1 A felszín alatti károk meghatározása és okai
Az optikai alkatrészek felszín alatti károsodását (SSD, felszín alatti károsodás) általában a nagy pontosságú optikai alkalmazásoknál, például intenzív lézerrendszereknél és litográfiai gépeknél említik, és létezése korlátozza az optikai komponensek végső feldolgozási pontosságát, és tovább befolyásolja a képalkotást. optikai rendszerek teljesítménye, ezért kellő figyelmet kell fordítani rá. A felszín alatti károsodást általában az elem felületén belüli repedések és a belső feszültségrétegek jellemzik, melyeket a közeli felületen az anyagösszetétel némi maradék töredezettsége és deformációja okoz. A felszín alatti sérülési modell a következőképpen látható: a felső réteg a csiszolt üledékréteg, majd a repedéshiba réteg és a feszültségdeformációs réteg az alsó réteg, a sérülés nélküli anyagréteg pedig a legbelső réteg. Ezek közül a repedéshiba réteg és a feszültségdeformációs réteg felszín alatti károsodás.
Optikai anyagok felszín alatti sérülési modellje
Az anyag optikai komponensei általában üveg, kerámia és egyéb kemény és törékeny anyagok, az alkatrészek feldolgozási korai szakaszában őrlési, finomköszörülési és durva polírozási folyamatokon kell keresztülmenniük, ezekben a folyamatokban mechanikai köszörülés és kémiai reakciók léteznek. és szerepet játszanak. Az elem felületével érintkező csiszoló vagy csiszolószerszám egyenetlen részecskeméretű jellemzőkkel rendelkezik, és az egyes érintkezési pontok ereje az elem felületén nem egyenletes, így a domború és homorú réteg, valamint a belső repedésréteg üvegfelületen kell előállítani. A repedezett rétegben jelen lévő anyag az a komponens, amely a csiszolási folyamat során eltört, de nem esett le a felületről, így felszín alatti károsodás keletkezik. Legyen szó laza részecskék csiszolócsiszolásáról vagy CNC köszörülésről, ez a jelenség az anyag felületén alakul ki. A felszín alatti károk tényleges hatását az alábbi ábra mutatja:
Felszín alatti sérülések renderelése
2 A felszín alatti sérülések mérési módszerei
Mivel a felszín alatti sérüléseket nem lehet figyelmen kívül hagyni, az optikai alkatrészek gyártóinak hatékonyan ellenőrizniük kell azokat. A hatékony ellenőrzés érdekében pontosan azonosítani és kimutatni kell az alkatrész felületén lévő felszín alatti sérülések méretét, mivel a múlt század eleje óta az emberek sokféle módszert fejlesztettek ki a méret mérésére és értékelésére. az alkatrész felszín alatti károsodásának mértéke szerint az optikai alkatrészre gyakorolt hatás mértéke szerint két kategóriába sorolható: roncsolásos mérés és roncsolásmentes mérés (roncsolásmentes vizsgálat).
A destruktív mérési módszer, ahogy a neve is sugallja, az optikai elem felületi szerkezetének megváltoztatása, hogy a felszín alatti, nem könnyen megfigyelhető károsodás feltárható legyen, majd mikroszkóp és egyéb műszerek segítségével megfigyeljük az optikai elemet. mérési módszer, ez a módszer általában időigényes, de mérési eredményei megbízhatóak és pontosak. A roncsolásmentes mérési módszerek, amelyek nem okoznak további károkat az alkatrész felületén, fényt, hangot vagy más elektromágneses hullámokat használnak a felszín alatti károsodási réteg észlelésére, és a rétegben bekövetkező tulajdonságváltozások mértékét használják fel a réteg méretének felmérésére. az SSD, az ilyen módszerek viszonylag kényelmesek és gyorsak, de általában minőségi megfigyelés. E besorolás szerint a felszín alatti károsodások jelenlegi kimutatási módszerei az alábbi ábrán láthatók:
A felszín alatti károk észlelési módszereinek osztályozása és összefoglalása
A mérési módszerek rövid leírása a következő:
A. Pusztító módszerek
a) Polírozási módszer
A magnetorheológiai polírozás megjelenése előtt az optikai munkások általában kúpos polírozást alkalmaztak az optikai alkatrészek felszín alatti károsodásának elemzésére, vagyis az optikai felületet ferde szög mentén levágták ferde belső felület kialakítására, majd a ferde felületet polírozták. Általában úgy gondolják, hogy a polírozás nem súlyosbítja az eredeti felszín alatti sérülést. Az SSD-réteg repedései a vegyi reagensekkel történő merítési korrózió révén nyilvánvalóbban megmutatkoznak. A felszín alatti sérülésréteg mélysége, hossza és egyéb információi a ferde felület bemerítés utáni optikai megfigyelésével mérhetők. Később a tudósok feltalálták a Ball dimpling módszert (Ball dimpling), amely gömb alakú polírozó eszközzel csiszolja a felületet csiszolás után, gödör kidobása, a gödör mélysége a lehető legmélyebb legyen, hogy az elemzés a gödör oldaláról kaphatja meg az eredeti felszín felszín alatti károsodását.
