1 Përkufizimi dhe shkaqet e dëmtimit nëntokësor
Dëmtimi nën sipërfaqe i komponentëve optikë (SSD, dëmtimi nën sipërfaqe) zakonisht përmendet në aplikimet optike me precizion të lartë si sistemet intensive me lazer dhe makinat litografike, dhe ekzistenca e tij kufizon saktësinë përfundimtare të përpunimit të komponentëve optikë dhe ndikon më tej në imazhe. performanca e sistemeve optike, ndaj duhet t'i kushtohet vëmendje e mjaftueshme. Dëmtimet nëntokësore zakonisht karakterizohen nga çarje brenda sipërfaqes së elementit dhe shtresave të brendshme të stresit, të cilat shkaktohen nga disa fragmentime dhe deformime të mbetura të përbërjes së materialit në zonën afër sipërfaqes. Modeli i dëmtimit nëntokësor tregohet si më poshtë: shtresa e sipërme është shtresa e lëmuar e sedimentit, dhe më pas shtresa e defektit të plasaritjes dhe shtresa e deformimit të stresit janë shtresa e poshtme, dhe shtresa materiale pa dëmtim është shtresa më e brendshme. Midis tyre, shtresa e defektit të plasaritjes dhe shtresa e deformimit të stresit janë dëmtime nëntokësore.
Modeli i dëmtimit nëntokësor të materialeve optike
Komponentët optikë të materialit janë përgjithësisht qelqi, qeramika dhe materiale të tjera të forta dhe të brishta, në fazën e hershme të përpunimit të komponentëve, duhet të kalojnë nëpër procese bluarjeje, bluarje të imët dhe lustrim të ashpër, në këto procese ekzistojnë reaksione të bluarjes mekanike dhe kimike. dhe luaj një rol. Mjeti gërryes ose gërryes në kontakt me sipërfaqen e elementit ka karakteristikat e madhësisë së grimcave të pabarabarta dhe forca e secilës pikë kontakti në sipërfaqen e elementit nuk është uniforme, kështu që shtresa konvekse dhe konkave dhe shtresa e brendshme e çarjes do të të prodhohet në sipërfaqen e xhamit. Materiali i pranishëm në shtresën e plasaritur është komponenti që është thyer gjatë procesit të bluarjes, por nuk ka rënë nga sipërfaqja, kështu që do të krijohen dëmtime nën sipërfaqe. Pavarësisht nëse bëhet fjalë për bluarje gërryese të grimcave të lirshme ose bluarje CNC, ky fenomen do të formohet në sipërfaqen e materialit. Efekti aktual i dëmtimit nën sipërfaqe është paraqitur në figurën e mëposhtme:
Renderimi i dëmtimit nëntokësor
2 Metodat e matjes së dëmeve nëntokësore
Meqenëse dëmtimi nën sipërfaqe nuk mund të injorohet, ai duhet të kontrollohet në mënyrë efektive nga prodhuesit e komponentëve optikë. Për ta kontrolluar atë në mënyrë efektive, është e nevojshme të identifikohet dhe zbulohet me saktësi madhësia e dëmtimit nëntokësor në sipërfaqen e komponentit, që nga fillimi i shekullit të kaluar, njerëzit kanë zhvilluar një sërë metodash për të matur dhe vlerësuar madhësinë. i dëmtimit nëntokësor të komponentit, sipas mënyrës së shkallës së ndikimit në komponentin optik, ai mund të ndahet në dy kategori: matje shkatërruese dhe matje jo shkatërruese (testim jo destruktiv).
