광학 요소의 표면 아래 손상

지하 손상 렌더링

2 지하 손상 측정 방법

표면 아래 손상은 무시할 수 없으므로 광학 부품 제조업체에서 이를 효과적으로 제어해야 합니다.이를 효과적으로 제어하기 위해서는 부품 표면의 표면하 손상 크기를 정확하게 파악하고 검출하는 것이 필요하며, 지난 세기 초반부터 사람들은 크기를 측정하고 평가하는 다양한 방법을 개발해 왔습니다. 부품의 표면 아래 손상은 광학 부품에 미치는 영향 정도에 따라 파괴 측정과 비파괴 측정(비파괴 검사)의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

파괴 측정 방법은 이름에서 알 수 있듯이 광학 요소의 표면 구조를 변경하여 관찰하기 쉽지 않은 표면 아래 손상을 드러낸 다음 현미경 및 기타 장비를 사용하여 관찰하는 방법입니다. 이 방법은 일반적으로 시간이 많이 걸리지만 측정 결과는 신뢰할 수 있고 정확합니다.부품 표면에 추가 손상을 주지 않는 비파괴 측정 방법은 빛, 소리 또는 기타 전자파를 사용하여 표면 아래 손상 층을 감지하고 해당 층에서 발생하는 특성 변화의 양을 사용하여 부품의 크기를 평가하는 방법입니다. SSD의 경우 이러한 방법은 상대적으로 편리하고 빠르지만 일반적으로 정성적인 관찰입니다.이 분류에 따르면 현재의 표면 이하 손상 감지 방법은 아래 그림과 같습니다.

지하 손상 탐지 방법의 분류 및 요약

이러한 측정 방법에 대한 간략한 설명은 다음과 같습니다.

가. 파괴적인 방법

a) 연마 방법

자기유변 연마가 출현하기 전에 광학 작업자들은 일반적으로 테이퍼 연마를 사용하여 광학 부품의 표면 아래 손상을 분석했습니다. 즉, 광학 표면을 경사 각도를 따라 절단하여 경사 내부 표면을 형성한 다음 경사 표면을 연마했습니다.일반적으로 연마는 원래의 표면 아래 손상을 악화시키지 않는다고 믿어집니다.SSD 층의 균열은 화학 시약에 의한 침수 부식을 통해 더욱 분명하게 드러납니다.침지 후 경사면을 광학적으로 관찰하면 표면 아래 손상층의 깊이, 길이 및 기타 정보를 측정할 수 있습니다.나중에 과학자들은 구형 연마 도구를 사용하여 연삭하고 구덩이를 던진 후 표면을 연마하는 볼 딤플링 방법(볼 딤플링)을 발명했습니다. 구덩이 깊이는 가능한 한 깊어야 분석이 가능합니다. 피트 측면의 원래 표면의 지하 손상 정보를 얻을 수 있습니다.

광학 요소의 표면 아래 손상을 감지하는 일반적인 방법

자기유변연마(MRF)는 자성유체 스트립을 사용하여 광학 부품을 연마하는 기술로, 기존의 아스팔트/폴리우레탄 연마와는 다릅니다.전통적인 연마 방법에서 연마 도구는 일반적으로 광학 표면에 큰 수직력을 가하는 반면 Mr Polishing은 광학 표면을 접선 방향으로 제거하므로 Mr Polishing은 광학 표면의 원래 표면 아래 손상 특성을 변경하지 않습니다.따라서 Mr Polishing은 광학 표면의 홈을 연마하는 데 사용할 수 있습니다.그런 다음 연마 영역을 분석하여 원래 광학 표면의 표면 아래 손상 크기를 평가합니다.

a) 블록 접착 방법

이 방법은 표면 아래 손상을 테스트하는 데에도 사용되었습니다.실제로 모양과 재질이 동일한 정사각형 샘플을 선택하고 샘플의 두 표면을 연마한 다음 접착제를 사용하여 샘플의 연마된 두 표면을 함께 붙인 다음 두 샘플의 측면을 동시에 함께 연마합니다. 시간.분쇄 후 화학 시약을 사용하여 두 개의 정사각형 샘플을 분리합니다.연삭 단계로 인한 표면 아래 손상의 크기는 분리된 연마 표면을 현미경으로 관찰하여 평가할 수 있습니다.이 방법의 공정 개략도는 다음과 같습니다.

블록 접착 방식에 의한 지하 손상 감지 모식도

이 방법에는 특정 제한 사항이 있습니다.끈끈한 표면이 있기 때문에 끈끈한 표면의 상황은 연삭 후 재료 내부의 실제 표면 아래 손상을 완전히 반영하지 못할 수 있으므로 측정 결과는 SSD 상황을 어느 정도만 반영할 수 있습니다.

a) 화학적 에칭

이 방법은 적절한 화학 약품을 사용하여 광학 표면의 손상된 층을 침식합니다.침식 과정이 완료된 후 부품 표면의 표면 형상과 거칠기, 침식률의 지수 변화를 통해 표면 하부 손상을 평가합니다.일반적으로 사용되는 화학 시약은 불산(HF), 불화수소암모늄(NH4HF) 및 기타 부식제입니다.

