1 Kahulugan at mga sanhi ng pinsala sa ilalim ng ibabaw
Ang pinsala sa sub-surface ng optical component (SSD, sub-surface damage) ay karaniwang binabanggit sa mga high-precision optical application tulad ng matinding laser system at lithography machine, at ang pagkakaroon nito ay naghihigpit sa panghuling katumpakan ng pagproseso ng mga optical na bahagi at higit na nakakaapekto sa imaging. pagganap ng mga optical system, kaya kailangan itong bigyang pansin. Ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng mga bitak sa loob ng ibabaw ng elemento at panloob na mga layer ng stress, na sanhi ng ilang natitirang pagkapira-piraso at pagpapapangit ng komposisyon ng materyal sa malapit na lugar sa ibabaw. Ang modelo ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ay ipinapakita bilang mga sumusunod: ang tuktok na layer ay ang pinakintab na layer ng sediment, at pagkatapos ay ang layer ng crack defect at ang stress deformation layer ay ang ilalim na layer, at ang materyal na layer na walang pinsala ay ang pinakaloob na layer. Kabilang sa mga ito, ang crack defect layer at ang stress deformation layer ay subsurface damage.
Modelo ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ng mga optical na materyales
Ang mga optical na bahagi ng materyal ay karaniwang salamin, keramika at iba pang matigas at malutong na materyales, sa maagang yugto ng pagproseso ng mga bahagi, kailangang dumaan sa paghuhulma ng paggiling, pinong paggiling at magaspang na proseso ng buli, sa mga prosesong ito, umiiral ang mekanikal na paggiling at mga reaksiyong kemikal. at gumanap ng isang papel. Ang nakasasakit o nakasasakit na tool na nakikipag-ugnay sa ibabaw ng elemento ay may mga katangian ng hindi pantay na laki ng butil, at ang puwersa ng bawat contact point sa ibabaw ng elemento ay hindi pare-pareho, kaya ang matambok at malukong layer at ang panloob na layer ng crack ay magiging gawin sa ibabaw ng salamin. Ang materyal na naroroon sa basag na layer ay ang sangkap na nasira sa panahon ng proseso ng paggiling, ngunit hindi nahuhulog sa ibabaw, kaya mabubuo ang pinsala sa ilalim ng ibabaw. Kung ito ay nakasasakit na paggiling ng mga maluwag na particle o paggiling ng CNC, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay mabubuo sa ibabaw ng materyal. Ang aktwal na epekto ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ay ipinapakita sa sumusunod na figure:
Pag-render ng pinsala sa ilalim ng balat
2 Mga paraan ng pagsukat ng pinsala sa ilalim ng balat
Dahil hindi maaaring balewalain ang pinsala sa ilalim ng ibabaw, dapat itong epektibong kontrolin ng mga tagagawa ng optical component. Upang epektibong makontrol ito, kinakailangan upang tumpak na matukoy at makita ang laki ng pinsala sa ilalim ng ibabaw sa ibabaw ng bahagi, mula noong unang bahagi ng huling siglo, ang mga tao ay nakabuo ng iba't ibang mga pamamaraan upang sukatin at suriin ang laki. ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ng bahagi, ayon sa mode ng antas ng impluwensya sa optical component, maaari itong nahahati sa dalawang kategorya: mapanirang pagsukat at di-mapanirang pagsukat (hindi mapanirang pagsubok).
