ऑप्टिकल तत्वों की उपसतह क्षति

उपसतह क्षति प्रतिपादन

2 उपसतह क्षति माप विधियाँ

चूंकि उप-सतह क्षति को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसे ऑप्टिकल घटक निर्माताओं द्वारा प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जाना चाहिए।इसे प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए, घटक की सतह पर उपसतह क्षति के आकार को सटीक रूप से पहचानना और पता लगाना आवश्यक है, पिछली शताब्दी के शुरुआती भाग से, लोगों ने आकार को मापने और मूल्यांकन करने के लिए कई तरह के तरीके विकसित किए हैं घटक की उपसतह क्षति को ऑप्टिकल घटक पर प्रभाव की डिग्री के अनुसार दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: विनाशकारी माप और गैर-विनाशकारी माप (गैर-विनाशकारी परीक्षण)।

विनाशकारी माप विधि, जैसा कि नाम से पता चलता है, ऑप्टिकल तत्व की सतह संरचना को बदलने की आवश्यकता है, ताकि उप-सतह क्षति का पता लगाना आसान न हो, और फिर निरीक्षण करने के लिए माइक्रोस्कोप और अन्य उपकरणों का उपयोग करें माप विधि, यह विधि आमतौर पर समय लेने वाली होती है, लेकिन इसके माप परिणाम विश्वसनीय और सटीक होते हैं।गैर-विनाशकारी माप विधियां, जो घटक सतह को अतिरिक्त नुकसान नहीं पहुंचाती हैं, उपसतह क्षति परत का पता लगाने के लिए प्रकाश, ध्वनि या अन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करती हैं, और परत के आकार का आकलन करने के लिए परत में होने वाले संपत्ति परिवर्तनों की मात्रा का उपयोग करती हैं। एसएसडी, ऐसी विधियां अपेक्षाकृत सुविधाजनक और त्वरित हैं, लेकिन आमतौर पर एक गुणात्मक अवलोकन है।इस वर्गीकरण के अनुसार, उप-सतह क्षति का पता लगाने की वर्तमान विधियाँ नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई हैं:

उपसतह क्षति का पता लगाने के तरीकों का वर्गीकरण और सारांश

इन माप विधियों का संक्षिप्त विवरण इस प्रकार है:

ए. विनाशकारी तरीके

क) पॉलिश करने की विधि

मैग्नेटोरियोलॉजिकल पॉलिशिंग की उपस्थिति से पहले, ऑप्टिकल कर्मचारी आमतौर पर ऑप्टिकल घटकों की उप-सतह क्षति का विश्लेषण करने के लिए टेपर पॉलिशिंग का उपयोग करते थे, यानी एक तिरछी आंतरिक सतह बनाने के लिए एक तिरछे कोण के साथ ऑप्टिकल सतह को काटना, और फिर तिरछी सतह को पॉलिश करना।आमतौर पर यह माना जाता है कि पॉलिश करने से मूल उप-सतह क्षति नहीं बढ़ेगी।एसएसडी परत की दरारें रासायनिक अभिकर्मकों के साथ विसर्जन संक्षारण के माध्यम से अधिक स्पष्ट रूप से प्रकट होंगी।उप-सतह क्षति परत की गहराई, लंबाई और अन्य जानकारी को विसर्जन के बाद झुकी हुई सतह के ऑप्टिकल अवलोकन द्वारा मापा जा सकता है।बाद में, वैज्ञानिकों ने बॉल डिम्पलिंग विधि (बॉल डिम्पलिंग) का आविष्कार किया, जिसमें पीसने के बाद सतह को चमकाने के लिए एक गोलाकार पॉलिशिंग उपकरण का उपयोग करना, एक गड्ढे को बाहर फेंकना, गड्ढे की गहराई जितना संभव हो उतनी गहरी होनी चाहिए, ताकि विश्लेषण किया जा सके। गड्ढे के किनारे से मूल सतह की उपसतह क्षति की जानकारी प्राप्त की जा सकती है।

ऑप्टिकल तत्वों की उपसतह क्षति का पता लगाने के लिए सामान्य तरीके

मैग्नेटोरियोलॉजिकल पॉलिशिंग (एमआरएफ) एक ऐसी तकनीक है जो ऑप्टिकल घटकों को पॉलिश करने के लिए चुंबकीय द्रव पट्टी का उपयोग करती है, जो पारंपरिक डामर/पॉलीयूरेथेन पॉलिशिंग से अलग है।पारंपरिक पॉलिशिंग विधि में, पॉलिशिंग उपकरण आमतौर पर ऑप्टिकल सतह पर एक बड़ा सामान्य बल लगाता है, जबकि मिस्टर पॉलिशिंग ऑप्टिकल सतह को स्पर्शरेखा दिशा में हटा देता है, इसलिए मिस्टर पॉलिशिंग ऑप्टिकल सतह की मूल उप-सतह क्षति विशेषताओं को नहीं बदलता है।इसलिए, मिस्टर पॉलिशिंग का उपयोग ऑप्टिकल सतह पर खांचे को चमकाने के लिए किया जा सकता है।फिर मूल ऑप्टिकल सतह की उपसतह क्षति के आकार का मूल्यांकन करने के लिए पॉलिशिंग क्षेत्र का विश्लेषण किया जाता है।

