1 Definisjon og årsaker til undergrunnsskader
Skaden under overflaten av optiske komponenter (SSD, skade under overflaten) nevnes vanligvis i optiske applikasjoner med høy presisjon som intense lasersystemer og litografimaskiner, og dens eksistens begrenser den endelige prosesseringsnøyaktigheten til optiske komponenter og påvirker ytterligere bildebehandlingen ytelsen til optiske systemer, så det må vies nok oppmerksomhet. Undergrunnsskader er vanligvis preget av sprekker inne i overflaten av elementet og indre spenningslag, som er forårsaket av noe gjenværende fragmentering og deformasjon av materialsammensetningen i det nære overflateområdet. Skademodellen under overflaten er vist som følger: det øverste laget er det polerte sedimentlaget, og deretter er sprekkdefektlaget og spenningsdeformasjonslaget bunnlaget, og materiallaget uten skade er det innerste laget. Blant dem er sprekkdefektlaget og spenningsdeformasjonslaget skader under overflaten.
Undergrunnsskademodell av optiske materialer
Optiske komponenter i materialet er vanligvis glass, keramikk og andre harde og sprø materialer, i det tidlige bearbeidingsstadiet av komponentene må de gjennom fresestøping, finsliping og grovpoleringsprosesser, i disse prosessene eksisterer mekanisk sliping og kjemiske reaksjoner og spille en rolle. Slipe- eller slipeverktøyet i kontakt med overflaten av elementet har egenskapene til ujevn partikkelstørrelse, og kraften til hvert kontaktpunkt på overflaten av elementet er ikke jevn, så det konvekse og konkave laget og det indre sprekklaget vil produseres på glassoverflaten. Materialet som er tilstede i det sprukne laget er komponenten som har gått i stykker under slipeprosessen, men som ikke har falt av overflaten, så det vil dannes skader under overflaten. Enten det er sliping av løse partikler eller CNC-sliping, vil dette fenomenet dannes på overflaten av materialet. Den faktiske effekten av skade under overflaten er vist i følgende figur:
Skadegjengivelse under overflaten
2 Metoder for måling av skade under overflaten
Siden skade under overflaten ikke kan ignoreres, må den kontrolleres effektivt av produsenter av optiske komponenter. For å effektivt kontrollere det, er det nødvendig å nøyaktig identifisere og oppdage størrelsen på undergrunnsskaden på overflaten av komponenten, siden begynnelsen av forrige århundre har folk utviklet en rekke metoder for å måle og evaluere størrelsen av undergrunnsskaden til komponenten, i henhold til modusen for graden av påvirkning på den optiske komponenten, kan den deles inn i to kategorier: destruktiv måling og ikke-destruktiv måling (ikke-destruktiv testing).
Destruktiv målemetode, som navnet antyder, er behovet for å endre overflatestrukturen til det optiske elementet, slik at skaden under overflaten som ikke er lett å observere kan avsløres, og deretter bruke et mikroskop og andre instrumenter for å observere målemetode, denne metoden er vanligvis tidkrevende, men måleresultatene er pålitelige og nøyaktige. Ikke-destruktive målemetoder, som ikke forårsaker ytterligere skade på komponentoverflaten, bruker lys, lyd eller andre elektromagnetiske bølger for å oppdage skadelaget under overflaten, og bruker mengden egenskapsendringer de oppstår i laget for å vurdere størrelsen på SSD, slike metoder er relativt praktiske og raske, men vanligvis en kvalitativ observasjon. I henhold til denne klassifiseringen er gjeldende deteksjonsmetoder for skade under overflaten vist i figuren nedenfor:
Klassifisering og oppsummering av skadedeteksjonsmetoder under overflaten
En kort beskrivelse av disse målemetodene følger:
A. Destruktive metoder
a) Poleringsmetode
Før utseendet til magnetoreologisk polering brukte optiske arbeidere vanligvis Taper-polering for å analysere skaden under overflaten av optiske komponenter, det vil si å kutte den optiske overflaten langs en skrå vinkel for å danne en skrå indre overflate, og deretter polere den skrå overflaten. Det antas generelt at polering ikke vil forverre den opprinnelige skaden under overflaten. Sprekkene i SSD-laget vil bli tydeligere avslørt gjennom nedsenkingskorrosjonen med kjemiske reagenser. Dybden, lengden og annen informasjon til skadelaget under overflaten kan måles ved optisk observasjon av den skrå overflaten etter nedsenking. Senere oppfant forskere Ball dimpling-metoden (Ball dimpling), som går ut på å bruke et sfærisk poleringsverktøy for å polere overflaten etter sliping, kasting av en grop, dybden av gropen må være så dyp som mulig, slik at analysen av siden av gropen kan få skadeinformasjonen under overflaten til den opprinnelige overflaten.
