Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Все виды покрытий улучшают оптические свойства деталей, но-снижают чистоту поверхностей, на которые они нанесены.
Способ нанесения покрытий гидролизом спиртовых растворов.. Этот способ применяют для получения просветляющих, светоделительных, фильтрующих и поляризующих покрытий оптических деталей. Основными пленкообразующими веществами являются растворы этиловых эфиров ортотитановой и ортокремниевой кислот,, их смесей и раствор азотнокислого тория. Способ основан на быстрой омыляемости тонких слоев этиловых эфиров кислот под действием влажного воздуха комнатной температуры. Омыление — реакция спиртовой группы эфира с выделением воды. Получающийся: при омылении этиловый спирт улетучивается, а двуокись кремния или титана осаждается на стекле прозрачной пленкой
Si (ОС2Н5) 4+4Н20 = Si (ОН) 4+4С2Н5ОН, Si (ОН) 4-^2Н20 + Si02.
На участке нанесения покрытий поддерживают 20—25° С и. влажность 50—60%- Более высокая температура или влажность, приводит к интенсивному гидролизу и получению неоднородной пленки. При меньшей влажности пленка плохо сцепляется со стеклом из-за медленного протекания гидролиза.
Станок для нанесения покрытий (рис. 15.1) имеет станину с вертикально расположенным шпинделем, заканчивающимся само-центрирующим или вакуумным патроном для крепления оптических деталей. Частота вращения шпинделя плавно регулируется от 750 до 12 000 об/мин при стабильности числа оборотов ±1%.. Шпиндель станка расположен в защитном устройстве. Верх цилиндрической поверхности детали при закреплении остается свободным для беспрепятственного стекания излишков раствора. При нанесении покрытий на некруглые детали и призмы применяют-патроны со специальными шторками, предназначенными для пре-
154
дохранения от завихрений воздушных потоков. Расположение и размеры шторок подбирают экспериментально.
Пленку сушат в термостатах, снабженных автоматическими регуляторами температуры с погрешностью регулировки ±5°С. Температура нагрева может достигать 400° С. Технологический процесс нанесения покрытий состоит из нескольких операций.
Приготовление растворов веществ, из которых образуются пленки.
.Для получения пленок двуокиси титана берут 2—16 вес. ч. титанового эфира на 100 мл растворителя спирта или ацетона •с катализатором соляной кислотой; для получения пленок двуокиси кремния —
3—45 вес. ч. на 100 мл растворителя.
Концентрацию исходных веществ, определяющую величину показателя преломления и вязкость раствора, выбирают в зависимости от размеров числа слоев и толщины пленок. Для изготовления пленок используют свежеприготовленные растворы. Контроль годности растворов .заключается в нанесении пленки определенной толщины (140 нм), сушке ее при 120° С и оценке качества просмотром под •6х лупой.
Подбор условий нанесения ¦покрытий выполняют экспериментально после выбора частоты вращения детали в зависимости от диаметра или диагонали детали и концентрации, я также количества растворов в зависимости от оптическои толщины пленки и размеров детали.
Подготовка подложек заключается в чистке поверхности и удалении пыли беличьей кисточкой предварительно и после закрепления детали в патроне станка. Наличие мельчайших пылинок, следов жировых веществ, остатков смолы и полирита приводит к образованию неоднородной по толщине и непрочной пленки.
Нанесение растворов на подложку выполняют из градуированных пипеток 1 в центр просветляемой поверхности 2 (рис. 15.2) после включения станка и достижения требуемой частоты вращения.
Межоперационный контроль заключается в оценке качества и интерференционной окраски пленки, соответствующей -требуемой оптической толщине. Неудачно нанесенную пленку нужно снять сразу же после ее нанесения ватным тампоном, смоченным в спирте.
Сушку пленки осуществляют в термостате в такой последовательности: прогрев, выдержка при определенной температуре и остывание. Длительность сушки и температура, при которой она
Рис. 15.1. Станок для
просветления оптики
155
происходит, зависят от химического состава и концентрации веществ, числа слоев, толщины пленок, размеров детали. При сушке оптическая толщина пленки уменьшается. Цвет пленки до сушки и после устанавливается нормалями.
Контроль деталей осуществляют просмотром и оценкой цвета в сравнении с цветовым образцом на темном фоне в отраженном свете лампы молочного стекла. Приемо-сдаточный контроль заключается в измерении т пленки на спектральных и фотометрических приборах и просмотром дефектов поверхности в отраженном свете через лупу 6х..
Механическую прочность пленок проверяют протиранием поверхности салфеткой, смоченной спиртом или эфиром. По механической прочности покрытия, полученные по таким типовым технологическим процессам, соответствуют I—II группе меха-Рис. 15.2. Про- нической прочности. В чертежах технологический
СВ6ТЛРНИ6 ЛИНЯ о о
осаждением ве- пР0Десс двухслойного просветления поверхностей щества из раст- оптических деталей из растворов ортотитанового воров и ортокремневого эфиров условно обозначают так: просвет л. 44Р43Р.
Достоинства этого способа следующие: технологический процесс нанесения покрытий не требует сложного оборудования и аппаратуры: возможен контроль и исправление характеристик покрытия в процессе нанесения слоев; полученные пленки имеют высокую механическую прочность и химическую стойкость.