Az optikai elemek felszín alatti sérüléseinek kimutatására szolgáló általános módszerek
A magnetorheológiai polírozás (MRF) egy olyan technika, amely mágneses folyadékcsíkot használ az optikai alkatrészek polírozására, ami eltér a hagyományos aszfalt/poliuretán polírozástól. A hagyományos polírozási módszernél a polírozó szerszám általában nagy normálerőt fejt ki az optikai felületre, míg a Mr Polshing az optikai felületet érintőleges irányban távolítja el, így a Mr Polshing nem változtatja meg az optikai felület eredeti felszín alatti sérülési jellemzőit. Ezért a Mr Polishing segítségével az optikai felületen lévő barázda polírozható. Ezután a polírozási terület elemzése megtörténik az eredeti optikai felület felszín alatti károsodásának mértéke.
a) Tömb ragasztási módszer
Ezt a módszert a felszín alatti sérülések tesztelésére is használták. Valójában válasszon ki egy azonos alakú és anyagú négyzet alakú mintát, polírozza le a minta két felületét, majd ragasztóval ragassza össze a minta két polírozott felületét, majd csiszolja össze a két minta oldalát egyformán. idő. Az őrlés után kémiai reagenseket használnak a két négyzet alakú minta elválasztására. A csiszolási fokozat által okozott felszín alatti károsodás nagysága a leválasztott polírozott felület mikroszkópos megfigyelésével értékelhető. A módszer folyamat sematikus diagramja a következő:
A felszín alatti sérülések észlelésének sematikus diagramja tömbragasztós módszerrel
Ennek a módszernek vannak bizonyos korlátai. Mivel van ragacsos felület, előfordulhat, hogy a ragadós felület helyzete nem tükrözi teljes mértékben az anyag belsejében a csiszolás utáni tényleges felszín alatti sérülést, így a mérési eredmények csak bizonyos mértékig tükrözhetik az SSD helyzetét.
a) Kémiai maratás
Az eljárás megfelelő vegyszerekkel erodálja az optikai felület sérült rétegét. Az eróziós folyamat befejezése után a felszín alatti károsodást az alkatrész felületének felületi alakja és érdessége, valamint az eróziós sebesség indexváltozása alapján értékeljük. Az általánosan használt kémiai reagensek a hidrogén-fluorid (HF), az ammónium-hidrogén-fluorid (NH4HF) és más korrozív szerek.
b) Keresztmetszeti módszer
A mintát feldarabolják, és pásztázó elektronmikroszkóppal közvetlenül megfigyelik a felszín alatti károsodás mértékét.
c) Festék impregnálási módszer
Mivel a köszörült optikai elem felületi rétege nagyszámú mikrorepedést tartalmaz, az anyagba olyan színezékek préselhetők, amelyek színkontrasztot képezhetnek az optikai hordozóval vagy kontrasztot a hordozóval. Ha az aljzat sötét anyagból áll, fluoreszcens festékek használhatók. A felszín alatti sérülések optikailag vagy elektronikusan könnyen ellenőrizhetők. Mivel a repedések általában nagyon finomak, és az anyagon belül, ha a festék behatolási mélysége nem elegendő, előfordulhat, hogy nem reprezentálja a mikrorepedés valódi mélységét. A repedésmélység minél pontosabb meghatározása érdekében a festékek impregnálására számos módszert javasoltak: mechanikus előpréselést és hidegizosztatikus préselést, valamint elektronszondás mikroanalízis (EPMA) alkalmazását a nagyon alacsony koncentrációjú festéknyomok kimutatására.
