1 Definició i causes dels danys del subsòl
Els danys subsuperficials dels components òptics (SSD, danys subsuperficials) s'acostumen a mencionar en aplicacions òptiques d'alta precisió, com ara sistemes làser intensos i màquines de litografia, i la seva existència restringeix la precisió del processament final dels components òptics i afecta encara més la imatge. rendiment dels sistemes òptics, per la qual cosa s'ha de prestar prou atenció.Els danys subsuperficials solen caracteritzar-se per esquerdes a l'interior de la superfície de l'element i capes de tensió internes, que són causades per una mica de fragmentació i deformació residual de la composició del material a la superfície propera.El model de dany subterrània es mostra de la següent manera: la capa superior és la capa de sediment polit, i després la capa de defecte d'esquerda i la capa de deformació d'estrès són la capa inferior, i la capa de material sense danys és la capa més interna.Entre ells, la capa de defecte d'esquerda i la capa de deformació de tensió són danys subterrània.
Model de dany subterrània dels materials òptics
Els components òptics del material són generalment vidre, ceràmica i altres materials durs i trencadissos, en l'etapa inicial de processament dels components, han de passar per l'emmotllament de fresat, la mòlta fina i els processos de polit en brut, en aquests processos hi ha mòlta mecànica i reaccions químiques. i jugar un paper.L'eina abrasiva o abrasiva en contacte amb la superfície de l'element té les característiques de mida desigual de partícula, i la força de cada punt de contacte a la superfície de l'element no és uniforme, de manera que la capa convexa i còncava i la capa interna d'esquerdes seran produir-se a la superfície del vidre.El material present a la capa esquerdada és el component que s'ha trencat durant el procés de mòlta, però no ha caigut de la superfície, de manera que es formaran danys subsuperficials.Tant si es tracta de mòlta abrasiva de partícules soltes com de rectificat CNC, aquest fenomen es formarà a la superfície del material.L'efecte real dels danys subsuperficials es mostra a la figura següent:
Renderització de danys subterrània
2 Mètodes de mesura de danys subterrània
Com que els danys subsuperficials no es poden ignorar, els fabricants de components òptics han de controlar-los eficaçment.Per controlar-lo eficaçment, és necessari identificar i detectar amb precisió la mida del dany subterrània a la superfície del component, des de principis del segle passat, la gent ha desenvolupat una varietat de mètodes per mesurar i avaluar la mida. del dany subterrània del component, segons el mode del grau d'influència sobre el component òptic, es pot dividir en dues categories: mesura destructiva i mesura no destructiva (assaig no destructiu).
El mètode de mesura destructiu, com el seu nom indica, és la necessitat de canviar l'estructura de la superfície de l'element òptic, de manera que es pugui revelar el dany subterrània que no és fàcil d'observar, i després utilitzar un microscopi i altres instruments per observar el mètode de mesura, aquest mètode sol consumir temps, però els seus resultats de mesura són fiables i precisos.Mètodes de mesura no destructius, que no causen danys addicionals a la superfície del component, utilitzen llum, so o altres ones electromagnètiques per detectar la capa de danys subterrània i utilitzen la quantitat de canvis de propietat que es produeixen a la capa per avaluar la mida de el SSD, aquests mètodes són relativament convenients i ràpids, però normalment una observació qualitativa.Segons aquesta classificació, els mètodes actuals de detecció de danys subsuperficials es mostren a la figura següent:
Classificació i resum dels mètodes de detecció de danys subsuperficials
A continuació es mostra una breu descripció d'aquests mètodes de mesura:
A. Mètodes destructius
a) Mètode de poliment
Abans de l'aparició del polit magnetoreològic, els treballadors òptics solen utilitzar el poliment cònic per analitzar el dany subterrània dels components òptics, és a dir, tallar la superfície òptica al llarg d'un angle oblic per formar una superfície interna obliqua i després polir la superfície obliqua.En general, es creu que el poliment no agreujarà els danys subsuperficials originals.Les esquerdes de la capa SSD es revelaran més òbviament mitjançant la corrosió per immersió amb reactius químics.La profunditat, la longitud i altres informacions de la capa de danys subsuperficials es poden mesurar mitjançant l'observació òptica de la superfície inclinada després de la immersió.Més tard, els científics van inventar el mètode Ball dimpling (Ball dimpling), que consisteix a utilitzar una eina de poliment esfèrica per polir la superfície després de la mòlta, llançant una fossa, la profunditat de la fossa ha de ser el més profunda possible, de manera que l'anàlisi del costat de la fossa pot obtenir la informació de danys subsuperficials de la superfície original.