Metoda shkatërruese e matjes, siç sugjeron emri, është nevoja për të ndryshuar strukturën sipërfaqësore të elementit optik, në mënyrë që të zbulohet dëmtimi nën sipërfaqe që nuk është i lehtë për t'u vëzhguar, dhe më pas të përdoret një mikroskop dhe instrumente të tjera për të vëzhguar Metoda e matjes, kjo metodë zakonisht kërkon kohë, por rezultatet e matjes së saj janë të besueshme dhe të sakta. Metodat e matjes jo-shkatërruese, të cilat nuk shkaktojnë dëme shtesë në sipërfaqen e komponentit, përdorin dritën, zërin ose valë të tjera elektromagnetike për të zbuluar shtresën e dëmtimit nëntokësor dhe përdorin sasinë e ndryshimeve të vetive që ndodhin në shtresë për të vlerësuar madhësinë e SSD, metoda të tilla janë relativisht të përshtatshme dhe të shpejta, por zakonisht një vëzhgim cilësor. Sipas këtij klasifikimi, metodat aktuale të zbulimit për dëmtimet nën sipërfaqe janë paraqitur në figurën më poshtë:
Klasifikimi dhe përmbledhja e metodave të zbulimit të dëmeve nëntokësore
Një përshkrim i shkurtër i këtyre metodave të matjes vijon:
A. Metodat shkatërruese
a) Metoda e lustrimit
Para shfaqjes së lustrimit magnetorheologjik, punëtorët optikë zakonisht përdornin lustrimin Taper për të analizuar dëmtimin nën sipërfaqe të përbërësve optikë, domethënë, prerjen e sipërfaqes optike përgjatë një këndi të zhdrejtë për të formuar një sipërfaqe të brendshme të zhdrejtë, dhe më pas lustrimin e sipërfaqes së zhdrejtë. Përgjithësisht besohet se lustrimi nuk do të përkeqësojë dëmtimin origjinal nën sipërfaqe. Çarjet e shtresës SSD do të zbulohen më qartë përmes korrozionit të zhytjes me reagentë kimikë. Thellësia, gjatësia dhe informacione të tjera të shtresës së dëmtimit nën sipërfaqe mund të maten me vëzhgim optik të sipërfaqes së pjerrët pas zhytjes. Më vonë, shkencëtarët shpikën metodën e gropës së topit (Ball dimpling), e cila është përdorimi i një mjeti lustrues sferik për të lustruar sipërfaqen pas bluarjes, hedhjes së një grope jashtë, thellësia e gropës duhet të jetë sa më e thellë që të jetë e mundur, në mënyrë që analiza e anës së gropës mund të marrë informacionin e dëmtimit nëntokësor të sipërfaqes origjinale.
Metodat e zakonshme për zbulimin e dëmtimit nëntokësor të elementeve optike
Lustrim magnetorheologjik (MRF) është një teknikë që përdor një shirit të lëngut magnetik për të lustruar komponentët optikë, i cili është i ndryshëm nga lustrimi tradicional me asfalt/poliuretani. Në metodën tradicionale të lustrimit, mjeti lustrues zakonisht ushtron një forcë të madhe normale në sipërfaqen optike, ndërsa Mr Polishing heq sipërfaqen optike në drejtimin tangjencial, kështu që Mr Polishing nuk ndryshon karakteristikat origjinale të dëmtimit nën sipërfaqe të sipërfaqes optike. Prandaj, Mr Polishing mund të përdoret për të lustruar një brazdë në sipërfaqen optike. Më pas, zona e lustrimit analizohet për të vlerësuar madhësinë e dëmtimit nëntokësor të sipërfaqes optike origjinale.