ए) ब्लॉक ग्लूइंग विधि

इस पद्धति का उपयोग उप-सतह क्षति का परीक्षण करने के लिए भी किया गया है।वास्तव में, समान आकार और सामग्री के साथ एक चौकोर नमूना चुनें, नमूने की दो सतहों को पॉलिश करें, और फिर नमूने की दो पॉलिश सतहों को एक साथ चिपकाने के लिए चिपकने वाले का उपयोग करें, और फिर दोनों नमूनों के किनारों को एक साथ पीस लें। समय।पीसने के बाद, दो वर्गाकार नमूनों को अलग करने के लिए रासायनिक अभिकर्मकों का उपयोग किया जाता है।पीसने के चरण के कारण उपसतह क्षति के आकार का मूल्यांकन माइक्रोस्कोप से अलग की गई पॉलिश सतह को देखकर किया जा सकता है।विधि की प्रक्रिया योजनाबद्ध आरेख इस प्रकार है:

ब्लॉक चिपकने वाली विधि द्वारा उपसतह क्षति का पता लगाने का योजनाबद्ध आरेख

इस विधि की कुछ सीमाएँ हैं।क्योंकि एक चिपचिपी सतह होती है, चिपचिपी सतह की स्थिति पीसने के बाद सामग्री के अंदर वास्तविक उपसतह क्षति को पूरी तरह से प्रतिबिंबित नहीं कर सकती है, इसलिए माप परिणाम केवल एक निश्चित सीमा तक एसएसडी स्थिति को प्रतिबिंबित कर सकते हैं।

ए) रासायनिक नक़्क़ाशी

यह विधि ऑप्टिकल सतह की क्षतिग्रस्त परत को नष्ट करने के लिए उपयुक्त रासायनिक एजेंटों का उपयोग करती है।क्षरण प्रक्रिया पूरी होने के बाद, उपसतह क्षति का मूल्यांकन सतह के आकार और घटक सतह की खुरदरापन और क्षरण दर के सूचकांक परिवर्तन द्वारा किया जाता है।आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले रासायनिक अभिकर्मक हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (एचएफ), अमोनियम हाइड्रोजन फ्लोराइड (एनएच4एचएफ) और अन्य संक्षारक एजेंट हैं।

बी) क्रॉस सेक्शन विधि

नमूने को विच्छेदित किया जाता है और उपसतह क्षति के आकार का सीधे निरीक्षण करने के लिए एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाता है।

ग) डाई संसेचन विधि

क्योंकि ग्राउंड ऑप्टिकल तत्व की सतह परत में बड़ी संख्या में माइक्रोक्रैक होते हैं, ऐसे रंग जो ऑप्टिकल सब्सट्रेट के साथ रंग कंट्रास्ट या सब्सट्रेट के साथ कंट्रास्ट बना सकते हैं, उन्हें सामग्री में दबाया जा सकता है।यदि सब्सट्रेट में गहरे रंग का पदार्थ है, तो फ्लोरोसेंट रंगों का उपयोग किया जा सकता है।फिर उप-सतह क्षति को ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉनिक रूप से आसानी से जांचा जा सकता है।क्योंकि दरारें आमतौर पर बहुत महीन होती हैं और सामग्री के अंदर, जब डाई के प्रवेश की गहराई पर्याप्त नहीं होती है, तो यह माइक्रोक्रैक की वास्तविक गहराई का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकती है।दरार की गहराई को यथासंभव सटीक रूप से प्राप्त करने के लिए, रंगों को संसेचित करने के लिए कई तरीके प्रस्तावित किए गए हैं: यांत्रिक प्रीप्रेसिंग और कोल्ड आइसोस्टैटिक दबाव, और बहुत कम सांद्रता पर डाई के निशान का पता लगाने के लिए इलेक्ट्रॉन जांच माइक्रोएनालिसिस (ईपीएमए) का उपयोग।

बी, गैर-विनाशकारी तरीके

ए) अनुमान विधि

आकलन विधि मुख्य रूप से अपघर्षक सामग्री के कण आकार और घटक की सतह खुरदरापन के आकार के अनुसार उप-सतह क्षति की गहराई का अनुमान लगाती है।शोधकर्ता अपघर्षक सामग्री के कण आकार और उप-सतह क्षति की गहराई के बीच संबंधित संबंध स्थापित करने के लिए बड़ी संख्या में परीक्षणों का उपयोग करते हैं, साथ ही घटक की सतह खुरदरापन के आकार और उप-सतह के बीच मिलान तालिका भी स्थापित करते हैं। सतह की क्षति.वर्तमान घटक सतह की उपसतह क्षति का अनुमान उनके पत्राचार का उपयोग करके लगाया जा सकता है।