Vanlige metoder for å oppdage skader under overflaten av optiske elementer
Magnetorheologisk polering (MRF) er en teknikk som bruker en magnetisk væskestrimmel for å polere optiske komponenter, noe som er forskjellig fra tradisjonell asfalt/polyuretanpolering. I den tradisjonelle poleringsmetoden utøver poleringsverktøyet vanligvis en stor normalkraft på den optiske overflaten, mens Mr Polishing fjerner den optiske overflaten i tangentiell retning, slik at Mr Polishing ikke endrer de opprinnelige skadekarakteristikkene til den optiske overflaten. Derfor kan Mr Polishing brukes til å polere et spor på den optiske overflaten. Deretter analyseres poleringsområdet for å evaluere størrelsen på undergrunnsskaden til den opprinnelige optiske overflaten.
a) Blokklimingsmetode
Denne metoden har også blitt brukt til å teste skader under overflaten. Faktisk, velg en firkantet prøve med samme form og materiale, poler de to overflatene av prøven, og bruk deretter lim for å lime de to polerte overflatene på prøven sammen, og slip deretter sidene av de to prøvene sammen på samme måte. tid. Etter sliping brukes kjemiske reagenser for å skille de to kvadratiske prøvene. Størrelsen på undergrunnsskaden forårsaket av slipetrinnet kan evalueres ved å observere den separerte polerte overflaten med et mikroskop. Prosessskjemaet for metoden er som følger:
Skjematisk diagram av skadedeteksjon under overflaten ved blokklimmetode
Denne metoden har visse begrensninger. Fordi det er en klebrig overflate, kan det hende at situasjonen til den klebrige overflaten ikke fullt ut reflekterer den faktiske undergrunnsskaden inne i materialet etter sliping, så måleresultatene kan bare gjenspeile SSD-situasjonen til en viss grad.
a) Kjemisk etsing
Metoden bruker egnede kjemiske midler for å erodere det skadede laget av den optiske overflaten. Etter at erosjonsprosessen er fullført, evalueres skaden under overflaten av overflateformen og ruheten til komponentoverflaten og indeksendringen av erosjonshastigheten. Vanlige kjemiske reagenser er flussyre (HF), ammoniumhydrogenfluorid (NH4HF) og andre etsende midler.
b) Tverrsnittsmetode
Prøven dissekeres og et skanningselektronmikroskop brukes til å direkte observere størrelsen på undergrunnsskaden.
c) Dye impregneringsmetode
Fordi overflatelaget til det slipte optiske elementet inneholder et stort antall mikrosprekker, kan fargestoffer som kan danne en fargekontrast med det optiske substratet eller kontrast med substratet presses inn i materialet. Hvis underlaget består av et mørkt materiale, kan fluorescerende fargestoffer brukes. Skader under overflaten kan da enkelt kontrolleres optisk eller elektronisk. Fordi sprekkene vanligvis er veldig fine og inne i materialet, når penetreringsdybden til fargestoffets penetrering ikke er nok, kan det hende at den ikke representerer den sanne dybden til mikrosprekken. For å oppnå sprekkdybden så nøyaktig som mulig er det foreslått en rekke metoder for impregnering av fargestoffer: mekanisk prepressing og kald isostatisk pressing, og bruk av elektronsondemikroanalyse (EPMA) for å oppdage spor av fargestoff i svært lave konsentrasjoner.