Ang mapanirang paraan ng pagsukat, gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ay ang pangangailangan na baguhin ang istraktura sa ibabaw ng optical na elemento, upang ang pinsala sa ilalim ng ibabaw na hindi madaling obserbahan ay maihayag, at pagkatapos ay gumamit ng mikroskopyo at iba pang mga instrumento upang obserbahan ang paraan ng pagsukat, ang pamamaraang ito ay karaniwang tumatagal ng oras, ngunit ang mga resulta ng pagsukat nito ay maaasahan at tumpak. Mga pamamaraan ng hindi mapanirang pagsukat, na hindi nagdudulot ng karagdagang pinsala sa ibabaw ng bahagi, gumagamit ng liwanag, tunog, o iba pang mga electromagnetic wave upang makita ang layer ng pinsala sa ilalim ng ibabaw, at gamitin ang dami ng mga pagbabago sa ari-arian na nangyari sa layer upang masuri ang laki ng ang SSD, ang mga ganitong pamamaraan ay medyo maginhawa at mabilis, ngunit kadalasan ay isang husay na pagmamasid. Ayon sa pag-uuri na ito, ang kasalukuyang mga pamamaraan ng pagtuklas para sa pinsala sa ilalim ng ibabaw ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Pag-uuri at buod ng mga pamamaraan ng pagtuklas ng pinsala sa ilalim ng balat
Ang isang maikling paglalarawan ng mga pamamaraan ng pagsukat na ito ay sumusunod:
A. Mapanirang pamamaraan
a) Paraan ng pagpapakintab
Bago ang hitsura ng magnetorheological polishing, ang mga optical worker ay karaniwang gumagamit ng Taper polishing upang pag-aralan ang sub-surface na pinsala ng mga optical component, iyon ay, pagputol ng optical surface kasama ang isang pahilig na Anggulo upang bumuo ng isang pahilig na panloob na ibabaw, at pagkatapos ay buli ang pahilig na ibabaw. Karaniwang pinaniniwalaan na ang buli ay hindi magpapalubha sa orihinal na pinsala sa ilalim ng ibabaw. Ang mga bitak ng SSD layer ay mas malinaw na mahahayag sa pamamagitan ng immersion corrosion na may mga chemical reagents. Ang lalim, haba at iba pang impormasyon ng sub-surface damage layer ay maaaring masukat sa pamamagitan ng optical observation ng inclined surface pagkatapos ng immersion. Nang maglaon, naimbento ng mga siyentipiko ang pamamaraan ng Ball dimpling (Ball dimpling), na kung saan ay ang paggamit ng isang spherical polishing tool upang pakinisin ang ibabaw pagkatapos ng paggiling, pagkahagis ng hukay, ang lalim ng hukay ay kailangang maging malalim hangga't maaari, upang ang pagsusuri ng gilid ng hukay ay maaaring makuha ang impormasyon ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ng orihinal na ibabaw.
Mga karaniwang pamamaraan para sa pag-detect ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ng mga optical na elemento
Ang Magnetorheological polishing (MRF) ay isang pamamaraan na gumagamit ng magnetic fluid strip para i-polish ang optical components, na iba sa tradisyonal na asphalt/polyurethane polishing. Sa tradisyunal na paraan ng polishing, ang polishing tool ay karaniwang nagsasagawa ng malaking normal na puwersa sa optical surface, habang inaalis ni Mr Polishing ang optical surface sa tangential na direksyon, kaya hindi binabago ni Mr Polishing ang orihinal na katangian ng pinsala sa sub-surface ng optical surface. Samakatuwid, ang Mr Polishing ay maaaring gamitin upang polish ang isang uka sa optical surface. Pagkatapos ay sinusuri ang lugar ng buli upang suriin ang laki ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ng orihinal na optical surface.
a) Paraan ng block gluing
Ginamit din ang paraang ito upang subukan ang pinsala sa ilalim ng ibabaw. Sa katunayan, pumili ng isang parisukat na sample na may parehong hugis at materyal, polish ang dalawang ibabaw ng sample, at pagkatapos ay gumamit ng pandikit upang idikit ang dalawang pinakintab na ibabaw ng sample, at pagkatapos ay durugin ang mga gilid ng dalawang sample nang magkasama sa parehong oras. Pagkatapos ng paggiling, ang mga kemikal na reagents ay ginagamit upang paghiwalayin ang dalawang parisukat na sample. Ang laki ng pinsala sa ilalim ng ibabaw na dulot ng yugto ng paggiling ay maaaring masuri sa pamamagitan ng pagmamasid sa pinaghiwalay na makintab na ibabaw gamit ang isang mikroskopyo. Ang diagram ng eskematiko ng proseso ng pamamaraan ay ang mga sumusunod:
Schematic diagram ng pagtuklas ng pinsala sa ilalim ng balat sa pamamagitan ng block adhesive na paraan
Ang pamamaraang ito ay may ilang mga limitasyon. Dahil mayroong isang malagkit na ibabaw, ang sitwasyon ng malagkit na ibabaw ay maaaring hindi ganap na sumasalamin sa aktwal na pinsala sa ilalim ng ibabaw sa loob ng materyal pagkatapos ng paggiling, kaya ang mga resulta ng pagsukat ay maaari lamang ipakita ang sitwasyon ng SSD sa isang tiyak na lawak.