Mètodes comuns per detectar danys subsuperficials dels elements òptics
El poliment magnetoreològic (MRF) és una tècnica que utilitza una tira de fluid magnètic per polir components òptics, que és diferent del polit tradicional d'asfalt/poliuretà.En el mètode de poliment tradicional, l'eina de poliment sol exercir una gran força normal a la superfície òptica, mentre que Mr Polishing elimina la superfície òptica en la direcció tangencial, de manera que Mr Polishing no canvia les característiques de dany subsuperficial originals de la superfície òptica.Per tant, Mr Polishing es pot utilitzar per polir una ranura a la superfície òptica.A continuació, s'analitza l'àrea de poliment per avaluar la mida del dany subterrània de la superfície òptica original.
a) Mètode d'encolat de blocs
Aquest mètode també s'ha utilitzat per provar danys subsuperficials.De fet, seleccioneu una mostra quadrada amb la mateixa forma i material, poliu les dues superfícies de la mostra i, a continuació, utilitzeu un adhesiu per enganxar les dues superfícies polides de la mostra i, a continuació, tritureu els costats de les dues mostres alhora. temps.Després de la mòlta, s'utilitzen reactius químics per separar les dues mostres quadrades.La mida del dany subterrània causat per l'etapa de mòlta es pot avaluar observant la superfície polida separada amb un microscopi.El diagrama esquemàtic del procés del mètode és el següent:
Diagrama esquemàtic de detecció de danys subterrània mitjançant mètode adhesiu de blocs
Aquest mètode té certes limitacions.Com que hi ha una superfície enganxosa, és possible que la situació de la superfície enganxosa no reflecteixi completament el dany real del subsòl dins del material després de la mòlta, de manera que els resultats de la mesura només poden reflectir la situació de l'SSD fins a cert punt.
a) Gravat químic
El mètode utilitza agents químics adequats per erosionar la capa danyada de la superfície òptica.Un cop finalitzat el procés d'erosió, el dany del subsòl s'avalua per la forma de la superfície i la rugositat de la superfície del component i el canvi d'índex de la taxa d'erosió.Els reactius químics utilitzats habitualment són l'àcid fluorhídric (HF), el fluorur d'hidrogen d'amoni (NH4HF) i altres agents corrosius.
b) Mètode de la secció transversal
La mostra es dissecciona i s'utilitza un microscopi electrònic d'escaneig per observar directament la mida del dany subterrània.
c) Mètode d'impregnació del colorant
Com que la capa superficial de l'element òptic del sòl conté un gran nombre de microesquerdes, els colorants que poden formar un contrast de color amb el substrat òptic o contrastar amb el substrat es poden pressionar al material.Si el substrat consisteix en un material fosc, es poden utilitzar colorants fluorescents.Els danys subsuperficials es poden comprovar fàcilment òpticament o electrònicament.Com que les esquerdes solen ser molt fines i dins del material, quan la profunditat de penetració de la penetració del colorant no és suficient, pot ser que no representi la profunditat real de la microesquerda.Per tal d'obtenir la profunditat de l'esquerda amb la màxima precisió, s'han proposat una sèrie de mètodes per a la impregnació de colorants: preimpressió mecànica i premsat isostàtica en fred, i l'ús de la microanàlisi de sonda electrònica (EPMA) per detectar traces de colorant a concentracions molt baixes.