B, ikke-destruktive metoder
a) Estimeringsmetode
Estimeringsmetoden estimerer hovedsakelig dybden av skade under overflaten i henhold til størrelsen på partikkelstørrelsen til slipematerialet og størrelsen på overflateruheten til komponenten. Forskere bruker et stort antall tester for å etablere det korresponderende forholdet mellom partikkelstørrelsen til slipematerialet og dybden av skaden under overflaten, samt samsvarstabellen mellom størrelsen på overflateruheten til komponenten og undergrunnen. overflateskader. Skadene under overflaten til den nåværende komponentoverflaten kan estimeres ved å bruke korrespondansen deres.
b) Optisk koherenstomografi (OCT)
Optisk koherenstomografi, hvis grunnleggende prinsipp er Michelson-interferens, evaluerer den målte informasjonen gjennom interferenssignalene til to lysstråler. Denne teknikken brukes ofte til å observere biologisk vev og gi tverrsnittstomografi av vevets undergrunnsstruktur. Når OCT-teknikk brukes til å observere undergrunnsskaden på den optiske overflaten, må brytningsindeksparameteren til den målte prøven vurderes for å oppnå den faktiske sprekkdybden. Metoden kan angivelig oppdage defekter i en dybde på 500μm med en vertikal oppløsning på bedre enn 20μm. Men når den brukes til SSD-deteksjon av optiske materialer, er lyset som reflekteres fra SSD-laget relativt svakt, så det er vanskelig å danne interferens. I tillegg vil overflatespredning også påvirke måleresultatene, og målenøyaktigheten må forbedres.
c) Laserspredningsmetode
Laserbestråling på den fotometriske overflaten, ved å bruke spredningsegenskapene til laseren for å vurdere størrelsen på undergrunnsskaden, har også blitt omfattende studert. Vanlige inkluderer total intern refleksjonsmikroskopi (TIRM), konfokal laserskanningsmikroskopi (CLSM) og konfokal mikroskopi med kryssende polarisasjon (CPCM). krysspolarisasjonskonfokalmikroskopi, etc.
d) Skanne akustisk mikroskop
Skanne-akustisk mikroskopi (SAM), som en ultralyddeteksjonsmetode, er en ikke-destruktiv testmetode som er mye brukt for å oppdage interne defekter. Denne metoden brukes vanligvis til å måle prøver med glatte overflater. Når overflaten av prøven er svært ru, vil målenøyaktigheten reduseres på grunn av påvirkningen fra overflatespredte bølger.
3 Metoder for skadekontroll under overflaten
Det er vårt endelige mål å effektivt kontrollere undergrunnsskaden til optiske komponenter og skaffe komponenter som fullstendig fjerner SSDS. Under normale omstendigheter er dybden av skade under overflaten proporsjonal med størrelsen på slipemiddelpartikkelstørrelsen, jo mindre partikkelstørrelsen på slipemidlet er, jo grunnere er skaden under overflaten, derfor ved å redusere granulariteten til sliping, og fullt ut sliping, kan du effektivt forbedre graden av skade under overflaten. Behandlingsdiagrammet for undergrunnsskadekontroll i trinn er vist i figuren nedenfor:
Skader under overflaten kontrolleres trinnvis
Det første trinnet av sliping vil fjerne undergrunnsskaden på den tomme overflaten og produsere en ny undergrunn i dette trinnet, og deretter i det andre trinnet av sliping, er det nødvendig å fjerne SSD-en generert i det første trinnet og produsere ny undergrunnsskade igjen, prosessering i sin tur, og kontroller partikkelstørrelsen og renheten til slipemidlet, og til slutt oppnå den forventede optiske overflaten. Dette er også prosesseringsstrategien som optisk produksjon har fulgt i hundrevis av år.
I tillegg, etter slipeprosessen, kan beising av overflaten av komponenten effektivt fjerne skaden under overflaten, og dermed forbedre overflatekvaliteten og forbedre behandlingseffektiviteten.
Kontakt:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Legg til: bygning 1, nr. 1558, etterretningsvei, qingbaijiang, chengdu, sichuan, Kina
Innleggstid: 18-apr-2024