a) Pag-ukit ng kemikal
Gumagamit ang pamamaraan ng mga angkop na ahente ng kemikal upang sirain ang nasirang layer ng optical surface. Matapos makumpleto ang proseso ng pagguho, ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ay sinusuri ng hugis ng ibabaw at pagkamagaspang ng ibabaw ng bahagi at ang pagbabago ng index ng rate ng pagguho. Ang karaniwang ginagamit na mga kemikal na reagents ay hydrofluoric acid (HF), ammonium hydrogen fluoride (NH4HF) at iba pang mga corrosive agent.
b) Paraan ng cross section
Ang sample ay dissected at ang isang scanning electron microscope ay ginagamit upang direktang obserbahan ang laki ng pinsala sa ilalim ng ibabaw.
c) Paraan ng dye impregnation
Dahil ang ibabaw na layer ng ground optical element ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga microcracks, ang mga tina na maaaring bumuo ng isang contrast ng kulay sa optical substrate o contrast sa substrate ay maaaring pinindot sa materyal. Kung ang substrate ay binubuo ng isang madilim na materyal, maaaring gamitin ang mga fluorescent dyes. Ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ay maaaring madaling masuri sa optical o elektronikong paraan. Dahil ang mga bitak ay kadalasang napakapino at nasa loob ng materyal, kapag ang lalim ng pagtagos ng pagtagos ng tina ay hindi sapat, maaaring hindi ito kumakatawan sa tunay na lalim ng microcrack. Upang makuha ang lalim ng crack nang tumpak hangga't maaari, ilang mga pamamaraan ang iminungkahi para sa impregnating dyes: mechanical prepressing at cold isostatic pressing, at ang paggamit ng electron probe microanalysis (EPMA) upang makita ang mga bakas ng dye sa napakababang konsentrasyon.
B, hindi mapanirang pamamaraan
a) Paraan ng pagtatantya
Pangunahing tinatantya ng paraan ng pagtatantya ang lalim ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ayon sa laki ng laki ng butil ng nakasasakit na materyal at ang laki ng pagkamagaspang sa ibabaw ng bahagi. Gumagamit ang mga mananaliksik ng malaking bilang ng mga pagsubok upang maitaguyod ang kaukulang ugnayan sa pagitan ng laki ng butil ng nakasasakit na materyal at ang lalim ng pinsala sa ilalim ng ibabaw, pati na rin ang pagtutugma ng talahanayan sa pagitan ng laki ng pagkamagaspang sa ibabaw ng bahagi at ng sub- pinsala sa ibabaw. Ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ng kasalukuyang bahagi ng ibabaw ay maaaring matantya sa pamamagitan ng paggamit ng kanilang mga sulat.