a) Metoda e ngjitjes së bllokut
Kjo metodë është përdorur gjithashtu për të testuar dëmtimet nën sipërfaqe. Në fakt, zgjidhni një kampion katror me të njëjtën formë dhe material, lëmoni dy sipërfaqet e kampionit dhe më pas përdorni ngjitës për të ngjitur dy sipërfaqet e lëmuara të mostrës së bashku dhe më pas bluani anët e dy mostrave së bashku në të njëjtën kohë. koha. Pas bluarjes, përdoren reagentë kimikë për të ndarë dy mostrat katrore. Madhësia e dëmtimit nëntokësor të shkaktuar nga faza e bluarjes mund të vlerësohet duke vëzhguar sipërfaqen e lëmuar të ndarë me një mikroskop. Diagrami skematik i procesit të metodës është si më poshtë:
Diagrama skematike e zbulimit të dëmtimit nëntokësor me metodën e ngjitjes së bllokut
Kjo metodë ka kufizime të caktuara. Për shkak se ka një sipërfaqe ngjitëse, situata e sipërfaqes ngjitëse mund të mos pasqyrojë plotësisht dëmtimin aktual nëntokësor brenda materialit pas bluarjes, kështu që rezultatet e matjes mund të pasqyrojnë situatën SSD vetëm në një masë të caktuar.
a) Etching kimik
Metoda përdor agjentë kimikë të përshtatshëm për të gërryer shtresën e dëmtuar të sipërfaqes optike. Pas përfundimit të procesit të erozionit, dëmtimi nëntokësor vlerësohet nga forma dhe vrazhdësia e sipërfaqes së përbërësit dhe ndryshimi i indeksit të shkallës së erozionit. Reagentët kimikë të përdorur zakonisht janë acidi hidrofluorik (HF), fluori i hidrogjenit të amonit (NH4HF) dhe agjentë të tjerë gërryes.
b) Metoda e prerjes tërthore
Mostra shpërndahet dhe përdoret një mikroskop elektronik skanues për të vëzhguar drejtpërdrejt madhësinë e dëmtimit nëntokësor.
c) Metoda e ngopjes së bojës
Për shkak se shtresa sipërfaqësore e elementit optik të tokës përmban një numër të madh mikroçarjesh, ngjyrat që mund të formojnë një kontrast ngjyrash me nënshtresën optike ose kontrast me nënshtresën mund të shtypen në material. Nëse nënshtresa përbëhet nga një material i errët, mund të përdoren ngjyra fluoreshente. Dëmtimi nën sipërfaqe mund të kontrollohet lehtësisht optikisht ose elektronikisht. Për shkak se plasaritjet janë zakonisht shumë të imta dhe brenda materialit, kur thellësia e depërtimit të depërtimit të bojës nuk është e mjaftueshme, mund të mos përfaqësojë thellësinë e vërtetë të mikroçarjes. Për të përftuar thellësinë e plasaritjes sa më saktë që të jetë e mundur, janë propozuar një sërë metodash për ngopjen e ngjyrave: shtypja paraprake mekanike dhe shtypja e ftohtë izostatike, dhe përdorimi i mikroanalizës së sondës elektronike (EPMA) për të zbuluar gjurmët e bojës në përqendrime shumë të ulëta.
B, metodat jo shkatërruese
a) Metoda e vlerësimit
Metoda e vlerësimit kryesisht vlerëson thellësinë e dëmtimit nën sipërfaqe sipas madhësisë së madhësisë së grimcave të materialit gërryes dhe madhësisë së vrazhdësisë së sipërfaqes së komponentit. Studiuesit përdorin një numër të madh testesh për të vendosur marrëdhënien përkatëse midis madhësisë së grimcave të materialit gërryes dhe thellësisë së dëmtimit nën sipërfaqe, si dhe tabelës së përputhjes midis madhësisë së ashpërsisë së sipërfaqes së komponentit dhe nën- dëmtimi i sipërfaqes. Dëmtimi nëntokësor i sipërfaqes aktuale të komponentit mund të vlerësohet duke përdorur korrespondencën e tyre.