B, mètodes no destructius
a) Mètode d'estimació
El mètode d'estimació estima principalment la profunditat del dany subterrània segons la mida de la mida de la partícula del material abrasiu i la mida de la rugositat superficial del component.Els investigadors utilitzen un gran nombre de proves per establir la relació corresponent entre la mida de les partícules del material abrasiu i la profunditat del dany subsuperficial, així com la taula de concordança entre la mida de la rugositat superficial del component i la sub-superfície. danys a la superfície.El dany subterrània de la superfície del component actual es pot estimar utilitzant la seva correspondència.
b) Tomografia de coherència òptica (OCT)
La tomografia de coherència òptica, el principi bàsic de la qual és la interferència de Michelson, avalua la informació mesurada mitjançant els senyals d'interferència de dos feixos de llum.Aquesta tècnica s'utilitza habitualment per observar teixits biològics i donar una tomografia transversal de l'estructura subsuperficial del teixit.Quan s'utilitza la tècnica OCT per observar el dany subterrània de la superfície òptica, s'ha de tenir en compte el paràmetre de l'índex de refracció de la mostra mesurada per obtenir la profunditat real de l'esquerda.El mètode pot detectar defectes a una profunditat de 500 μm amb una resolució vertical de millor que 20 μm.Tanmateix, quan s'utilitza per a la detecció de materials òptics SSD, la llum reflectida per la capa SSD és relativament feble, de manera que és difícil formar interferències.A més, la dispersió de la superfície també afectarà els resultats de la mesura i s'ha de millorar la precisió de la mesura.
c) Mètode de dispersió làser
La irradiació làser a la superfície fotomètrica, utilitzant les propietats de dispersió del làser per avaluar la mida del dany subterrània, també s'ha estudiat àmpliament.Els més comuns inclouen la microscòpia de refecció interna total (TIRM), la microscòpia d'escaneig làser confocal (CLSM) i la microscòpia confocal de polarització intersecant (CPCM).microscòpia confocal de polarització creuada, etc.
d) Microscopi acústic de rastreig
La microscòpia acústica d'escaneig (SAM), com a mètode de detecció d'ultrasons, és un mètode de prova no destructiu que s'utilitza àmpliament per detectar defectes interns.Aquest mètode s'utilitza normalment per mesurar mostres amb superfícies llises.Quan la superfície de la mostra és molt rugosa, la precisió de la mesura es reduirà a causa de la influència de les ones disperses a la superfície.
3 Mètodes de control de danys al subsòl
El nostre objectiu final és controlar eficaçment el dany subterrània dels components òptics i obtenir components que eliminen completament l'SSDS.En circumstàncies normals, la profunditat del dany subterrània és proporcional a la mida de la mida de la partícula abrasiva, com més petita sigui la mida de la partícula de l'abrasiu, menys profund serà el dany subterrània, per tant, reduint la granularitat de la mòlta i totalment. mòlta, podeu millorar eficaçment el grau de dany subterrània.El diagrama de processament del control de danys subsuperficials per etapes es mostra a la figura següent:
Els danys del subsòl es controlen per etapes
La primera etapa de mòlta eliminarà completament el dany del subsòl a la superfície en blanc i produirà una nova superfície en aquesta etapa, i després en la segona etapa de mòlta, cal eliminar el SSD generat a la primera etapa i produir nous danys al subsòl. de nou, processant al seu torn, i controlar la mida de partícula i la puresa de l'abrasiu, i finalment obtenir la superfície òptica esperada.Aquesta és també l'estratègia de processament que la fabricació òptica ha seguit durant centenars d'anys.
A més, després del procés de mòlta, el decapat de la superfície del component pot eliminar eficaçment els danys subsuperficials, millorant així la qualitat de la superfície i millorant l'eficiència del processament.
Contacte:
Email:jasmine@pliroptics.com ;
Telèfon/Whatsapp/Wechat: 86 19013265659
web:www.pliroptics.com
Afegiu:Edifici 1, No.1558, intelligence road, qingbaijiang, Chengdu, Sichuan, Xina
Hora de publicació: 18-abril-2024