बी) ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (ओसीटी)

ऑप्टिकल सुसंगतता टोमोग्राफी, जिसका मूल सिद्धांत माइकलसन हस्तक्षेप है, प्रकाश की दो किरणों के हस्तक्षेप संकेतों के माध्यम से मापी गई जानकारी का मूल्यांकन करता है।इस तकनीक का उपयोग आमतौर पर जैविक ऊतकों का निरीक्षण करने और ऊतक की उपसतह संरचना की क्रॉस-अनुभागीय टोमोग्राफी देने के लिए किया जाता है।जब ओसीटी तकनीक का उपयोग ऑप्टिकल सतह की उपसतह क्षति का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, तो वास्तविक दरार गहराई प्राप्त करने के लिए मापा नमूने के अपवर्तक सूचकांक पैरामीटर पर विचार किया जाना चाहिए।कथित तौर पर यह विधि 20μm से बेहतर ऊर्ध्वाधर रिज़ॉल्यूशन के साथ 500μm की गहराई पर दोषों का पता लगा सकती है।हालाँकि, जब इसका उपयोग ऑप्टिकल सामग्रियों के एसएसडी का पता लगाने के लिए किया जाता है, तो एसएसडी परत से परावर्तित प्रकाश अपेक्षाकृत कमजोर होता है, इसलिए हस्तक्षेप करना मुश्किल होता है।इसके अलावा, सतह का बिखराव भी माप परिणामों को प्रभावित करेगा, और माप सटीकता में सुधार करने की आवश्यकता है।

ग) लेजर प्रकीर्णन विधि

उपसतह क्षति के आकार का आकलन करने के लिए लेजर के बिखरने वाले गुणों का उपयोग करके फोटोमेट्रिक सतह पर लेजर विकिरण का भी बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है।सामान्य में टोटल इंटरनल रिफेक्शन माइक्रोस्कोपी (टीआईआरएम), कन्फोकल लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी (सीएलएसएम), और इंटरसेक्टिंग पोलराइजेशन कन्फोकल माइक्रोस्कोपी (सीपीसीएम) शामिल हैं।क्रॉस-ध्रुवीकरण कन्फोकल माइक्रोस्कोपी, आदि।

घ) स्कैनिंग ध्वनिक माइक्रोस्कोप

अल्ट्रासोनिक पहचान विधि के रूप में स्कैनिंग ध्वनिक माइक्रोस्कोपी (एसएएम), एक गैर-विनाशकारी परीक्षण विधि है जिसका उपयोग आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।इस विधि का उपयोग आमतौर पर चिकनी सतहों वाले नमूनों को मापने के लिए किया जाता है।जब नमूने की सतह बहुत खुरदरी होती है, तो सतह पर बिखरी तरंगों के प्रभाव के कारण माप सटीकता कम हो जाएगी।

3 उपसतह क्षति नियंत्रण विधियाँ

ऑप्टिकल घटकों की उपसतह क्षति को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करना और एसएसडीएस को पूरी तरह से हटाने वाले घटकों को प्राप्त करना हमारा अंतिम लक्ष्य है।सामान्य परिस्थितियों में, उप-सतह क्षति की गहराई अपघर्षक कण के आकार के समानुपाती होती है, अपघर्षक के कण आकार जितना छोटा होगा, उप-सतह क्षति उतनी ही कम होगी, इसलिए, पीसने की ग्रैन्युलैरिटी को कम करके, और पूरी तरह से पीसकर, आप उप-सतह क्षति की डिग्री को प्रभावी ढंग से सुधार सकते हैं।चरणों में उप-सतह क्षति नियंत्रण का प्रसंस्करण आरेख नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

उपसतह क्षति को चरणों में नियंत्रित किया जाता है
पीसने का पहला चरण खाली सतह पर उपसतह क्षति को पूरी तरह से हटा देगा और इस चरण में एक नई उपसतह का उत्पादन करेगा, और फिर पीसने के दूसरे चरण में, पहले चरण में उत्पन्न एसएसडी को हटाना और नई उपसतह क्षति उत्पन्न करना आवश्यक है फिर, बारी-बारी से प्रसंस्करण, और कण आकार और अपघर्षक की शुद्धता को नियंत्रित करना, और अंत में अपेक्षित ऑप्टिकल सतह प्राप्त करना।यह प्रसंस्करण रणनीति भी है जिसका ऑप्टिकल विनिर्माण ने सैकड़ों वर्षों से पालन किया है।

इसके अलावा, पीसने की प्रक्रिया के बाद, घटक की सतह को अचार बनाने से उप-सतह क्षति को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, जिससे सतह की गुणवत्ता में सुधार होता है और प्रसंस्करण दक्षता में सुधार होता है।

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