b) Tomografia e Koherencës Optike (OCT)
Tomografia e koherencës optike, parimi bazë i së cilës është ndërhyrja Michelson, vlerëson informacionin e matur përmes sinjaleve të ndërhyrjes së dy rrezeve të dritës. Kjo teknikë përdoret zakonisht për të vëzhguar indet biologjike dhe për të dhënë tomografi tërthore të strukturës nëntokësore të indit. Kur përdoret teknika OCT për të vëzhguar dëmtimin nëntokësor të sipërfaqes optike, parametri i indeksit të thyerjes së kampionit të matur duhet të merret parasysh për të marrë thellësinë aktuale të çarjes. Raportohet se metoda mund të zbulojë defekte në një thellësi prej 500μm me një rezolucion vertikal më të mirë se 20μm. Megjithatë, kur përdoret për zbulimin SSD të materialeve optike, drita e reflektuar nga shtresa SSD është relativisht e dobët, kështu që është e vështirë të formohet interferencë. Përveç kësaj, shpërndarja e sipërfaqes do të ndikojë gjithashtu në rezultatet e matjes dhe saktësia e matjes duhet të përmirësohet.
c) Metoda e shpërndarjes me laser
Rrezatimi me lazer në sipërfaqen fotometrike, duke përdorur vetitë e shpërndarjes së lazerit për të vlerësuar madhësinë e dëmtimit nëntokësor, është studiuar gjithashtu gjerësisht. Më të zakonshmet përfshijnë mikroskopinë totale të reflektimit të brendshëm (TIRM), mikroskopinë skanuese me lazer konfokal (CLSM) dhe mikroskopin konfokal të polarizimit të kryqëzuar (CPCM). mikroskopi konfokal me polarizim kryq etj.
d) Mikroskopi akustik skanues
Mikroskopi akustik skanues (SAM), si një metodë zbulimi me ultratinguj, është një metodë testimi jo shkatërruese që përdoret gjerësisht për të zbuluar defektet e brendshme. Kjo metodë zakonisht përdoret për të matur mostrat me sipërfaqe të lëmuara. Kur sipërfaqja e mostrës është shumë e ashpër, saktësia e matjes do të reduktohet për shkak të ndikimit të valëve të shpërndara në sipërfaqe.
3 Metodat e kontrollit të dëmtimit nëntokësor
Është qëllimi ynë përfundimtar të kontrollojmë në mënyrë efektive dëmtimin nëntokësor të komponentëve optikë dhe të marrim komponentë që heqin plotësisht SSDS. Në rrethana normale, thellësia e dëmtimit nën sipërfaqe është proporcionale me madhësinë e madhësisë së grimcave gërryese, sa më e vogël të jetë madhësia e grimcave të gërryesit, aq më i cekët është dëmtimi nën sipërfaqe, prandaj, duke reduktuar grimcimin e bluarjes dhe plotësisht bluarje, ju mund të përmirësoni në mënyrë efektive shkallën e dëmtimit nën sipërfaqe. Diagrami i përpunimit të kontrollit të dëmtimit nën sipërfaqe në faza është paraqitur në figurën më poshtë:
Dëmtimi nëntokësor kontrollohet në faza
Faza e parë e bluarjes do të heqë plotësisht dëmtimin nëntokësor në sipërfaqen e zbrazët dhe do të prodhojë një nënsipërfaqe të re në këtë fazë, dhe më pas në fazën e dytë të bluarjes, është e nevojshme të hiqni SSD-në e krijuar në fazën e parë dhe të prodhoni dëmtime të reja nëntokësore. përsëri, duke përpunuar nga ana tjetër, dhe kontrolloni madhësinë e grimcave dhe pastërtinë e gërryesit, dhe në fund të merrni sipërfaqen e pritshme optike. Kjo është gjithashtu strategjia e përpunimit që ka ndjekur prodhimi optik për qindra vjet.
Për më tepër, pas procesit të bluarjes, turshia e sipërfaqes së komponentit mund të heqë në mënyrë efektive dëmtimin nën sipërfaqe, duke përmirësuar kështu cilësinë e sipërfaqes dhe duke përmirësuar efikasitetin e përpunimit.
Kontaktoni:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telefon/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
ueb:www.pliroptics.com
Shtoni:Ndërtesa 1, Nr.1558, rruga e inteligjencës, qingbaijiang, chengdu, sichuan, kinë
Koha e postimit: Prill-18-2024