b) 단면법

샘플을 해부하고 주사전자현미경을 사용하여 표면 아래 손상의 크기를 직접 관찰합니다.

c) 염료 함침 방법

연마된 광학 요소의 표면층에는 다수의 미세 균열이 포함되어 있기 때문에 광학 기판과 색상 대비 또는 기판과 대비를 형성할 수 있는 염료가 재료에 압입될 수 있습니다.기판이 어두운 재료로 구성된 경우 형광 염료를 사용할 수 있습니다.그러면 표면 아래 손상을 광학적 또는 전자적으로 쉽게 확인할 수 있습니다.균열은 일반적으로 매우 미세하고 재료 내부에 있기 때문에 염료 침투 깊이가 충분하지 않으면 미세 균열의 실제 깊이를 나타내지 못할 수 있습니다.가능한 한 정확하게 균열 깊이를 얻기 위해 염료 함침을 위한 여러 가지 방법이 제안되었습니다. 즉, 기계적 사전 프레싱 및 냉간 등방성 프레싱, 전자 탐침 미세 분석(EPMA)을 사용하여 매우 낮은 농도에서 미량의 염료를 감지합니다.

B, 비파괴적인 방법

가) 추정방법

추정 방법은 주로 연마재의 입자 크기와 부품의 표면 거칠기 크기에 따라 표면 아래 손상 깊이를 추정합니다.연구원들은 연마재의 입자 크기와 표면 아래 손상 깊이 사이의 대응 관계뿐만 아니라 부품의 표면 거칠기 크기와 표면 거칠기 사이의 일치 테이블을 확립하기 위해 수많은 테스트를 사용합니다. 표면 손상.현재 구성 요소 표면의 표면 아래 손상은 해당 대응을 사용하여 추정할 수 있습니다.

b) 광간섭 단층촬영(OCT)

마이켈슨 간섭을 기본 원리로 하는 광간섭단층촬영(Optical Coherence Tomography)은 두 광선의 간섭 신호를 통해 측정된 정보를 평가합니다.이 기술은 일반적으로 생물학적 조직을 관찰하고 조직의 표면 아래 구조에 대한 단면 단층 촬영을 제공하는 데 사용됩니다.OCT 기술을 사용하여 광학 표면의 표면 아래 손상을 관찰하는 경우 실제 균열 깊이를 얻기 위해서는 측정된 샘플의 굴절률 매개변수를 고려해야 합니다.이 방법은 20μm 이상의 수직 해상도로 500μm 깊이의 결함을 감지할 수 있는 것으로 알려졌습니다.그러나 광학재료의 SSD 검출에 사용하는 경우 SSD층에서 반사되는 빛이 상대적으로 약해 간섭을 형성하기 어렵다.또한 표면 산란도 측정 결과에 영향을 미치므로 측정 정확도를 향상해야 합니다.

c) 레이저 산란 방식

레이저의 산란 특성을 사용하여 표면 아래 손상의 크기를 평가하는 측광 표면에 대한 레이저 조사도 광범위하게 연구되었습니다.일반적인 것에는 TIRM(전면 반사 현미경), CLSM(공초점 레이저 스캐닝 현미경), CPCM(교차 편광 공초점 현미경)이 있습니다.교차편광 공초점현미경 등

d) 주사음향현미경

주사음향현미경(SAM)은 초음파 검출 방식으로 내부 결함 검출에 널리 사용되는 비파괴 검사 방식이다.이 방법은 일반적으로 표면이 매끄러운 샘플을 측정하는 데 사용됩니다.시료 표면이 매우 거칠면 표면 산란파의 영향으로 측정 정확도가 떨어집니다.

3 지하 손상 관리 방법

광학 부품의 표면 아래 손상을 효과적으로 제어하고 SSDS를 완전히 제거하는 부품을 얻는 것이 우리의 궁극적인 목표입니다.정상적인 상황에서 표면 아래 손상의 깊이는 연마 입자 크기의 크기에 비례하며, 연마 입자 크기가 작을수록 표면 아래 손상이 더 얕아집니다. 따라서 연삭 입도를 줄이고 완전히 연삭을 하면 표면하 손상 정도를 효과적으로 개선할 수 있습니다.단계별 하위 표면 손상 제어 처리 다이어그램은 아래 그림에 나와 있습니다.

지하 손상은 단계적으로 제어됩니다.
이 단계에서는 1단계 Grinding으로 Blank 표면의 표면하 손상을 완전히 제거하고 새로운 지하 표면을 생성하게 되며, 이후 2단계 Grinding에서는 1단계에서 생성된 SSD를 제거하고 새로운 표면하 손상을 생성하는 작업이 필요합니다. 다시 한 번 가공하고 연마재의 입자 크기와 순도를 제어하여 최종적으로 예상되는 광학 표면을 얻습니다.이는 광학 제조가 수백 년 동안 따라온 가공 전략이기도 합니다.

또한, 연삭 공정 후 부품 표면을 산세 처리하면 표면 하부 손상을 효과적으로 제거하여 표면 품질을 향상시키고 가공 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

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