala, svjetlost reflektirana od SSD sloja je relativno slaba, tako da je teško stvoriti smetnje. Osim toga, površinsko raspršenje također će utjecati na rezultate mjerenja, a točnost mjerenja treba poboljšati.
c) Metoda laserskog raspršenja
Lasersko zračenje na fotometrijskoj površini, korištenjem svojstava raspršenja lasera za procjenu veličine oštećenja ispod površine, također je opsežno proučavano. Uobičajene uključuju mikroskopiju totalne unutarnje refleksije (TIRM), konfokalnu lasersku skenirajuću mikroskopiju (CLSM) i konfokalnu mikroskopiju presječene polarizacije (CPCM). krospolarizacijska konfokalna mikroskopija itd.
d) Skenirajući akustični mikroskop
Skenirajuća akustična mikroskopija (SAM), kao ultrazvučna metoda detekcije, nedestruktivna je metoda ispitivanja koja se široko koristi za otkrivanje unutarnjih nedostataka. Ova se metoda obično koristi za mjerenje uzoraka s glatkim površinama. Kada je površina uzorka vrlo hrapava, točnost mjerenja bit će smanjena zbog utjecaja površinskih raspršenih valova.
3 Metode kontrole oštećenja podzemlja
Naš je krajnji cilj učinkovito kontrolirati podpovršinska oštećenja optičkih komponenti i dobiti komponente koje potpuno uklanjaju SSDS. Pod normalnim okolnostima, dubina oštećenja ispod površine proporcionalna je veličini čestica abraziva, što je manja veličina čestica abraziva, to je oštećenje ispod površine pliće, dakle, smanjenjem zrnatosti brušenja i potpunog brušenjem, možete učinkovito poboljšati stupanj oštećenja ispod površine. Dijagram obrade kontrole oštećenja ispod površine u fazama prikazan je na donjoj slici:
Podpovršinska oštećenja se kontroliraju u fazama
Prva faza brušenja u potpunosti će ukloniti oštećenje podpovršine na slijepoj površini i proizvesti novu podpovršinu u ovoj fazi, a zatim u drugoj fazi brušenja potrebno je ukloniti SSD generiran u prvoj fazi i proizvesti novo oštećenje podpovršine opet, obrada zauzvrat, i kontrola veličine čestica i čistoće abraziva, i konačno dobivanje očekivane optičke površine. Ovo je također strategija obrade koju je optička proizvodnja slijedila stotinama godina.
Osim toga, nakon procesa mljevenja, kiseljenje površine komponente može učinkovito ukloniti oštećenje ispod površine, čime se poboljšava kvaliteta površine i poboljšava učinkovitost obrade.
Kontakt:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Dodaj: Zgrada 1, br. 1558, obavještajna cesta, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kina
Vrijeme objave: 18. travnja 2024