b) Optical Coherence Tomography (OCT)
Ang optical coherence tomography, ang pangunahing prinsipyo kung saan ay ang Michelson interference, ay sinusuri ang sinusukat na impormasyon sa pamamagitan ng interference signal ng dalawang beam ng liwanag. Ang pamamaraan na ito ay karaniwang ginagamit upang obserbahan ang mga biological na tisyu at magbigay ng cross-sectional tomography ng subsurface na istraktura ng tissue. Kapag ginamit ang OCT technique upang obserbahan ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ng optical surface, dapat isaalang-alang ang refractive index na parameter ng sinusukat na sample upang makuha ang aktwal na lalim ng crack. Ang pamamaraan ay maaaring naiulat na makakita ng mga depekto sa lalim na 500μm na may vertical na resolusyon na mas mahusay kaysa sa 20μm. Gayunpaman, kapag ginamit ito para sa SSD detection ng mga optical na materyales, ang liwanag na makikita mula sa SSD layer ay medyo mahina, kaya mahirap bumuo ng interference. Bilang karagdagan, ang pagkakalat sa ibabaw ay makakaapekto rin sa mga resulta ng pagsukat, at ang katumpakan ng pagsukat ay kailangang mapabuti.
c) Paraan ng laser scattering
Ang pag-iilaw ng laser sa photometric na ibabaw, gamit ang mga katangian ng scattering ng laser upang masuri ang laki ng pinsala sa ilalim ng ibabaw, ay malawak ding pinag-aralan. Kasama sa mga karaniwan ang Total internal refection microscopy (TIRM), Confocal laser scanning microscopy (CLSM), at intersecting polarization confocal microscopy (CPCM). cross-polarization confocal microscopy, atbp.
d) Pag-scan ng acoustic microscope
Ang pag-scan ng acoustic microscopy (SAM), bilang isang ultrasonic detection method, ay isang hindi mapanirang paraan ng pagsubok na malawakang ginagamit upang makita ang mga panloob na depekto. Ang pamamaraang ito ay karaniwang ginagamit upang sukatin ang mga sample na may makinis na ibabaw. Kapag ang ibabaw ng sample ay masyadong magaspang, ang katumpakan ng pagsukat ay mababawasan dahil sa impluwensya ng mga nakakalat na alon sa ibabaw.
3 Mga paraan ng pagkontrol sa pinsala sa ilalim ng balat
Ito ang aming pangwakas na layunin na epektibong kontrolin ang pinsala sa ilalim ng balat ng mga optical na bahagi at makakuha ng mga bahagi na ganap na nag-aalis ng SSDS. Sa ilalim ng normal na mga pangyayari, ang lalim ng pinsala sa ilalim ng ibabaw ay proporsyonal sa laki ng nakasasakit na laki ng butil, mas maliit ang laki ng butil ng nakasasakit, mas mababaw ang pinsala sa ilalim ng ibabaw, samakatuwid, sa pamamagitan ng pagbabawas ng granularity ng paggiling, at ganap na paggiling, maaari mong epektibong mapabuti ang antas ng pinsala sa ilalim ng ibabaw. Ang processing diagram ng sub-surface damage control sa mga yugto ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Ang pinsala sa ilalim ng ibabaw ay kinokontrol sa mga yugto
Ang unang yugto ng paggiling ay ganap na mag-aalis ng pinsala sa ilalim ng ibabaw sa blangko na ibabaw at magbubunga ng isang bagong subsurface sa yugtong ito, at pagkatapos ay sa ikalawang yugto ng paggiling, kinakailangan upang alisin ang SSD na nabuo sa unang yugto at makagawa ng bagong pinsala sa ilalim ng ibabaw. muli, pagproseso sa turn, at kontrolin ang laki ng butil at kadalisayan ng nakasasakit, at sa wakas ay makuha ang inaasahang optical surface. Ito rin ang diskarte sa pagpoproseso na sinundan ng optical manufacturing sa daan-daang taon.
Bilang karagdagan, pagkatapos ng proseso ng paggiling, ang pag-aatsara sa ibabaw ng bahagi ay maaaring epektibong alisin ang pinsala sa ilalim ng ibabaw, sa gayon ay mapabuti ang kalidad ng ibabaw at pagpapabuti ng kahusayan sa pagproseso.
Makipag-ugnayan sa:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telepono/Whatsapp/Wechat:86 19013265659
web：www.pliroptics.com
Idagdag: Building 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, chengdu, sichuan, china
Oras ng post: Abr-18-2024