B, roncsolásmentes módszerek
a) Becslési módszer
A becslési módszer elsősorban a csiszolóanyag szemcseméretének és az alkatrész felületi érdességének nagysága szerint becsüli meg a felszín alatti károsodás mélységét. A kutatók nagyszámú tesztet alkalmaznak annak megállapítására, hogy a csiszolóanyag szemcsemérete és a felszín alatti károsodás mélysége közötti megfelelő kapcsolat van-e, valamint az alkatrész felületi érdessége és a felületi érdesség mérete közötti megfelelési táblázatot. felületi sérülés. A jelenlegi alkatrészfelület felszín alatti károsodása ezek megfeleltetésével becsülhető meg.
b) Optikai koherencia tomográfia (OCT)
Az optikai koherencia tomográfia, melynek alapelve a Michelson-interferencia, két fénysugár interferencia jelein keresztül értékeli ki a mért információt. Ezt a technikát általában biológiai szövetek megfigyelésére és a szövet felszín alatti szerkezetének keresztmetszeti tomográfiájára használják. Ha OCT technikát használunk az optikai felület felszín alatti károsodásának megfigyelésére, a tényleges repedésmélység meghatározásához figyelembe kell venni a mért minta törésmutató-paraméterét. A módszer állítólag 500 μm mélységben képes észlelni a hibákat 20 μm-nél jobb függőleges felbontás mellett. Ha azonban optikai anyagok SSD-felderítésére használják, az SSD-rétegről visszaverődő fény viszonylag gyenge, így nehéz interferenciát képezni. Emellett a felületi szórás is befolyásolja a mérési eredményeket, és a mérési pontosság javítása szükséges.
c) Lézerszórásos módszer
A fotometriai felületre történő lézeres besugárzást, a lézer szóródási tulajdonságainak felhasználásával a felszín alatti károsodás mértékének felmérésére szintén alaposan tanulmányozták. A gyakoriak közé tartozik a teljes belső reflexiós mikroszkóp (TIRM), a konfokális lézeres pásztázó mikroszkóp (CLSM) és a metsző polarizációs konfokális mikroszkóp (CPCM). keresztpolarizációs konfokális mikroszkópia stb.
d) Pásztázó akusztikus mikroszkóp
A pásztázó akusztikus mikroszkóp (SAM), mint ultrahangos kimutatási módszer, egy roncsolásmentes vizsgálati módszer, amelyet széles körben alkalmaznak a belső hibák kimutatására. Ezt a módszert általában sima felületű minták mérésére használják. Ha a minta felülete nagyon érdes, a mérési pontosság csökken a felületi szórt hullámok hatására.
3 A felszín alatti károk elleni védekezési módszerek
Végső célunk, hogy hatékonyan ellenőrizzük az optikai alkatrészek felszín alatti károsodását, és olyan alkatrészeket szerezzünk be, amelyek teljesen eltávolítják az SSDS-t. Normál körülmények között a felület alatti károsodás mélysége arányos a csiszolóanyag szemcseméretével, minél kisebb a csiszolóanyag szemcsemérete, annál sekélyebb a felszín alatti károsodás, ezért a csiszolás szemcsésségének csökkentésével, és teljes mértékben csiszolással hatékonyan javíthatja a felszín alatti károsodás mértékét. A felszín alatti sérülések fokozatos ellenőrzésének feldolgozási diagramja az alábbi ábrán látható:
A felszín alatti károk ellenőrzése szakaszosan történik
A köszörülés első szakasza teljesen eltávolítja az üres felület felszín alatti sérülését, és ebben a szakaszban új aljzatot hoz létre, majd a köszörülés második szakaszában el kell távolítani az első szakaszban keletkezett SSD-t és új felszín alatti sérülést kell előidézni. ismét a feldolgozás sorra, és szabályozza a szemcseméretet és a csiszolóanyag tisztaságát, és végül megkapja a várt optikai felületet. Ez az a feldolgozási stratégia is, amelyet az optikai gyártás több száz éve követ.
Ezenkívül a csiszolási folyamat után az alkatrész felületének pácolása hatékonyan eltávolíthatja a felszín alatti sérüléseket, ezáltal javítva a felület minőségét és javítva a feldolgozási hatékonyságot.
Érintkezés:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Hozzáadás: 1. épület, No.1558, hírszerző út, Qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Kína
Feladás időpontja: 2024.04.18
