1. Освоение новых оптических диапазонов; 2. Повышение качества выходных параметров традиционных оптических систем; 3. Повышение информативности оптических систем; 4. Широкое применение мощных квантовых генераторов в оптических системах (силовая оптика). 1 Определить механизм удаления стекла с поверхности при полировании 2 Определить механизм рассеяния энергии на полированной поверхности 3 Дать анализ технологических приёмов получения сверхгладких поверхностей Серый- стекло Черный- хемосорбированный слой Желтый- потожировые загрязнения Коричневый- минеральная пыль Синий- адсорбированная влага Роль воды в мокром процессе шлифования сводится к следующему: а) разделение абразивных зерен друг от друга; б) препятствования слипанию оторванных частиц материала; в) выкалывание осколков стекла; г) уменьшение вредного трения между абразивными зернами. Шубников отрицает химическую роль воды в процессе шлифования. Зерна неправильной формы, перекатываясь под давлением шлифовальника по поверхности обрабатываемого стекла, образуют на ней систему ударных и вибрационных трещин. Каждое зерно абразива, перекатываясь по стеклу под давлением вращающегося шлифовальника, оставляет на обрабатываемой поверхности небольшие, идущие вглубь трещины. 1. Влияние диаметра зерна абразива на высоту микронеровностей Rа= С1·D0,8 где Ra- среднеарифметическая высота микронеровности D- диаметр зерна в мкм. С1 – технологический коэффициент. 2. Влияние твердости материала инструмента на высоту микронеровностей Ra = C2* HB0,27 где НВ – твердость инструмента по Бринелю. 3.Влияние твердости стекла на высоту микронеровностей Ra=C3* Hn -0,51 где Нn- твердость стекла по Виккерсу. 4.Влияние скорости обработки на высоту микронеровностей Ra=С4V -0,5 где V- скорость обработки С4 – технологический коэффициент 5. С уменьшением высоты микронеровностей угол при вершине увеличивается Ra=0,057D0,8· К0,1 ·HB0,25· g -0,23 · P0,04· V-0,51 H = 0, 35D0,6 ·HB0,3· g0,23 мкм где: D- диаметр зерна абразива, мкм К – концентрация зерен, % HB – твердость инструмента, кг/см2 g– абразивная твердость стекла, отн. ед. Р – осевое давление , кг/ см2 V – скорость обработки, м/ сек деф 1. 2. 3. 4. Состояние вопроса Анализ выполненных работ Метрология полированных поверхностей Обработка результатов экспериментов Вертикальное h в 1 мм – 0,75 Å Горизонтальное H г 1 мм –0,42 мкм hсра=18,6 Hсра=7,0 tgαср =2,8·10-4 tgαсра=2,7·10-4 (∆=4%) αсра=0,9' hвер Å Hгор мкм tgα 10-4 1 15.4 5.9 2.6 2 19.9 10.3 1.9 3 19.5 7.1 2.7 4 15.0 4.4 3.4 5 18.0 5.7 3.2 6 24.0 8.4 2.9 Вертикальнок h 1 мм – 11.36 Å Горизонтальное H 1 мм – 2,5 мкм hсра=446 Hсра=10,5 tgαсра=42,5·10-4 αсра=14,6' hвер Å Hгор мкм tgα ·10-4 1 375 11.7 32 2 330 10.0 34 3 485 10.57 46 4 393 11.25 35 5 478 11.25 42 6 458 10.0 43 7 465 10.0 46 8 500 10.2 50 9 471 9.8 47 10 507 10.6 48 Вертикальное h 1 мм – 3,41 Å Горизонтальное H 1 мм – 1,67 мкм hсра=166 αср = 5.3' Hсра=11,7 α сра= 4.9' ∆= 0.4' tgαсра= 15.14 hвер Å Hгор мкм tgα·10-4 1 160.0 8.35 19.16 2 143.0 7.5 19.0 3 191.0 15.0 12.7 4 177.0 13.3 13.3 5 174.0 17.5 9.9 6 184.0 15.0 12.2 7 170.5 10.0 17.0 8 149.0 10.0 14.3 9 156.0 8.35 18.7 При оптимальном соотношении Rz= 1/50 λ имеем λ, нм Rz, Å 1 500 100 2 400 80 3 300 60 4 200 40 5 100 20 1. Процессы шлифования и полирования стекол подчиняются одним и тем же закономерностям. 2. Рассеяние энергии на поверхности зависит в основном от вторичной шероховатости на боковых поверхностях микронеровностей. 3. «Гладкость» поверхностей для каждых длин волн будет индивидуальной. 4. Для получения сверхгладких поверхностей необходимо удалять трещиноватый (дефектный) слой. Капиллярная влага P=20 кг/см² Туд=273° Радикалы –ОН создают по поверхности раздела сред пленку хемосорбированной влаги. Желтый-вода (Капиллярная влага) Красный-пленка хемосорбированной влаги Синий-вода (Адсорбированная влага) Серый-стекло Для получения сверхгладких поверхностей необходимо: 1. Отполировать поверхность с заданным уровнем шероховатости. 2. Удалить трещиноватый (дефектный) слой. 3. Удалить (или максимально уменьшить) вторичную шероховатость. 4. При нанесении покрытий удалить хемосорбированную влагу. 1. Детали обрабатывают по технологии глубокой шлифовки-полировки (ГШП). Процесс полирования периодически останавливают. Детали протравливают в растворе плавиковой кислоты (HF). Если вскрываются микротрещины на полированной поверхности, процесс полировки продолжают с периодическим протравливанием поверхности до тех пор, пока трещины исчезнут. 2. Детали обрабатывают по технологи ГШП. При полировке в суспензию добавляют раствор плавиковой кислоты. Происходит одновременный процесс механической и химической полировки. При этом вторичная шероховатость удаляется в основном химической полировкой. При нанесении покрытий необходимо удалить хемосорбированную влагу. Она удаляется химическим путем при помещении деталей в абсолютированный (обезвоженный спирт). Абсолютированный спирт отрывает от поверхности детали радикалы –ОН и активирует ее, после чего в вакууме наносится покрытие. По ОСТ 3-6186-86 прочность покрытия 20±4 Дж/ см². По предложенной технологии прочность покрытия 50-60 Дж/см². Для неразрушающего контроля сверхгладких поверхностей Физическим институтом АН по договору с Красногорским заводом был изготовлен специальный стенд для контроля оптики по рассеиванию энергии на поверхности. Технические данные: Длина волны лазерного излучения, Нм ……………………….337 Диапазон измерения коэффициента диффузного светорассеяния…………………………………………….0,0001÷1 Диаметр зондирующего луча, мм……………………………...2÷4 Погрешность измерения………………………………….……….….±0,00002 Количество измерений в цикле статистической обработки…...64 Диапазон поперечного сканирования образца, мм…………….50 Максимальные габариты образца, мм……………………160٭160